激光技術(shù)OPO.ppt

光學(xué)參量振蕩器(OPO,OpticalParametricOscillator),光學(xué)參量放大效應(yīng),考查當一種頻率較低的弱信號光束與另一種頻率較高的強泵浦(激勵)光束同時入射到非線性介質(zhì)內(nèi)時將要產(chǎn)生的情況理論分析與實驗研究均已表明，此情況下在通過介質(zhì)后，弱的入射信號將得到放大，強的泵浦光將有所減弱，與此同時，非線性介質(zhì)還將輻射出頻率等于上述兩入射光頻率之差的第三種相干光，一般稱之為閑頻光以上這種非線性光學(xué)效應(yīng)，稱為光學(xué)參量放大效應(yīng),光學(xué)參量振蕩,在光學(xué)參量放大器的基礎(chǔ)上，如果進一步采用光學(xué)反饋裝置共振腔，則在參量放大作用大于腔內(nèi)各種損耗作用的條件下，可同時在和頻率處產(chǎn)生相干光振蕩，這就是我們下面討論的光學(xué)參量振蕩器(OPO,OpticalParametricOscillator)的工作原理,單共振參量振蕩器示意圖,雙共振參量振蕩器示意圖,光學(xué)參量放大和振蕩的條件,參量放大作用的指數(shù)增益因子：,參量放大過程的增益因子與有效二次非線性電極化系數(shù)因子成正比，此外與入射泵浦光的振幅(或光強的開方)成正比.,對光學(xué)參量振蕩系統(tǒng)來說，設(shè)腔內(nèi)非線性介質(zhì)對信號光和閑頻光的損耗因子均為，而共振腔輸出反射鏡對上述兩種光的反射率均為R(另一端反射鏡為全反射)，此外設(shè)共振腔鏡對入射泵浦光有較高的透過率，則光學(xué)參量振蕩的閾值條件可表為：,振蕩閾值條件還可改寫為：,閾值條件的最后表示：,公式的物理意義是，在非線性介質(zhì)及作用長度Z為給定的情況下，只有當外界入射泵浦光超過一定閾值時，才有可能在共振腔內(nèi)形成持續(xù)的參量振蕩作用,光學(xué)參量效應(yīng)的物理解釋,基元過程理解為可分兩個步驟來完成：過程的第一步，涉及到一個能量為的泵浦光子的湮滅，而介質(zhì)的某一個分子離開初始能級躍遷到由虛能級表示的中間狀態(tài)；過程的第二步，是處于中間狀態(tài)的分子立刻回到初始能級并同時輻射出二個能量分別為的光子,光學(xué)參量放大與振蕩效應(yīng)的量子躍遷過程圖解,相位匹配,從輻射的量子觀點引入相位匹配的條件：光子能量為，動量,能量守恒：,動量守恒：,又由,若三波波矢共線，則有：,參量振蕩器的頻率調(diào)諧,可見，信號光和空閑光的頻率依賴于泵浦光的折射率，因而可以通過改變泵浦光的折射率使頻率作相應(yīng)的變化，以滿足相位匹配條件.,改變泵浦光的折射率的方法，可以通過改變泵浦光與非線性晶體之間的夾角（角度調(diào)諧），或改變晶體的溫度（溫度調(diào)諧）等實現(xiàn).,光參量振蕩器的最大特點是其輸出頻率可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變，不同的非線性介質(zhì)和不同的泵浦源，可以得到不同的調(diào)諧范圍.,角度調(diào)諧,溫度調(diào)諧,ADP晶體信號光頻率隨角度的變化曲線,LiNbO3參量振蕩器中信號光與空閑光的溫度調(diào)諧曲線,VIBRANTB355II,VIBRANTModel355IILayout,1.BrilliantBLaser2.1064nmreflector3.1064nmwaveplate4.SecondHarmonicGenerator(SHG)5.355nmrejector6.ThirdHarmonicGenerator(THG)7.X4355nmreflectors(Harmonicseperationblock)8.355nmreflector9.OPO10.Cubepolarizer11.UVmodule12.BeamGuider(wavelengthseperation)13.1064nmreflector(removable)14.532nmreflector(removable)15.355nmreflector(removable),TheArrowTMOPO,雙共振光學(xué)參量振蕩器（DRO）角度調(diào)諧尺寸小，