一、The Fabrication and SHG Test of QPM Periodically Poled KTiOPO_4（论文文献综述）
杜金恒,宋伟,张怀金[1]（2021）在《三维准相位匹配研究进展》文中认为非线性光子晶体（nonlinear photonic crystal, NPC）具有空间相关的二阶非线性系数,可以通过准相位匹配（quasi-phase matching, QPM）有效地控制非线性光学相互作用。一维和二维NPC已被广泛用于激光频率转换、空间光调制和非线性光学成像中。然而,受传统极化方法的限制,三维（3D）NPC的实现仍然是非线性光学领域的最大挑战之一。从准相位匹配的基本理论出发,综述了目前利用飞秒激光选择性地擦除铌酸锂（LiNbO3, LN）晶体非线性系数的3D LN NPC实验进展、在铁电钛酸钡钙(Ba0.77Ca0.23TiO3, BCT)晶体的自发畴结构中实现3D调制的QPM以及使用激光直写技术在BCT晶体中制造3D NPC的进展。另外,还介绍了一种具有自发的魔方立方状畴结构的天然钽铌酸钾(KTa0.56Nb0.44O3, KTN)钙钛矿NPC,无需外部极化即可直接满足3D QPM条件。3D NPC晶体可以广泛应用于需要产生和控制新频率光的领域,实现非线性光束整形、非线性成像和三维非线性全息等应用。
李昶[2]（2020）在《自发调制的三维铁电超晶体钽铌酸钾的准相位匹配研究》文中提出非线性变频技术作为激光技术的重要组成部分,利用光学介质在强光场下的非线性极化,可以有效拓展激光波长,满足不同的应用场景对特殊激光波段的需求。在非线性光学过程中,要使得基频激光的能量最大程度地流向极化产生的倍频光,两者之间必须要满足动量守恒,即相位匹配条件。但是非线性光学材料中的色散性质使得基频光波与倍频光波之间存在着相位差,导致相位匹配通常难以实现。双折射相位匹配是一种有效的相位匹配方式,但是该技术对晶体的各向异性和光波的偏振方向要求较高,使很多非线性光学晶体难以实际应用。1962年,N.Bloembergen提出了通过周期性调制晶体内的非线性系数来弥补色散引起的相位失配的准相位匹配（QPM）技术。1987年,E.Yablonovitch和S.John基于光子晶体提出了能实现该过程的材料模型——非线性光子晶体。铁电晶体中通过控制铁电畴的极化方向可以有效调控非线性光线系数,因此该类晶体被视为优秀的非线性光子晶体材料。经过几十年的发展,随着晶体生长与制备技术的成熟,研究人员利用电场和光场极化引起的铁电畴反转,制备了一批具有实用价值的非线性光子晶体,如铌酸锂（LiNbO3,LN）和磷酸钛氧钾（KTiOPO4,KTP）晶体等。而钙钛矿型铁电晶体拥有极化方向各异的铁电畴结构,在自发极化作用下可以产生多个维度的超晶格,从而提供丰富的倒格矢以满足准相位匹配过程,因此是一种极具潜力的非线性光子晶体。本论文介绍了一种居里温度在近室温下拥有魔方型畴结构的三维非线性钙钛矿型超晶体-钽铌酸钾（KTa1-xNbxO3,KTN）晶体,该晶体内部存在由90°和180°铁电畴共同构成的具有三维旋转的铁电极化配置的立方超晶胞结构,为补偿入射基频光与倍频光之间的相位失配提供了三维超晶格倒格矢,在满足三维准相位匹配的同时实现了高效的二次谐波输出。这种天然的三维非线性超晶体无需外部极化便能直接满足三维准相位匹配条件,为探索丰富的非线性光学效应和钙钛矿型晶体的光电子学应用提供了一种颇具研究价值的材料体系。本文主要研究内容如下:一、钽铌酸钾晶体基础性质表征1、根据KTN晶体的固溶体特征和相变特性分析了适合产生超晶体结构的晶体组分,并利用XPS对实验所用的KTN超晶体进行了组分分析,测得了晶体的光电子能谱,计算了能谱中各个元素电子峰的面积,获得了晶体中元素的比例,分析出晶体的组分为KTa0.56Nb0.44O3。