基于非周期性极化掺镁铌酸锂的多波长激光器

论文摘要

本文详细研究了基于准位相匹配(QPM)技术的二阶非线性频率转换,包括光学倍频、和频与差频;重点说明了级联倍频和差频二阶非线性过程(cSHG/DFG)的耦合波方程的简化计算方法,并获得了解析解。详细说明了一维非周期光学超晶格的结构特征;介绍了一维非周期光学超晶格的制备方法,包括一维非周期光学超晶格中电畴的反转和模拟退火算法;详细讨论了一维非周期光学超晶格的宽带二次倍频效应,详细揭示了相对有效非线性系数d reff的意义,并利用其研究宽带二次倍频过程的转换效率问题;解释了倍频宽带和转换效率之间的平衡关系,即倍频宽带越宽,转换效率越低;倍频宽带越窄,转换效率越高。我们设计的非周期性极化掺镁铌酸锂获得了3 n m的倍频宽带,且相对有效非线性系数达到0.112。基于非周期性极化掺镁铌酸锂(MgO:APPLN)中的级联倍频和差频二阶非线性过程(cSHG/DFG),设计了两种多波长激光器新方案。方案一的多波长激光器能至少同时产生四路光,通过输入不同的泵浦光波长或者波长间隔,四路输出光的波长可以灵活调节。同时,通过控制MgO:APPLN的工作温度能够方便地实现波长的选择性输出。方案二的多波长激光器同样能够产生四路光,且输出波长同样可以通过控制输入的泵浦光波长或波长间隔灵活调节。同时方案二的多波长激光器的输出可以通过改变泵浦光的输入功率灵活选择。结合MgO:APPLN中的cSHG/DFG二阶非线性过程和高非线性光纤(HNLF)中的四波混频(FWM)效应设计了多波长激光器的实现方案三。在方案三中,由MgO:APPLN的cSHG/DFG产生的两路种子光和外腔激光源(ECL)提供的种子光一起输入HNLF后,经过FWM过程之后可以获得13路波长输出。同时,调节ECL提供的种子光波长或输入MgO:APPLN中的泵浦光波长,可以灵活调节13路输出光的波长和波长间隔。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 全光波长转换器
• 1.3 多波长激光器技术
• 1.4 本文主要贡献
• 第二章 准相位匹配二阶非线性频率转换
• 2.1 引言
• 2.2 准相位匹配技术简介
• 2.3 二阶非线性光学互作用
• 2.3.1 二阶非线性耦合波方程
• 2.3.2 二阶非线性光学倍频、和频与差频
• 2.3.3 级联二阶非线性效应的简化计算
• 2.4 本章 小结
• 第三章 一维非周期光学超晶格
• 3.1 引言
• 3.2 一维非周期光学超晶格的结构特征
• 3.3 一维非周期光学超晶格的实现
• 3.4 一维非周期光学超晶格的宽带二次倍频
• 3.4.1 相对有效非线性系数
• 3.4.2 倍频宽带和转换效率之间的平衡
• 3.5 本章 小结
• 第四章 基于MgO:APPLN 的多波长激光器
• 4.1 引言
• 4.2 基于MgO:APPLN 的多波长激光器三种方案
• 4.3 多波长激光器方案一
• 4.3.1 方案一：输出波长可调性
• 4.3.2 方案一：输出波长可选择性
• 4.4 多波长激光器方案二
• 4.4.1 方案二：输出波长可选择性
• 4.5 多波长激光器方案三
• 4.5.1 种子光产生模块
• 4.5.2 多波长输出模块
• 4.6 本章 小结
• 第五章 总结
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文