激光倍頻與參量放大ppt課件

1、第二章第二章 激光諧波技術(shù)激光諧波技術(shù) 2.1 2.1 非線性光學(xué)效應(yīng)非線性光學(xué)效應(yīng) 2.2 2.2 激光倍頻與相位匹配技術(shù)激光倍頻與相位匹配技術(shù) 2.3 2.3 激光參量放大與振蕩激光參量放大與振蕩討論：討論： k=0 倍頻信號(hào)最強(qiáng)倍頻信號(hào)最強(qiáng) Dk = k2 - ( k1 + k1 ) =0（相位匹配條件）（相位匹配條件） sin(d / 2)k-2-2-33222sin(/2)/2sId kMk dId kk0k0，假設(shè)，假設(shè)kd/2= kd/2= 時(shí)下降到零。時(shí)下降到零。定義：定義：dc=/dc=/k k為為 相干長(zhǎng)度。相干長(zhǎng)度。 如何實(shí)現(xiàn)相位匹配？如何實(shí)現(xiàn)相位匹配？2/dk222dx

2、LXX3、相位匹配技術(shù)、相位匹配技術(shù) 即：將基頻光以特定的角度即：將基頻光以特定的角度和偏振態(tài)入射到倍頻晶體，利用和偏振態(tài)入射到倍頻晶體，利用倍頻晶體本身的雙折射效應(yīng)抵消色散效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)相位匹配的要倍頻晶體本身的雙折射效應(yīng)抵消色散效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)相位匹配的要求。求。為此要補(bǔ)償介質(zhì)中必然存在的色散效應(yīng)，發(fā)明了角度相位匹配方法。為此要補(bǔ)償介質(zhì)中必然存在的色散效應(yīng)，發(fā)明了角度相位匹配方法。能量守恒：能量守恒：112112hhh動(dòng)量守恒：動(dòng)量守恒：112kkk2由波矢與相速度關(guān)系由波矢與相速度關(guān)系k=/ Vk=/ V，得：在，得：在2k =k2 2k =k2 時(shí)，有時(shí)，有V=V2 V=V2 而而 V=c/

3、n, V2 =c/n2 V=c/n, V2 =c/n2 ，則必須滿足：，則必須滿足：n= n2 n= n2 （無(wú)色散）（無(wú)色散）表明在倍頻晶體中，表明在倍頻晶體中，1 1基頻光波和倍頻光波的等相位面具有相同的速度，基頻光波和倍頻光波的等相位面具有相同的速度，保證了相位關(guān)系在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不變。保證了相位關(guān)系在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不變。2 2是一種與空間坐標(biāo)無(wú)關(guān)，是一種與空間坐標(biāo)無(wú)關(guān)，并且相位差恒定的相干過(guò)程，倍頻光波將得到同步疊加、干涉增強(qiáng)。并且相位差恒定的相干過(guò)程，倍頻光波將得到同步疊加、干涉增強(qiáng)。I I型匹配：型匹配：正單軸晶體正單軸晶體負(fù)單軸晶體負(fù)單軸晶體)(1E1()E2(2)Eee

4、 e oooee-o21oennoo-e21eonn2w21(2 )( )nn按基頻光電場(chǎng)偏振態(tài)的配置方式分：平行式（按基頻光電場(chǎng)偏振態(tài)的配置方式分：平行式（ I I 型和正交式型和正交式IIII型）。型）。IIII型匹配：型匹配：eo-ooe-e2112eoennn正單軸晶體正單軸晶體負(fù)單軸晶體負(fù)單軸晶體)(1E)(1E2(2)Eoe ee oo2112ooennn2w)()()2(2112nnn上述匹配由于其匹配方向?qū)嵌群苊舾?，故稱為角度匹配。上述匹配由于其匹配方向?qū)嵌群苊舾?，故稱為角度匹配。其實(shí)現(xiàn)方式有以下兩種：其實(shí)現(xiàn)方式有以下兩種：1)1)腔外倍頻：腔外倍頻：2) 2) 腔內(nèi)倍頻：