2、结合KTN晶体的组分和相变特性对晶体的居里温度Tc进行了推断,通过KTN晶体的DSC焓变曲线确定了居里温度Tc为近室温的40℃,晶体在室温下处于铁电相变的亚稳态。3、通过电滞回线对KTN晶体的铁电性能进行了研究,测得了晶体的饱和极化强度Ps为16.98 μC/cm2,证明了该材料在室温下具有良好的铁电性。二、钽铌酸钾超晶体内部畴结构的表征与研究通过多种测试手段对KTN超晶体内部的超晶胞铁电畴结构进行了观察与表征。首先使用偏光显微镜和压电原子力显微镜对组成超晶胞的畴结构的宏观形貌和内部的极化分布进行了细致的研究和表征;之后为研究该周期介观结构对晶体光学性质的影响,分别做了可见激光的Bragg衍射实验和二次显微放大表征,从线性和非线性光学两个方面研究了晶体中的超晶胞结构。最后得出了超晶胞结构是由极化方向相互垂直的90°铁电畴镶嵌而形成的三维立方单元,并根据上述表征与分析建立了 KTN三维超晶体模型。三、钽铌酸钾超晶体的三维准相位匹配研究KTN超晶体中周期分布的介观超晶胞结构给晶体的准相位匹配过程提供了丰富的倒格矢。利用高功率的红外基频光对KTN超晶体进行了倍频实验,结合实验结果和晶体超晶胞的铁电畴结构对KTN晶体内存在的准相位匹配模式进行了分析,计算和整合了各个准相位匹配过程中光斑分布模式,以方便与实验结果对照。同时,根据超晶胞结构对晶体内部晶格取向的影响,推导了不同取向区域的非线性系数,分析了极化方向旋转模式的超晶胞结构对于准相位匹配产生的二次谐波偏振性质的影响。在4.12 W基频光入射下,KTN的倍频激光功率为103.67μW,转换效率为 2.52×10-5 W-1。
崔星洋[3]（2019）在《高功率单频671nm激光系统研究》文中研究指明激光技术的进步使得精确测量和调控原子分子系统成为现实,进而推动超冷原子物理实验迅速发展为量子模拟的理想研究平台。锂原子是超冷原子实验重要的研究对象,其质量较轻,结构简单,同时拥有费米子和玻色子两种稳定同位素,又方便Feshbach共振调控。在超冷锂原子实验中,通常需要瓦量级的671nm激光实现原子的冷却与囚禁。进一步地提升671nm激光功率,还可以有效降低亚多普勒冷却温度、实现高效蒸发冷却,大大提高6Li费米简并气体的原子数;此外,还可以搭配1342nm激光形成超晶格光场,实现基于超晶格量子气体的量子模拟实验平台。本论文基于超冷原子相关实验对于大功率671nm激光器的迫切需求,开展了大功率连续单频可调谐671nm激光系统的研究。论文以全固态激光结合外腔倍频方案为技术路线,对限制激光系统输出功率提升的晶体热效应、高功率倍频等主要难点和关键技术进行了深入和系统的研究,实现了可用于超冷原子实验的高功率连续输出、单频可调谐、窄线宽的1342nm激光器和671nm激光器,并具有良好的稳定性,可以为基于锂原子的超冷原子物理基础研究和工程应用提供重要的技术保障。具体的,本论文的研究工作包含以下三个主要内容:首先,针对全固态671nm激光方案需要高功率1342nm光源的需求,开展了高功率全固态单频可调谐1342nm激光器研究。针对激光晶体Nd:YV04的热效应进行了理论研究和系统分析,建立了晶体热力学仿真模型,研究和测量了晶体热透镜焦距,探索研究了减少和补偿晶体热效应的多个方法。采用了 888 nm波长的泵浦光,减小热量产生;采用多段掺杂晶体并使其能在低于室温下工作,改善热量分布;采用弯月形热补偿腔镜,补偿热透镜效应对腔稳定区间的影响。实现了激光在高泵浦光功率下的稳定运行。在此基础上,对高功率全固态激光的单频运转进行了研究,采用了环形谐振腔设计,腔内插入法拉第单向器实现了单方向激光运转,结合标准具实现了单频选模,采用厚薄两种标准具和压电陶瓷调谐相结合的方案,实现了冷原子实验需求的频率调谐功能。最终实现了功率大于11W的单频可调谐1342nm激光输出。