基于逆阶梯脉冲的OPO转换效率研究

作     者：王庆正 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱成禹

授予年度：2019年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：光学参量振荡器 逆阶梯脉冲 SBS时域脉冲整形 

摘      要：以800 nm波段为代表的“光疗窗口因其高皮肤透过率在医疗领域有重要应用,相较于昂贵的掺钛蓝宝石激光器,光学参量振荡器(OPO)因其光谱精度高、非线性晶体价格低廉等优势,逐渐成为获取“光疗窗口的有效替代手段。本文提出了一种基于受激布里渊散射(SBS)脉冲时域整形技术获取逆阶梯泵浦脉冲提高OPO能量转换效率的方案,对完善OPO转换效率理论、拓展SBS技术及高功率固体激光器的应用具有重要意义。本文的主要研究内容如下:理论部分,基于OPO的一维瞬态耦合波方程构建了用于数值仿真有限差分格式,并分析了输出镜信号光反射率、峰值功率和泵浦光时域波形对转换效率的影响。同时,通过等峰值功率图和等脉冲能量图分析了逆阶梯脉冲的波形参数(脉宽比、功率比、上升沿时间和尾沿时间)对转换效率的影响,并给出了高功率OPO最优脉冲波形参数的选取方法。实验部分,基于7.6 ns、1 Hz、1064 nm的单纵模氙灯泵浦激光器分别开展了SBS时域整形技术获取逆阶梯脉冲及逆阶梯脉冲泵浦OPO实验。在SBS实验中,使用聚焦透镜焦距为+300 mm、相互作用长度为15 cm、SBS介质为FC-770的紧聚焦单池SBS结构,获得了斜效率为79.4%的陡前沿逆阶梯脉冲。在OPO实验中,通过SBS产生装置、行波放大器及倍频晶体的组合调制用于OPO泵浦的532 nm逆阶梯脉冲,非线性晶体选用尺寸为6×6×10 m的KTP晶体,相位匹配方式为XZ面的的Ⅱ类相位匹配,选用信号光反射率为50%的双程泵浦结构,最终获得28.2%的信号光输出。