5、腔內(nèi)倍頻：結(jié)論：正常色散造成的失配在以上方式所引入的雙折射效應(yīng)中得到補(bǔ)償，結(jié)論：正常色散造成的失配在以上方式所引入的雙折射效應(yīng)中得到補(bǔ)償， 從而達(dá)到相位匹配的目的。從而達(dá)到相位匹配的目的。相位匹配的方法：相位匹配的方法：1)1)角度匹配：角度匹配：I I型、型、IIII型型 2)2)溫度匹配溫度匹配1 1角度相位匹配角度相位匹配角度相位匹配就是使參與非線性相互作用的光波，在非線性介質(zhì)的某個(gè)特定角度相位匹配就是使參與非線性相互作用的光波，在非線性介質(zhì)的某個(gè)特定方向上傳播，該方向上基頻光和倍頻光波的折射率相同。方向上傳播，該方向上基頻光和倍頻光波的折射率相同。 引入倍頻離散效應(yīng)光孔效應(yīng)）引入倍頻離

6、散效應(yīng)光孔效應(yīng)） 由于雙折射效應(yīng)，由于雙折射效應(yīng)，o o光和光和e e光的光線在傳播方向上不可避免地要產(chǎn)生分離。光的光線在傳播方向上不可避免地要產(chǎn)生分離。倍頻離散效應(yīng)將給倍頻效應(yīng)帶來(lái)負(fù)面影響：倍頻離散效應(yīng)將給倍頻效應(yīng)帶來(lái)負(fù)面影響：1 1光斑拉長(zhǎng)后造成功率密度降光斑拉長(zhǎng)后造成功率密度降低，而導(dǎo)致倍頻光的輸出特性變差；低，而導(dǎo)致倍頻光的輸出特性變差；2 2導(dǎo)致倍頻轉(zhuǎn)換效率降低。導(dǎo)致倍頻轉(zhuǎn)換效率降低。即即: : 在在=90=90時(shí)，匹配對(duì)角度不敏感，時(shí)，匹配對(duì)角度不敏感，且無(wú)雙折射，不產(chǎn)生離散。且無(wú)雙折射，不產(chǎn)生離散。 通過(guò)溫度調(diào)節(jié)晶體折射率可得：通過(guò)溫度調(diào)節(jié)晶體折射率可得： n2e(90 n2e(

7、90)=n1o )=n1o n2e n1o 2w 2 2溫度匹配溫度匹配 為了克服倍頻離散效應(yīng)，可采取另一種為了克服倍頻離散效應(yīng)，可采取另一種相位匹配的方法相位匹配的方法溫度相位匹配。溫度相位匹配。 這種實(shí)現(xiàn)方向上的相位匹配方法，稱之為溫度匹配，也稱為非臨界相位這種實(shí)現(xiàn)方向上的相位匹配方法，稱之為溫度匹配，也稱為非臨界相位匹配，實(shí)現(xiàn)匹配，實(shí)現(xiàn)9090相位匹配所需的溫度，稱為相位匹配溫度。在非臨界相位相位匹配所需的溫度，稱為相位匹配溫度。在非臨界相位匹配條件下，倍頻離散效應(yīng)不再存在。匹配條件下，倍頻離散效應(yīng)不再存在。d激光22光電倍增管濾色片非線性晶體入射激光和非線性晶入射激光和非線性晶體光軸之

8、間的夾角體光軸之間的夾角當(dāng)夾角滿足相位匹當(dāng)夾角滿足相位匹配時(shí)，輸出倍頻光配時(shí)，輸出倍頻光入射入射激光激光基頻基頻倍頻倍頻主要由以下三部分組成主要由以下三部分組成: :1 1產(chǎn)生基頻光的激光器；產(chǎn)生基頻光的激光器； 2 2倍頻晶體；倍頻晶體；3) 3) 相位匹配系統(tǒng)。相位匹配系統(tǒng)。光學(xué)倍頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)光學(xué)倍頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 倍頻工作物質(zhì)的選擇：倍頻工作物質(zhì)的選擇： 必須滿足以下條件必須滿足以下條件: :1 1寬的透明波段應(yīng)對(duì)基頻光和倍頻光透明）寬的透明波段應(yīng)對(duì)基頻光和倍頻光透明）; ; 2 2具有較大的非線性極化系數(shù)；具有較大的非線性極化系數(shù)； 3 3適當(dāng)?shù)碾p折射能以一定的方式實(shí)現(xiàn)相位匹適當(dāng)?shù)碾p折射能以一