接着,进行了高功率下的高效倍频技术研究。通过对现有倍频技术和非线性晶体的理论分析和实验比较,选择基于PPKTP晶体的外谐振腔倍频的方案。通过对PPKTP晶体的热效应及对于阻抗匹配和模式匹配的影响的研究,结合优化了聚焦束腰和晶体长度等参数,有效减小了热效应造成的相位失配和模式失配,最终产生了 5.2 W的671nm功率,实现了高达93%的倍频效率。最后,针对超冷原子实验对激光稳定性的要求,以及光晶格对窄线宽的要求,研究了全固态激光系统锁频与线宽压窄技术。研究中分析了影响频率稳定性、线宽等参数的主要因素,并从提高被动稳定性角度考虑,设计并实施了 1342nm激光器和671nm倍频腔的原理样机,实现了激光系统的长期高功率稳定运行测试。实现了倍频腔的 Hansch-Couillaud（HC）锁频和激光腔的 Pound-Dever-Hall（PDH）锁频。使用了 AOM提高了锁频带宽,结合两级级联PDH锁频回路,利用窄线宽的光学超稳腔,将1342nm激光的线宽从MHz线宽压窄到1kHz以下,实现了窄线宽1342nm激光输出。本文具体创新之处有:1.有效解决高功率全固态1342nm激光中晶体热效应限制功率提升的难题,采用了 888nm激光泵浦源,设计了多段掺杂激光晶体和热补偿谐振腔,实现了大于11W高功率的单频全固态1342nm激光。2.针对高功率倍频中PPKTP晶体热效应限制倍频效率的难题,提出了一种有效降低热效应提高倍频效率的技术方案,采用短晶体和大束腰半径,远离理论最优聚焦参数值,以降低热效应影响,实现了高达93%的倍频效率和5.2W单频671nm激光输出。3.实现大功率固态单频激光器和倍频腔原理样机集成研制,使得激光器和倍频腔的功率和频率被动稳定性也有了显着提升。利用级联PDH锁定技术和窄线宽超稳腔,成功将瓦级高功率1342nm激光线宽压窄到1kHz以下。
石晨星[4]（2017）在《可调谐中红外窄线宽激光及其在激光雷达中的应用》文中研究指明激光雷达是采用激光作为测量手段对目标的位置、速度等特征量进行探测的雷达系统,由于具有分辨率高、抗有源干扰能力强、低空探测性能好等特点,受到人们关注。特别是近年来我国对大气环境监测领域越来越重视,远程气体探测技术,例如对SO2、NO等有毒有害气体进行远程探测的激光雷达技术,是现在研究的热点。中红外波段（3um-5um）是大气透过窗口,此波段内富集多种气体吸收谱线,吸收强度比近红外波段高数个量级,是气体探测激光雷达的优良波段。但是由于在中红外波段缺少激光增益材料,并且中红外波段激光气体雷达对光源具有窄线宽、高能量的苛刻要求,因此用于中红外波段激光雷达的光源技术是关键所在。本论文在上述背景下,采用532nm泵浦的薄片光参量振荡器产生单频近红外种子光,注入中红外光参量放大器中,获得了100ul、波长可调谐的中红外单频激光,满足了NO,NO2气体分别在2657nm和3424nm的吸收光谱对激光探测需求。进一步的,利用双路中红外激光的差分吸收特性,我们对中红外激光雷达系统进行了工程化设计。本文的主要内容有:1,介绍了气体探测的基本原理,以及中红外激光雷达的优势。介绍了包括双折射相位匹配（BPM）,准相位匹配（QPM）,和腔相位匹配（CPM）等相位匹配,借此便可获得中红外波段的激光输出。最后以中红外光参量震荡器为例介绍了实现窄线宽输出的各种方案。2,探索了内腔激光器的单频稳定输出方案,采用MgO*PPLN为非线性晶体,实现内腔倍频532nm激光器的搭建,实现单纵模窄线宽的连续光输出,最大功率为2W左右,且长时间工作频率稳定,为后续实验积累了经验。3,设计制作了片状微腔激光器,通过利用单频532nm泵浦,获得了单频窄线宽的近红外的双波长输出,波长调谐范围为740-820nm。通过将其中获得的近红外输出作为种子光注入到OPA系统中,最终实现了在2.6,3.4μm等气体吸收峰波段附近,纳秒窄线宽的输出,输出功率100μJ,转换效率为11.3%,输出线宽小于0.05nm,达到了气体探测的指标要求。4,阐述了激光雷达的基本工作原理,结合OPA实验设计了气体吸收双光路激光差分雷达系统。通过自主设计制造的精密控温激光腔,实现了可精确到千分位的温度控制,实现腔长的稳定,降低热形变对激光器工作状况的影响。
