【摘 要】
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1-3μm波段的近红外激光是激光领域的研究热点,处于近红外1.3-3μm波段的涡旋光由于其独特的光学性质,在很多领域都有广泛的应用价值。光参量振荡器技术（optical parametric oscillator,OPO）是实现近红外连续可调谐激光的有效途径。准相位匹配具有较宽的波长调谐范围、可利用较大的非线性系数等特点,被广泛应用于近红外1.3-3μm波段频率变换。本文基于Mg O:PPLN晶体
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1-3μm波段的近红外激光是激光领域的研究热点,处于近红外1.3-3μm波段的涡旋光由于其独特的光学性质,在很多领域都有广泛的应用价值。光参量振荡器技术（optical parametric oscillator,OPO）是实现近红外连续可调谐激光的有效途径。准相位匹配具有较宽的波长调谐范围、可利用较大的非线性系数等特点,被广泛应用于近红外1.3-3μm波段频率变换。本文基于Mg O:PPLN晶体,设计了直线型单谐振光学参量振荡器,采用温度和周期调谐两种方式来实现近红外1.3-3μm涡旋光输出。本文主要研究内容为:（1）研究了一种以1.064μm的激光作为泵浦源,基于Mg O:PPLN晶体的单谐振光学参量振荡器,通过温度调谐,实现了信号光波长在1.661μm-2.057μm范围内可连续变化,闲频光波长在2.247μm-2.958μm范围内可连续变化。当1.064μm的泵浦光能量为20 m J时,获得最大能量为1.786 m J的信号光,1.814 m J的闲频光输出,对应泵浦光与参量光之间的转换效率为18%。（2）研究了近红外1.3-3μm涡旋光参量振荡器的输出特性。首先,利用波长1.064μm的涡旋光泵浦多周期（26-30μm）Mg O:PPLN晶体,设计了单谐振光参量振荡器,通过改变晶体温度,实现了输出的涡旋光调谐范围在1.3-1.6μm波段。最大信号光输出能量为4.3 m J,相应的光光转换效率为20.5%。其次,采用1.064μm的一阶与二阶涡旋光（l=1,2）泵浦晶体单周期（31μm）Mg O:PPLN晶体,获得了波长调谐范围在2.3-3μm涡旋光输出。在信号光单谐振的高Q因子谐振腔中,一阶与二阶泵浦涡旋光的轨道角动量都传递给了闲频光。在2.27–2.96μm波长可调谐范围内,最大的涡旋光输出能量为1.52 m J。信号光在可调谐1.66–2μm范围内输出为高斯光束。当设计信号光单谐振低Q因子的谐振腔时,泵浦光的轨道角动量选择性的传递给了信号光。1.6-3μm涡旋光参量振荡器的参量光输出波长接2.1μm近简并波段时,信号光与闲频光的输出带宽增大,在理论上我们通过群速度失配与群速度色散解释了此现象。
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