【摘 要】
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工作在中红外波段的光参量振荡器（OPO）在激光雷达、大气探测等领域有着重要作用。本论文主要工作有两部分,第一个是研制了可以同时输出三个波长的纳秒红外激光器工程样机,第二个是研制了一台用于气体差分探测的中红外激光器。本文的主要内容分为:1、介绍了传统激光技术的优势和不足,以及基于非线性光学效应的频率变换技术的优势和特点;对光参量振荡器中涉及的相位匹配技术进行了说明,并重点讲解了准相位匹配的原理及其实
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工作在中红外波段的光参量振荡器（OPO）在激光雷达、大气探测等领域有着重要作用。本论文主要工作有两部分,第一个是研制了可以同时输出三个波长的纳秒红外激光器工程样机,第二个是研制了一台用于气体差分探测的中红外激光器。本文的主要内容分为:1、介绍了传统激光技术的优势和不足,以及基于非线性光学效应的频率变换技术的优势和特点;对光参量振荡器中涉及的相位匹配技术进行了说明,并重点讲解了准相位匹配的原理及其实现方式;解释了光参量振荡器的原理,简单介绍了国内的一些研究进展。2、从麦克斯韦方程组和物质方程出发,推导了描述光参量振荡过程的三波耦合方程,并对其中涉及到的阈值、转换效率、波长调谐范围等参数进行了计算和说明。3、介绍了三波长纳秒红外激光器的研制工作。在该工作中,实现了可以同时输出1μm、1.5μm和3.8μm三个波长的激光的工程样机,脉冲宽度可在100ns-300ns之间调节,重复频率可在10KHz到100KHz之间调节,1μm激光最大输出功率大于9.6W,1.5μm激光大于6.5W,3.8μm大于3.2W,总斜效率为32%。样机总重量19.5Kg,尺寸为长400mm、宽300mm、高200mm,其体积小、重量轻,便于运输至应用场景。4、介绍了气体探测用差分中红外激光器的研制工作。该激光器可以同时输出两束纳秒脉冲中红外激光,其两束激光脉宽均为5ns,重频为250Hz,脉冲能量大于1m J,光束质量为2.5;通过切换不同极化周期的周期极化铌酸锂晶体（PPLN）,可以实现输出波长覆盖2.6μm-4.4μm的中红外激光。利用该激光器对NO2、SO2、NO三种气体进行了差分吸收浓度测量。
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