璜塃[5]（2013）在《一维与二维铁电体超晶格中若干倍频效应的研究》文中研究表明本文以同成分钽酸锂晶体为例,研究了若干铁电晶体中的非线性光学过程。以二倍频发生为主线,阐释了近年来相关领域中的热点问题,主要包括：体块材料中非线性切伦科夫辐射,弹性散射准相位匹配锥形辐射,局域准相位匹配等效应。全文内容如下——前言部分由第一章与第二章构成,这一部分对目前基于各类相位匹配模式下的激光倍频过程作一概览。其中第一章给出本论文总的研究背景,第二章则简介了铁电晶体钽酸锂的晶体基本线性光学属性以及与激光倍频过程相关的非线性系数张量属性,同时详述了铁电极化样品的制备流程,和准相位匹配理论基础,为后续章节作一铺垫,方便本论文自成体系。后续章节围绕其中与论文作者研究相关的三个方向给出较为细致的讨论。第三章从简介非线性切伦科夫辐射概念及其成因入手,利用时空限域平面波模型导出了体块材料中的非线性切伦科夫辐射空间角谱分布条件,以及在基波激发的非线性极化相位纵向调制情况下的非线性切伦科夫辐射空间角谱条件；并从该模型得出了非线性切伦科夫辐射与二维非共线准相位匹配之间的关联。通过实验验证了前述的空间角谱。第四章概述了弹性散射锥形辐射当前的研究状态,鉴于弹性散射锥形辐射与切伦科夫辐射在空间分布上有相似性,本章尝试对两者之间的异同进行了一些讨论。本章特别针对高阶弹性散射作了实验和理论探索,在现有弹性散射准相位匹配规律下,导出了弹性散射倍频锥形辐射投影曲线族的代数方程,并导出了该过程中的有效非线性系数。另外,通过实验观察了一维和二维周期结构的弹性散射准相位匹配倍频高阶效应,尤其是在二维铁电体超晶格中发现了高阶弹性散射下准相位匹配锥形辐射的包络效应——即在高阶情形,弹性散射准相位匹配往往不能输出空间上可观测的单个或分立的多个锥形辐射,而是给出由各高阶倒格矢参与下的准相位匹配锥形辐射的空间包络,这一现象在各类铁电体超晶格实验现象中比低阶弹性散射更具普遍性。由于高阶效应同时可匹配的模式较多,文中发明了矢量球壳法统一对一维与二维铁电体超晶格中的弹性散射准相位匹配从整体上进行了较为细致的分析预测。利用此方法,我提出了“一切共线入射于非线性超晶格中的基波实现的共线准相位匹配或非共线准相位匹配过程都是弹性散射准相位匹配过程的特例”的这一论断,并通过实验确证；同时基于此方法,我设计了高阶弹性散射的旋转动力学实验,该旋转方式可以为铁电畴结构探测提供更多的倒格矢分量,给出了利用激光倍频方式精确解析厘米级尺度铁电体超晶格微观畴结构的新思路。本章还讨论并验证了旋转过程中的锥形光束存在的简并现象。第五章重点描述了局域准相位匹配理论,并通过对局域准相位匹配理论生成的毫米及尺度的畴结构进行快速傅里叶变换获得其倒空间结构,从而对局域准相位匹配理论进行了二次发现,指出局域准相位匹配理论中的倍频单点聚焦是由于样品结构倒空间中对应传统准相位匹配的倒格矢存在连续横向展宽造成的,且这些展宽倒格矢都处于非线性Ewald球上。在总结该方向工作的基础上,提出了将散点局域准相位匹配推广至准连续形式的线或面的局域准相位匹配,并提出一个简单的倍频缩束的设想。本章最后总结了目前局域准相位匹配理论可能存在的不足和一些可行的改进方向。第六章总结本论文工作,并指出了目前与本论文相关的铁电体超晶格中可能开展的和正在进行的非线性频率转换效应方面的一些工作。