9、定的方式實(shí)現(xiàn)相位匹配）配）; ; 4 4較高的抗光強(qiáng)損傷的能力普通較高的抗光強(qiáng)損傷的能力普通1MW/cm21MW/cm2）; ; 5 5穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。光學(xué)倍頻系統(tǒng)原理光路：光學(xué)倍頻系統(tǒng)原理光路：2.3 2.3 激光參量放大與振蕩激光參量放大與振蕩1 1、基本概念、基本概念 兩束不同頻率的光兩束不同頻率的光pp、ss入射到非線性晶體上，將產(chǎn)生頻率入射到非線性晶體上，將產(chǎn)生頻率不同的不同的極化行波極化行波ii）。如果極化行波在晶體中傳播的速度與電磁波自由傳）。如果極化行波在晶體中傳播的速度與電磁波自由傳播的播的速度相同，將引起累計(jì)增長(zhǎng)。將這兩束入射光稱為速度相同，將引起累

10、計(jì)增長(zhǎng)。將這兩束入射光稱為“泵浦光泵浦光pp和和“信號(hào)信號(hào)光光s”s”，所產(chǎn)生的光定名為，所產(chǎn)生的光定名為“伴生光伴生光i”i”。 在適當(dāng)條件下，伴生光在適當(dāng)條件下，伴生光ii與泵浦光與泵浦光pp混合在一起，產(chǎn)生具有信混合在一起，產(chǎn)生具有信號(hào)頻率的極化行波號(hào)頻率的極化行波s s ），其相位加強(qiáng)了信號(hào)光。當(dāng)信號(hào)光和伴生光都得），其相位加強(qiáng)了信號(hào)光。當(dāng)信號(hào)光和伴生光都得到加強(qiáng)、泵浦光則隨著在晶體中傳播距離的延長(zhǎng)而衰減時(shí)，上述過(guò)程將持續(xù)到加強(qiáng)、泵浦光則隨著在晶體中傳播距離的延長(zhǎng)而衰減時(shí)，上述過(guò)程將持續(xù)下去下去, ,此過(guò)程即為參量放大此過(guò)程即為參量放大, ,當(dāng)該過(guò)程在諧振腔中進(jìn)行時(shí)當(dāng)該過(guò)程在諧振腔中進(jìn)

11、行時(shí), ,即為參量振蕩。即為參量振蕩。 發(fā)展應(yīng)用狀況：發(fā)展應(yīng)用狀況：1 1基于光參量放大與振蕩的光參量激光器的調(diào)諧范圍，已從基于光參量放大與振蕩的光參量激光器的調(diào)諧范圍，已從0.31m =16m0.31m =16m（如：用（如：用AgGaSe2AgGaSe2晶體，可在晶體，可在8-13m8-13m內(nèi)調(diào)諧，用內(nèi)調(diào)諧，用GaSeGaSe可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)3.5-14m3.5-14m調(diào)諧）。調(diào)諧）。 2 2通過(guò)脈寬壓窄技術(shù)，在通過(guò)脈寬壓窄技術(shù)，在740-930nm740-930nm、1220-1830nm 1220-1830nm 范圍內(nèi)調(diào)諧，參量激范圍內(nèi)調(diào)諧，參量激光器的脈寬可達(dá)光器的脈寬可達(dá)fsfs量級(jí)

12、。若用調(diào)量級(jí)。若用調(diào)Q Q激光泵浦激光泵浦, ,輸出功率則可達(dá)輸出功率則可達(dá)109W109W。用單模、。用單模、窄線寬、窄脈沖高峰值功率激光泵浦，可獲得窄線寬、窄脈沖高峰值功率激光泵浦，可獲得60%60%以上的轉(zhuǎn)換效率。以上的轉(zhuǎn)換效率。2 2、光學(xué)參量振蕩效應(yīng)、光學(xué)參量振蕩效應(yīng) 光學(xué)參量振蕩效應(yīng)是以泵浦光波光學(xué)參量振蕩效應(yīng)是以泵浦光波Ep提供增益，非線性晶體作為能量轉(zhuǎn)移提供增益，非線性晶體作為能量轉(zhuǎn)移的中介，把能量耦合給信號(hào)光波的中介，把能量耦合給信號(hào)光波Es使之得到放大，并同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新的使之得到放大，并同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新的伴生光伴生光Ei。這個(gè)過(guò)程完全是參量互作用的過(guò)程，其調(diào)諧方式受相位匹配。

