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光子变频器件与新型光子源的理论与实验研究

李昀初  
【摘要】:本课题由国家自然科学基金、教育部博士点基金、山东省自然科学基金资助,课题从理论和实验两个方面研究了光子变频器件与新型光子源的设计与优化方法。 理论分析方面 1、研究了周期极化晶体的随机边界偏差对准相位匹配(Quasi-Phase-Match,QPM)单谐振参量振荡器(SRO)的增益以及振荡阈值的影响,提出了一种处理该问题的合理的近似方法,推导出了准相位匹配参量振荡器的增益和阈值与随机偏差比率的关系式,推得的公式与已经发表的经验公式相吻合。分析结果表明:随机周期长度偏差对准相位匹配单谐振参量振荡器(QPM-SRO)的增益和阈值的影响要远比同样大小的随机占空比偏差来得大;QPM-SRO的增益与反转畴个数的平方成正比,阈值与之成反比。 2、分析了变有效折射率和畴边界随机偏差对准相位匹配波导中差频转换效率的影响。通过对波导中差频耦合方程的简化,推导出了转换效率的解析表达式。分别考察了畴随机边界和有效折射率的四类偏差情况对转换效率的影响,结果表明,当有效折射率沿波导有规律地变化时,差频的归一化转换效率(?)显著降低,且(?)随相位失配因子的变化曲线不再是Sinc~2函数,而是不规则的波浪线,这与体周期极化晶体(bulk periodically poled crystals)中的情况不同;随机周期长度偏差对准相位匹配波导中差频效率的影响要比随机占空比偏差的影响来得大,这与单块周期极化晶体中的情况类似。 实验研究方面 1、设计了一种Nd:LiYF(Nd:YLF)为增益介质、La_3Ga_5SiO_(14)晶体进行电光调Q的非稳腔调Q激光器的脉冲特性。Nd:YLF的两端按σ偏振1.053μm光的布儒斯特角切割,不需另加起偏镜,实现了单一偏振光振荡。LGS晶体电光Q开关插入损耗小(2%),动静比大(76%),抗光伤阈值为(950MW/cm~2),与DKDP相比,具有不潮解等优点。当抽运能量为120J、重复率3Hz时,单脉冲输出能量为


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