论文部分内容阅读
双波长激光器在差分吸收激光雷达、大气污染监测、非线性光学混频等方面有着重要应用,应用推动着可调谐双波长激光器的快速发展。在七十年代初就已有双波长激光器方面的文献报导,八十年代末出现了一种新型的双波长激光器-钛宝石双波长激光器,它凭其大的受激发射截面、宽调谐范围等优点而倍受青睐。目前国内外在这方面已开展了大量的研究工作,其发展日新月异,成为激光技术领域中最为活跃的课题之一。本论文对全固态准连续双波长可调谐钛宝石激光器的运转理论、调谐方式及双波长差频产生THz技术等方面进行了理论和实验研究,具体内容和创新点可归纳为以下四个方面:1、从四能级系统的速率方程出发,给出了全固态准连续双波长可调谐钛宝石激光器的速率方程,并推导出了双波长同时运转的阈值条件。2、基于干涉原理和色散原理,分别利用双折射滤光片和棱镜两种元件对全固态准连续双波长可调谐钛宝石激光器进行激光调谐和线宽压窄。对双折射滤光片的调谐和线宽压窄原理进行了理论推导和曲线模拟,并设计出最佳双折射滤光片组片(三片组合BF,厚度比h为1:2:4);对双棱镜的色散原理进行了理论研究,并设计了棱镜对参数值。3、以LD泵浦的内腔倍频Nd:YAG激光器作为泵浦源,采用双折射滤光片和棱镜两种调谐元件,实现了全固态准连续双波长可调谐钛宝石激光器的运转,最高输出功率5.6W (双折射滤光片调谐方式),最宽波长调谐范围(棱镜调谐方式)短波从750~795nm,长波从800~850nm,并总结了两种调谐方式的优缺点。4、对倾斜周期极化铌酸锂晶体差频产生THz波的理论模型进行了研究,并提出了双波长可调谐钛宝石激光PPLN内腔差频THz激光器实验方案。当双波长输出在781.2~805.4nm,PPLN工作温度为140°C,极化周期在10μm附近时,采用内腔差频技术,调谐双波长可以获得4~6THz宽带THz波辐射。