林翔[6]（2012）在《超短脉冲在PPLT中的传播特性研究》文中研究表明周期极化铁电晶体是20世纪90年代以来飞速发展的一种新型微结构晶体，其极化周期为微米量级。周期极化晶体通过周期性的改变二阶非线性系数的正负来调节互作用波之间的相对相位，广泛应用于产生高频至紫外低频至中红外或太赫兹的相干光源。准相位匹配级联二阶非线性效应产生的非线性相移可以平衡光在介质中传播的线性衍射效应，形成空间光孤子。二阶非线性效应使孤子的激发具有更低的能量阈值，为空间孤子的产生和应用提供了巨大的便利。空间光孤子因其传播和相互作用中的类粒子特性在全光转换甚至全光计算方面具有极大的应用前景。本文采用飞秒脉冲作为光源，研究其在周期极化钽酸锂（PPLT）晶体中产生空间孤子以及非线性频率变换等方面的特性。第二章从Maxwell方程组出发推导出二阶非线性耦合波方程组，推导出相位失配情况下产生的非线性相移，理论上阐述了产生级联二次孤子的原理。推导出准相位匹配条件下空间孤子的归一化方程组，模拟出最简情况下基频孤子和倍频孤子的空间分布。第三章进行空间孤子实验，研究了基频孤子和倍频孤子的形状及能量分布。观测孤子随能量、温度的演变规律，测出孤子产生的能量和温度阈值。分析入射光束形状对多孤子产生的影响以及多孤子潜在的应用。第四章研究了准相位匹配倍频效应。设定PPLT晶体温度为188℃，入射基频光波长为800nm，计算出三阶准相位匹配极化周期，理论分析其温度和周期对转换效率的影响，描绘温度调谐曲线并测量转换效率。介绍非线性光学中的切伦科夫辐射，对其进行实验观察，并计算切伦科夫角的大小。
邓学伟[7]（2011）在《铁电晶体畴壁及畴的非线性光学性质研究及其应用》文中进行了进一步梳理铁电晶体因其较好的非线性性质以及自发极化能够被外加电场反转的特点而在非线性光学的研究中有着广泛的应用。在研究铁电畴和畴反转的过程中,人们发现畴壁作为一个特殊的界面,在光学、电学、力学等方面表现出许多奇特的性质。其中一部分性质已经通过第一性原理计算和动力学模型得到了较好解释。尽管如此,在非线性性质方面,人们对畴壁的研究才刚刚起步,相关报道也不多见。我们的工作正是基于铁电畴及畴反转结构,针对畴壁新的非线性性质开展研究。另一方面,也对铁电畴及畴反转结构在电光控制方面进行了探索。在对铁电晶体的基本性质进行了简单介绍后,我们回顾了国际上常用的畴反转制备方法,其中室温电场极化法应用最为广泛。我们在实验室中进行了室温电场极化实验,成功制备了周期性极化反转以及大面积极化反转。这两种类型的畴反转结构是我们后续研究的基础。通过对铁电晶体畴壁激发切伦科夫倍频的详细分析,我们发现铁电晶体畴壁上存在巨大提升的非线性性质。利用这一性质,我们提出了一种新的扫描光学成像的方法——利用畴壁切伦科夫倍频信号重建畴壁形态。该方法具有实时、无损、高精度及可三维成像的优点。利用该方法对畴壁厚度的估算在10nm量级,空间角分辨率达10mrad。由于畴壁对基频光场响应的定域性,它会对其上产生的非线性极化波产生调制。随着基频光与畴壁间夹角的增大,非线性极化波的相速度会被调制变快。这直接影响了切伦科夫倍频的产生,改变了倍频光的出射角。我们据此分析了在反常色散中由畴壁调制作用产生切伦科夫倍频的可能,并通过实验加以证明。通过对其原理的分析,我们将该现象命名为非线性Smith-Purcell效应。基于畴壁对切伦科夫倍频的调制作用,我们设计了畴壁序列产生完全位相匹配倍频的实验。这种类型的倍频是与准位相匹配机制不同的全新机制。实验中产生倍频的归一化效率超过了目前报道中准位相匹配技术产生倍频的最高效率。产生如此高效倍频的原因是畴壁巨大的非线性系数提升以及完全位相匹配的实现。畴壁序列产生完全匹配高效切伦科夫倍频的方案具有实用意义,可用于激光系统中。基于铌酸锂晶体的电光效应,我们提出了外加电场控制周期性极化铌酸锂波导阵列中离散空间光孤子产生与坍缩的方法。理论模拟表明,改变外电场不仅能够促使孤子形成和坍缩,也能改变波导阵列输出端面上的能量分布。实验证实了施加z向外电场的周期性极化铌酸锂晶体中可以形成离散空间孤子。改变外电场强度,可以控制它的产生和坍缩。利用钽酸锂晶体较大的电光系数,我们设计并制作了准速度匹配电光相位调制器。我们完全掌握了器件的理论设计和制造工艺,制作出不同通光口径的调制器。测试结果表明,调制器能够有效展宽入射光频谱,符合设计标准。