13、這個(gè)過(guò)程完全是參量互作用的過(guò)程，其調(diào)諧方式受相位匹配條件的制約。條件的制約。如果把非線性介質(zhì)放在光學(xué)共振腔內(nèi)，讓泵浦光、信號(hào)光及伴生光多次如果把非線性介質(zhì)放在光學(xué)共振腔內(nèi)，讓泵浦光、信號(hào)光及伴生光多次往返通過(guò)非線性介質(zhì)，當(dāng)信號(hào)光波和伴生光波由于參量放大得到的增益往返通過(guò)非線性介質(zhì)，當(dāng)信號(hào)光波和伴生光波由于參量放大得到的增益大于它們?cè)诠舱袂粌?nèi)的損耗時(shí)，便在共振腔內(nèi)形成激光振蕩。這就是光大于它們?cè)诠舱袂粌?nèi)的損耗時(shí)，便在共振腔內(nèi)形成激光振蕩。這就是光學(xué)參量振蕩器。學(xué)參量振蕩器。0EDJtDHtBE麥克斯麥克斯韋方程韋方程PEDEJD000 非線性波動(dòng)方程：非線性波動(dòng)方程：得：得：22222(2)NL

14、PDEtt2222NLPEDEttt 若有若有那么：那么：(1)0E分析三波互作用的穩(wěn)態(tài)耦合波方程分析三波互作用的穩(wěn)態(tài)耦合波方程 從光波與非線性介質(zhì)相互作用的經(jīng)典電磁場(chǎng)理論出發(fā)，由麥克斯韋方程從光波與非線性介質(zhì)相互作用的經(jīng)典電磁場(chǎng)理論出發(fā)，由麥克斯韋方程組和物質(zhì)方程可以得到電磁場(chǎng)在非磁性、各向同性均勻且無(wú)自由電荷組和物質(zhì)方程可以得到電磁場(chǎng)在非磁性、各向同性均勻且無(wú)自由電荷(=0)(=0)的介質(zhì)中的波動(dòng)方程為的介質(zhì)中的波動(dòng)方程為: : (3-1) (3-1) 222000022EEPEuuuttt nnntirEtrE)exp()(),(,nnntirPtrP)exp()(),(,假設(shè)電場(chǎng)是沿假

15、設(shè)電場(chǎng)是沿z z方向傳播的單色平面波，那么方向傳播的單色平面波，那么(3-2)(3-2)式變?yōu)槭阶優(yōu)? :其中：其中：為介質(zhì)的電導(dǎo)率，為介質(zhì)的電導(dǎo)率， o o、oo分別為介質(zhì)在真空中的磁導(dǎo)率和介電常分別為介質(zhì)在真空中的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，數(shù)，E E 為電場(chǎng)強(qiáng)度，為電場(chǎng)強(qiáng)度，P P 為電極化強(qiáng)度。將為電極化強(qiáng)度。將 E E 和和 P P 用傅立葉分量表示，有用傅立葉分量表示，有: : (3-2) (3-2)nnntirEtrE)exp()(),(,nnntizE)exp(),()exp()exp()(tiikzzEnn)exp(),(),(tirPtrPnnn)exp(),(nntizPn將將(3

16、-3)(3-3)式代入方程式代入方程(3-1)(3-1)，并利用緩變振幅近似，并利用緩變振幅近似( (波長(zhǎng)量級(jí)的距離內(nèi)振幅的波長(zhǎng)量級(jí)的距離內(nèi)振幅的變化極小變化極小):):)exp()exp()(tiikzzPnn= = = = (3-3) 對(duì)應(yīng)每一個(gè)頻率分量來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的波動(dòng)方程變?yōu)閷?duì)應(yīng)每一個(gè)頻率分量來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的波動(dòng)方程變?yōu)? :22EEkzz (3.4)222002( )2(1)( )( )E zikiunE zuP zzc(3.5) 在非線性過(guò)程中，電極化強(qiáng)度可分為線性部分在非線性過(guò)程中，電極化強(qiáng)度可分為線性部分PLPL和非線性部分和非線性部分PNLPNL，即：，即：NLNLLPEPPP)1

