激光技术OPO.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光学参量振荡器,(OPO,Optical Parametric Oscillator),光学参量放大效应,考查当一种,频率较低的弱信号光束,与另一种,频率较高的强泵浦,(,激励,),光束,同时入射到非线性介质内时将要产生的情况,理论分析与实验研究均已表明，此情况下在通过介质后，弱的入射信号将得到放大，强的泵浦光将有所减弱，与此同时，非线性介质还将辐射出频率等于上述两入射光频率之差的第三种相干光，一般称之为,闲频光,以上这种非线性光学效应，称为,光学参量放大效应,光学参量振荡,在光学参量放大器的基础上，如果进一步采用光学反馈装置共振腔，则在参量放大作用大于腔内各种损耗作用的条件下，可同时在 和 频率处产生相干光振荡，这就是我们下面讨论的光学参量振荡器,(OPO,Optical Parametric Oscillator),的工作原理,单共振参量振荡器示意图,双共振参量振荡器示意图,光学参量放大和振荡的条件,参量放大作用的指数增益因子：,参量放大过程的增益因子与,有效二次非线性电极化系数因子,成正比，此外与,入射泵浦光的振幅,(,或光强的开方,),成正比,.,对光学参量振荡系统来说，设腔内非线性介质对信号光和闲频光的,损耗因子均为,，而共振腔,输出反射镜对上述两种光的反射率均为,R(,另一端反射镜为全反射,),，此外设共振腔镜对,入射泵浦光有较高的透过率,，则光学参量振荡的阈值条件可表为：,振荡阈值条件还可改写为：,阈值条件的最后表示：,公式的物理意义是，在非线性介质及作用长度,Z,为给定的情况下，只有,当外界入射泵浦光超过一定阈值,时，才有可能在共振腔内形成持续的参量振荡作用,光学参量效应的物理解释,基元过程理解为可分两个步骤来完成：过程的第一步，涉及到一个能量为 的泵浦光子的湮灭，而介质的某一个分子离开初始能级跃迁到由虚能级表示的中间状态；过程的第二步，是处于中间状态的分子立刻回到初始能级并同时辐射出二个能量分别为 的光子,虚能级,基能级,光学参量放大与振荡效应的量子跃迁过程图解,相位匹配,从辐射的量子观点引入相位匹配的条件：,光子能量为 ，动量,能量守恒：,动量守恒：,又由,若三波波矢共线，则有：,参量振荡器的频率调谐,可见，信号光和空闲光的频率依赖于泵浦光的折射率，因而可以通过改变,泵浦光的折射率,使 频率作相应的变化，以满足相位匹配条件,.,改变,泵浦光的折射率,的方法，可以通过改变泵浦光与非线性晶体之间的夹角（角度调谐），或改变晶体的温度（温度调谐）等实现,.,光参量振荡器的最大特点是其输出频率可以在一定范围内连续改变，不同的非线性介质和不同的泵浦源，可以得到不同的调谐范围,.,角度调谐,温度调谐,ADP,晶体信号光频率随角度的变化曲线,LiNbO,3,参量振荡器中信号光与空闲光的温度调谐曲线,VIBRANT B 355 II,VIBRANT Model 355 II Layout,1.Brilliant B Laser 2.1064 nm reflector 3.1064 nm waveplate 4.Second Harmonic Generator(SHG),5.355 nm rejector 6.Third Harmonic Generator(THG)7.X4 355 nm reflectors(Harmonic seperation block),8.355 nm reflector 9.OPO 10.Cube polarizer 11.UV module 12.Beam Guider(wavelength seperation),13.1064 nm reflector(removable)14.532 nm reflector(removable)15.355 nm reflector(removable),1,3,4,2,5,2,3,Brilliant B,OPO,UV module,4,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,The Arrow,TM,OPO,1064nm,532nm,1064nm,二倍频,三倍频,空闲光（,Idler,）,1064nm,532nm,二向色镜,355nm,泵浦光,OPO,355nm,信号光（,Signal,）,UV1(210-245nm,）,UV2(245-355nm,）,二倍频,双共振光学参量振荡器,（,DRO,）,角度调谐,尺寸小，易于校准和操作,Idler,Signal,泵浦光：,e,光,355nm,信号光：,o,光,410nm-710nm,闲频光：,e,光,710nm-2400nm,BBO OPO Tuning Curve,thanks,