贾宝申[8]（2011）在《基于化学计量比钽酸锂中红外光参量振荡器研究》文中提出光参量振荡器（OPO）是产生可调谐激光的一种非常重要的手段,它能够将一束泵浦激光转换为相干输出的信号光和闲频光,且可以在较宽的频率范围内实现可调谐输出。OPO实现的在军事上具有很高应用价值的35μm范围可调谐激光,在激光雷达、光电对抗、遥感、数据通信、光电测量等领域已显示出重要的应用价值。结合准相位匹配技术实现光学参量转换,是实现35μm可调谐激光输出的有效手段之一。过去人们制备基于准相位匹配技术的光学器件主要集中在同成份钽酸锂、同成份铌酸锂和磷酸氧钛钾等材料上。相对于以上材料,化学计量比钽酸锂（SLT）拥有一系列独特的非线性光学性质,尤其是较低的矫顽场和较高的抗光损伤能力,使得它成为非线性光学器件等应用中最具吸引力的材料之一。基于准相位匹配技术的周期极化化学计量比钽酸锂（PPSLT）可应用于光参量过程并可产生35μm范围可调谐激光,显示出广阔的应用前景。基于这一背景,本文着重于SLT晶体的生长及PPSLT的制备技术和理论研究,涉及的主要内容有:采用添加助熔剂方法生长SLT晶体。研究大尺寸、组分均匀的SLT晶体的原料配比、生长以及后续处理技术。通过优化温场的温度分布和控制合适的生长工艺参数,从中频加热炉中生长出无明显宏观缺陷、光学均匀性好的非掺杂和掺镁化学计量比钽酸锂单晶。通过居里温度、紫外吸收边等测试手段研究了晶体的性能,证实了晶体的组分达到近化学计量比,其中通过居里温度测定晶体中的Li含量达到了49.8%[Li/（Li+Ta）]。测定了晶体的矫顽场及晶片平面内的矫顽场分布,非掺杂晶体的矫顽场只有2400V/mm且在晶片平面内变化很小。测试结果表明SLT是制备准相位匹配器件的理想材料。深入研究了SLT晶体的铁电畴极化反转的动力学机理,确定出影响铁电体反转质量的各种因素。从钽酸锂晶体的微观结构出发,详细讨论了晶体畴反转各个阶段的机理,研究了铁电畴反转动力学的基本规律。在大量极化实验的基础上,建立了铁电畴反转过程中各参数,如极化时间和极化电压等之间的函数关系。从理论上探讨了准相位匹配技术,并结合SLT晶体的实际,设计了产生35μm波长激光的超晶格结构和相应的调谐方式。利用自行制备的SLT晶体和周期极化设备进行周期极化实验。尝试了金属薄膜电极、复合电极和液体电极的极化方法,并根据SLT晶体铁电畴反转动力学的研究结果和周期极化实验结果,确定最佳的电极结构与极化工艺,成功制备了周期30μm的单周期PPSLT和3个通道的多周期PPSLT。设计了基于极化电流反馈的周期极化自动控制系统,并进行了周期极化的自动化控制实验。分析了可调谐中红外光参量振荡器相关的基础理论,如光参量振荡器和产生器中的三波互作用理论以及光参量振荡器的基本理论等。分析了如何设计基于PPSLT晶体光参量振荡器的关键环节。利用高重复频率全固态Nd:YAG激光器端面泵浦单周期PPSLT晶体,实现了中红外准相位匹配光学参量振荡。利用温度控制器的温度调谐,获得3.343.64μm波段的波长调谐输出。当平均泵浦功率为7.5W,温度为160℃时,得到了平均功率大于800 mW的中红外激光输出。