17、(0(3.6)(3.6) 1 1方程中每個(gè)光波電場(chǎng)方程中每個(gè)光波電場(chǎng)E E的空間變化都有其他光波電場(chǎng)的介入，說(shuō)明介質(zhì)中各光波的空間變化都有其他光波電場(chǎng)的介入，說(shuō)明介質(zhì)中各光波之間有能量轉(zhuǎn)移與交換，這種能量轉(zhuǎn)移是通過(guò)介質(zhì)的有效非線性系數(shù)耦合實(shí)現(xiàn)的。之間有能量轉(zhuǎn)移與交換，這種能量轉(zhuǎn)移是通過(guò)介質(zhì)的有效非線性系數(shù)耦合實(shí)現(xiàn)的。上述耦合波方程表明：上述耦合波方程表明：2 2波傳播時(shí)波傳播時(shí) E E 隨隨z z的增大而增大。的增大而增大。 3 3）k k表示相位匹配關(guān)系動(dòng)量匹配）表示相位匹配關(guān)系動(dòng)量匹配） 當(dāng)當(dāng)k=0 k=0 時(shí)滿足動(dòng)量匹配時(shí)滿足動(dòng)量匹配 即：即： k3 = k1 + k2 k3 = k1

18、+ k2 倍頻時(shí)倍頻時(shí) k3 = 2 k1 k3 = 2 k1 3 3、光參量放大、光參量放大 如如b b為虛數(shù)，雙曲正弦函數(shù)變成正弦函數(shù)，光強(qiáng)在非線性晶體內(nèi)呈波動(dòng)為虛數(shù)，雙曲正弦函數(shù)變成正弦函數(shù)，光強(qiáng)在非線性晶體內(nèi)呈波動(dòng)形式，不可能得到持續(xù)的增長(zhǎng)。因此，相位匹配也是進(jìn)行光參量放大的必形式，不可能得到持續(xù)的增長(zhǎng)。因此，相位匹配也是進(jìn)行光參量放大的必要條件。即：要條件。即：0k 當(dāng)相位匹配時(shí)，解為：當(dāng)相位匹配時(shí)，解為：( )(0)cosh()ssE zEz1/2*( )(0)sinh()sisisinnE ziEz可見(jiàn)，信號(hào)波可見(jiàn)，信號(hào)波Es得到放大，伴生波得到放大，伴生波Ei 從無(wú)到有，呈近似

19、指數(shù)型增長(zhǎng)，從無(wú)到有，呈近似指數(shù)型增長(zhǎng)，從泵浦光從泵浦光Ep 的消耗中得到凈增益。若在非線性晶體兩端放置反射鏡的消耗中得到凈增益。若在非線性晶體兩端放置反射鏡M1、M2，則光參量放大即變成光參量振蕩器。如下圖所示。，則光參量放大即變成光參量振蕩器。如下圖所示。參量放大的工作條件：參量放大的工作條件：1 1閾值泵浦功率條件：在泵浦功率達(dá)到一定數(shù)值之后，信號(hào)光的增益閾值泵浦功率條件：在泵浦功率達(dá)到一定數(shù)值之后，信號(hào)光的增益等于或大于它們?cè)谇粌?nèi)的光學(xué)損耗。泵浦光強(qiáng)度超過(guò)閾值時(shí)，泵浦光等于或大于它們?cè)谇粌?nèi)的光學(xué)損耗。泵浦光強(qiáng)度超過(guò)閾值時(shí)，泵浦光的能量主要轉(zhuǎn)換成相干的信號(hào)光的能量主要轉(zhuǎn)換成相干的信號(hào)光E

20、sEs或伴生光或伴生光EiEi波輸出。波輸出。2 2能量守恒條件：在參量放大過(guò)程中，信號(hào)光波頻率能量守恒條件：在參量放大過(guò)程中，信號(hào)光波頻率ss和伴生和伴生光波頻率光波頻率ii每增加一個(gè)光子，相應(yīng)地泵浦光波便失去一個(gè)光子每增加一個(gè)光子，相應(yīng)地泵浦光波便失去一個(gè)光子頻率頻率pp），故三者應(yīng)該滿足能量守恒條件），故三者應(yīng)該滿足能量守恒條件p =i + s p =i + s 3 3相位匹配條件：相位匹配條件：k3=k1+k2 k3=k1+k2 或者以非線性介質(zhì)的折射率表述：或者以非線性介質(zhì)的折射率表述： 3n3=1n1+2n2 3n3=1n1+2n2參量放大差頻總結(jié)：參量放大差頻總結(jié)：強(qiáng)的高頻光泵浦

