【摘 要】
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光学参量振荡器（OPO）是非线性频率变换领域的一个重要研究方向,通过不同泵浦源与晶体搭配可以实现不同波段的可调谐光源运转,在激光雷达、激光测距、高分辨率光谱分析、环境监测和红外对抗等众多领域具有重要应用。OPO输出性能受到泵浦源功率、光束质量等因素影响,高质量泵浦源对于高性能OPO十分重要。受激拉曼散射（SRS）具有脉宽压缩、光束自清理（cleanup）、级联特性等独特性质,不借助任何外部光束整形
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光学参量振荡器（OPO）是非线性频率变换领域的一个重要研究方向,通过不同泵浦源与晶体搭配可以实现不同波段的可调谐光源运转,在激光雷达、激光测距、高分辨率光谱分析、环境监测和红外对抗等众多领域具有重要应用。OPO输出性能受到泵浦源功率、光束质量等因素影响,高质量泵浦源对于高性能OPO十分重要。受激拉曼散射（SRS）具有脉宽压缩、光束自清理（cleanup）、级联特性等独特性质,不借助任何外部光束整形器件,就可以得到高功率、高光束质量的一阶和高阶拉曼光。因此,将拉曼激光器作为OPO泵浦源,可以得到性能优良的OPO,实现SRS与OPO技术的良好结合,为进一步拓展激光波长提供可靠手段,具有重要研究价值。本文在研究了拉曼激光器级联特性和cleanup效应的理论基础上,考虑晶体热透镜效应和光束模式匹配,合理设计了复合腔结构,实现了一阶、二阶Nd:YVO4/YVO4拉曼激光器良好运转;分别将其作为泵浦源,搭建了一阶、二阶拉曼光外腔泵浦的单谐振MgO:PPLN-OPO,获得了具有重要应用价值的高性能1.6～1.8μm波段可调谐输出,具体研究内容如下:1.分别在一阶、二阶复合腔Nd:YVO4/YVO4拉曼激光器中探究了SRS cleanup效应。一阶拉曼激光器在880nm LD最高入射功率时,拉曼光M2 1.65优于基频光3.08;二阶拉曼激光器中,二阶拉曼光M2 1.35优于一阶拉曼光1.78,优于基频光2.65,随着入射功率增加,相比于基频光,拉曼光能更好的保持光束质量（基频光M2 2.26～2.65,一阶拉曼光M2 1.38～1.78,二阶拉曼光M2 1.12～1.35）。2.搭建了1176nm一阶拉曼光外腔泵浦的单谐振MgO:PPLN-OPO,得到1597～1670nm波段可调谐输出。1176nm主动调Q Nd:YVO4/YVO4拉曼激光器在重复频率40kHz,880nm LD泵浦功率39.7W时,最高输出功率8.05W,光束质量M2 1.65,由其泵浦的MgO:PPLN-OPO,在入射拉曼光2W时,1638.8nm处得到拉曼到信号光最高转换效率49.5%,入射拉曼光最高7.57W时,1663.5nm处得到最高信号光输出功率3.2W,M2为1.92。3.搭建了1313nm二阶拉曼光外腔泵浦的单谐振MgO:PPLN-OPO,得到1778～1861nm波段可调谐输出。1313nm主动调Q Nd:YVO4/YVO4二阶拉曼激光器在重复频率40kHz,880 nm LD泵浦功率28.1W时,最高输出功率4.75W,光束质量M2 1.41,由其泵浦的MgO:PPLN-OPO,在入射拉曼光1.16W时,1855.5nm处得到最高54.8%的拉曼到信号光转换效率,入射拉曼光功率最高4.0W时,1855.5nm信号光最高输出功率1.57W,M2为1.87。
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