张双根[9]（2009）在《周期极化微结构超短脉冲倍频的理论和实验研究》文中提出自激光诞生以来,激光的非线性频率转换技术一直就是人们研究的热点,基于周期极化晶体的准相位匹配技术是拓宽激光可调谐波长的最常用、最有效的方法之一。准相位匹配倍频（Quasi-phase Matching-Second HarmonicGeneration,简称QPM-SHG）技术在光子学微结构晶体材料和波导材料中得到了广泛的应用,尤其近年来采用微结构波导QPM-SHG实现超短脉冲光纤光源的方案,表现出巨大的发展应用前景。飞秒激光以其超短超强特性,在许多方面得到了广泛应用,尤其是与显微技术的结合,开创了激光微细加工的新时代。将飞秒激光聚焦到透明介电材料表面下一定深度,在光束焦点空间内材料对飞秒脉冲的非线性吸收会导致材料结构变化,从而引起局部折射率的变化。在合适的加工参量条件下,移动样品内激光焦点的位置就可以方便地刻写出三维光波导。飞秒激光刻写三维波导结构的工艺简单,被公认为是一种新兴、高效的波导制作技术。本文结合课题组承担的基金项目以及实验室条件,主要在超短脉冲的频率变换和飞秒激光微细加工铁电晶体光波导方面进行了较深入的研究,主要内容如下:1.准相位匹配倍频和KTP晶体畴反转工艺的研究由描述光波与物质相互作用的麦克斯韦方程组出发,推导出了准相位匹配二次谐波的强度和倍频转化效率的表达式,理论分析了周期极化非线性晶体的极化反转光栅周期、晶体温度、基频光波长的调谐与容差特性。从晶体的前期预处理、极化电极的制作、极化过程的实时监控、极化质量的评价等方面,分析了影响晶体周期极化畴反转质量的因素,探索了极化反转的优化工艺参数。在2.8 kV的高压电场作用下,实现了KTP晶体周期极化畴反转,成功制备了占空比接近50%的周期极化KTP晶体。2.准相位匹配二次谐波产生的实验研究将铒镱共掺光纤激光系统和PPLN晶体相结合,在倍频波长775.9 nm处获得了90.6 mW的高效率连续激光输出,波长调谐带宽约2.1 nm,相位匹配的温度调谐范围为150.6±1.7℃;将铒镱共掺锁模光纤激光系统和PPLN晶体相结合,在谐波波长775.4 nm,实现了150 mW的ps量级脉冲激光输出,波长调谐带宽为2 nm,相位匹配的温度为150℃,温度调谐带宽为1.8℃。用重复频率10 Hz、脉宽5 ns的电光调Q Nd∶YAG激光器作为基频光源,用PPKTP晶体进行倍频,获得的波长调谐带宽约1.2 nm,二次谐波脉冲最大展宽为26.6 ns,倍频转换效率约26.1%。用热效应解释了准相位匹配波长的微小偏移。3.超短脉冲在准相位匹配晶体中传输特性的研究建立了超短脉冲在准相位匹配晶体中传输的物理模型,运用分步傅立叶方法对非线性传输方程进行数值求解,分析讨论了基频光波和二次谐波的群速度失配、群速度色散、自相位调制以及自聚焦效应等对光脉冲的时域和频域特性以及倍频转化效率的影响,数值计算结果优化了倍频系统的设计参数。4.飞秒激光刻写LN晶体光波导的理论和实验研究介绍了飞秒激光与透明介质相互作用过程中产生的多光子电离、雪崩电离以及激光诱导等离子体产生等现象。研究了飞秒激光在透明介质中引起的自聚焦以及自发多点自聚焦现象,指出利用产生的多焦点现象可以进行激光并行加工。比较了长脉冲和飞秒脉冲激光在透明材料中的传输特性以及不同的材料损伤机理。最后利用飞秒激光的特征优势,进行了LN晶体光波导刻写的实验研究,探索了激光加工的参量如激光脉冲能量和激光扫描速度对刻写通道深度、宽度的影响,对比测量了飞秒刻写通道和晶体的光传输损耗,结果表明所刻写的激光通道在1550 nm波段具有良好的波导特性;探讨了飞秒激光在透明晶体中刻写光波导的机理,激光诱导了Li+的外扩散引起局部折射率的增加。5.飞秒激光刻写PPLN和PPKTP晶体光波导的倍频实验研究研究了飞秒激光刻写周期极化微结构光波导的倍频效应。将铒镱共掺ps光纤光源与飞秒刻写的PPLN微结构光波导相结合,在1550 nm波段,获得了230mW的二次谐波输出,倍频转换效率为34.8%;将掺钛蓝宝石激光器和OPA组成的fs激光系统与飞秒激光刻写的PPLN微结构光波导相结合,在1550 nm波段,获得了最大功率为2.26 mW的倍频光输出,相应的谐波转化效率约为8%,光斑呈现良好的单模特性,数值模拟结果与实验相一致。低重复频率的电光调Q Nd∶YAG激光器作为基频光源,用飞秒激光刻写的PPKTP光波导倍频,获得了倍频脉冲能量为1.26μJ,最大转换效率为39.6%,高于PPKTP晶体倍频的效率26.1%。