21、光強(qiáng)的高頻光泵浦光PP）差頻光差頻光(伴生光伴生光i) + 低頻光低頻光(信號(hào)光信號(hào)光S)射入非線性晶體射入非線性晶體光學(xué)參量放大光學(xué)參量放大 產(chǎn)生差頻光波的過(guò)程產(chǎn)生差頻光波的過(guò)程每湮滅一個(gè)高頻光子每湮滅一個(gè)高頻光子產(chǎn)生兩個(gè)低頻光子。產(chǎn)生兩個(gè)低頻光子。2 =3 -2 =3 -1 1 3=1+3=1+22信號(hào)光被放大信號(hào)光被放大+ 弱的低頻光信號(hào)光弱的低頻光信號(hào)光S）例：知：例：知： 3=3；1=；2=3-1=3-=2； I3=50 MW/cm2 I1=20 MW/cm2 求：求： 產(chǎn)生的差頻產(chǎn)生的差頻2 的功率密度的功率密度 I2 =？以及？以及的功率密度的功率密度 I1 =？ 解：解：333

22、3333/ 22100 ()(3 )3IN hN hINhh個(gè)光子2222100() 232233.3/hN hhIMW cm2131003NNNh每湮滅一個(gè)高頻光子每湮滅一個(gè)高頻光子產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)1 及一個(gè)及一個(gè)2光子光子并余下并余下N11112100()32216.7/hN hhIMW cm123NNN2111,016.72036.7/IIIMW cm4 4、光參量振蕩、光參量振蕩光學(xué)參量振蕩器是在光學(xué)參量放大器的基礎(chǔ)上加入光學(xué)反饋裝置。光學(xué)參量振蕩器是在光學(xué)參量放大器的基礎(chǔ)上加入光學(xué)反饋裝置。ppsiis 光參量振蕩器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)光參量振蕩器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)psipsihhhpsipsihkh

23、khkkkk其中：信號(hào)光由自發(fā)輻射噪聲提供，無(wú)需注入信號(hào)光。其中：信號(hào)光由自發(fā)輻射噪聲提供，無(wú)需注入信號(hào)光。轉(zhuǎn)換過(guò)程完全應(yīng)符合光子的能量和動(dòng)量守恒條件，有：轉(zhuǎn)換過(guò)程完全應(yīng)符合光子的能量和動(dòng)量守恒條件，有：對(duì)于共線傳播的波，有：對(duì)于共線傳播的波，有： 0iissppnnn由于這三種折射率都取決于波長(zhǎng)、光在晶體中的傳播方向以及光的偏振，所以一由于這三種折射率都取決于波長(zhǎng)、光在晶體中的傳播方向以及光的偏振，所以一般情況下能夠?qū)δ承┚w利用雙折射和色散找到滿足上式的條件。般情況下能夠?qū)δ承┚w利用雙折射和色散找到滿足上式的條件。 光學(xué)參量振蕩器的諧振腔可以同時(shí)對(duì)信號(hào)光和伴生光共振，也可以對(duì)光學(xué)參量振蕩

24、器的諧振腔可以同時(shí)對(duì)信號(hào)光和伴生光共振，也可以對(duì)其中一個(gè)頻率共振。前者通常稱為雙共振光學(xué)參量振蕩器其中一個(gè)頻率共振。前者通常稱為雙共振光學(xué)參量振蕩器(DRO)(DRO)，后者，后者通常稱為單共振光學(xué)參量振蕩器通常稱為單共振光學(xué)參量振蕩器(SRO)(SRO)。ppsiis 光參量振蕩器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)光參量振蕩器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)調(diào)諧性：調(diào)諧性：如果泵浦光以固定波長(zhǎng)入射，折射率在接近相位匹配條件附近的微小變化如果泵浦光以固定波長(zhǎng)入射，折射率在接近相位匹配條件附近的微小變化都將改變信號(hào)光和伴生光的波長(zhǎng)，從而得到新的相位匹配條件。都將改變信號(hào)光和伴生光的波長(zhǎng)，從而得到新的相位匹配條件。調(diào)諧方法：調(diào)諧方法：這種調(diào)諧

25、可以利用各向異性晶體雙折射與角度的關(guān)系，或者改變溫度來(lái)實(shí)這種調(diào)諧可以利用各向異性晶體雙折射與角度的關(guān)系，或者改變溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)折射率的電光變化，能夠?qū)崿F(xiàn)有限范圍內(nèi)的快速調(diào)諧。現(xiàn)；通過(guò)折射率的電光變化，能夠?qū)崿F(xiàn)有限范圍內(nèi)的快速調(diào)諧。 5、光學(xué)參數(shù)振蕩器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、光學(xué)參數(shù)振蕩器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一般有如下幾部份組成：一般有如下幾部份組成： (1)激發(fā)光源激發(fā)光源 (2)非線性晶體非線性晶體 (3)光學(xué)共振腔光學(xué)共振腔 (4)相位匹配和調(diào)諧裝置溫度、角度、外場(chǎng)）相位匹配和調(diào)諧裝置溫度、角度、外場(chǎng)） 和頻頻率上轉(zhuǎn)換）和頻頻率上轉(zhuǎn)換）和頻過(guò)程與倍頻相同，其中和頻過(guò)程與倍頻相同，其中3=1+2; 12 3=1

26、+2; 12 例例1 1：1kW泵浦光泵浦光10mW 信號(hào)光光學(xué)參量振蕩器光學(xué)參量振蕩器OPOOPO的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)是一種極具潛力的寬調(diào)諧固體相干輻射源。是一種極具潛力的寬調(diào)諧固體相干輻射源。重點(diǎn)方向：重點(diǎn)方向：1 1用組合調(diào)諧方式進(jìn)行紅外波段的擴(kuò)展和紫外波段的延伸，用組合調(diào)諧方式進(jìn)行紅外波段的擴(kuò)展和紫外波段的延伸， 2 2新型參量振蕩晶體的開(kāi)發(fā)，新型參量振蕩晶體的開(kāi)發(fā)， 3 3光學(xué)參量振蕩器輸出指標(biāo)提高，光學(xué)參量振蕩器輸出指標(biāo)提高， 4 4全固化全固化OPOOPO系統(tǒng)。系統(tǒng)。特別是利用二極管泵浦固體激光技術(shù)，發(fā)展全固化寬調(diào)諧特別是利用二極管泵浦固體激光技術(shù)，發(fā)展全固化寬調(diào)諧OPOOPO，

27、它具有，它具有高效率、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、可高重復(fù)頻率工作的特高效率、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、可高重復(fù)頻率工作的特點(diǎn)，將開(kāi)辟更多的應(yīng)用領(lǐng)域，近幾年發(fā)展十分迅速，是將來(lái)多頻激光光點(diǎn)，將開(kāi)辟更多的應(yīng)用領(lǐng)域，近幾年發(fā)展十分迅速，是將來(lái)多頻激光光源的重點(diǎn)發(fā)展方向。源的重點(diǎn)發(fā)展方向。 本章復(fù)習(xí)題本章復(fù)習(xí)題1、寫(xiě)出二階非線性極化強(qiáng)度，并由此分析非線性介質(zhì)的二階非線性光、寫(xiě)出二階非線性極化強(qiáng)度，并由此分析非線性介質(zhì)的二階非線性光學(xué)效應(yīng)。學(xué)效應(yīng)。2、畫(huà)圖描述激光倍頻效應(yīng)及倍頻激光器。、畫(huà)圖描述激光倍頻效應(yīng)及倍頻激光器。3、何謂相位匹配技術(shù)，方法上如何實(shí)現(xiàn)？、何謂相位匹配技術(shù)，方法上如何實(shí)現(xiàn)？4、何謂光參量放大？畫(huà)圖闡述光學(xué)參量放大的原理。、何謂光參量放大？畫(huà)圖闡述光學(xué)參量放大的原理。5、何謂光參量振蕩？畫(huà)圖闡述光學(xué)參量振蕩器的調(diào)頻原理。、何謂光參量振蕩？畫(huà)圖闡述光學(xué)參量振蕩器的調(diào)頻原理。專題綜述論文題目專題綜述論文題目1、電子束光刻技術(shù)、電子束光刻技術(shù)E-Beam Lithography） 2、X射線光刻技術(shù)射線光刻技術(shù)XRL）3、原子層沉積技術(shù)、原子層沉積技術(shù)ALD）4、分子束外延技術(shù)、分子束外延技術(shù)MBE）5、液相外延技術(shù)、液相外延技術(shù)LPE）6、低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)、低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)LPCVD）7、金屬有