黄磊[10]（2009）在《离子交换新型光波导器件制备、表征和应用》文中认为近十几年来,随着信息量的剧增,光通讯产业也得到迅猛发展,存在着广阔的市场前景。光学波导是光通讯产业发展集成工艺的基础,人们努力对新材料,新方法,新思想,新器件进行探索,以期获得优良的波导材料,理论处理方法和光通讯器件。在已知折射率分布情况下,我们可以利用光的电磁理论来求解波导中的本征模式,但要严格分析渐变折射率波导是非常困难的。到目前为止,只有几种折射率分布,包括线性分布、平方率分布、指数分布、高斯分布等分布,具有严格的精确解之外,绝大多数非均匀波导只能用近似法和数值法求解。本论文对三次样条函数插值法进行改进,得到了一种改进的恢复折射率的分布方法,并成功对一些典型函数的折射率分布函数进行了拟合运算。决定光波导特性的参数包括折射率改变量、波导厚度、折射率分布、波导损耗、光谱特性等。研究者们不断寻找新型的材料和工艺,以期望获得性能卓越的各种波导。波导材料包括玻璃、铌酸锂、聚合物,而制作工艺包括质子交换、钛扩散、离子注入、半导体沉积。本论文针对高温离子交换工艺制作的铜离子交换的BK7玻璃光波导进行了研究并分析退火对铜离子交换波导的性质和折射率分布分布变化的影响。另个,还对制备的波导进行了一些光学和物性的测试。在QPM技术提出到现在,PPLN越来越被得到应用,但直接三倍频光的产生始终是一个瓶颈,一直以来只能用级联的方法产生。本来提出一个方案来实现直接三倍频光,并对此作了一些理论的模拟计算,并用苯甲酸质子交换波导进行了一系列探索性的研究工作。
二、The Fabrication and SHG Test of QPM Periodically Poled KTiOPO_4（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The Fabrication and SHG Test of QPM Periodically Poled KTiOPO_4（论文提纲范文）
（1）三维准相位匹配研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 准相位匹配原理 |
| 2.1 非线性光学和相位匹配 |
| 2.2 非线性光子晶体 |
| 3 三维准相位匹配研究 |
| 3.1 三维铌酸锂非线性光子晶体研究 |
| 3.2 钛酸钡钙自发畴结构调制的三维准相位匹配 |
| 3.3 钛酸钡钙飞秒激光直写三维畴结构与三维准相位匹配 |
| 3.4 自发调制的三维铁电超晶格晶体钽铌酸钾的准相位匹配 |
| 4 结束语 |
（2）自发调制的三维铁电超晶体钽铌酸钾的准相位匹配研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 非线性光学原理概述 |
| §1.3 准相位匹配 |
| §1.4 非线性光子晶体 |
| §1.4.1 人工调制的一维、二维及三维铁电非线性光子晶体 |
| §1.4.2 自发极化的铁电非线性光子晶体 |
| §1.5 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 钽铌酸钾晶体性质表征 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 钽铌酸钾超晶体组分的选择与表征 |
| §2.3 差示扫描量热法测试钽铌酸钾晶体居里温度 |
| §2.4 钽铌酸钾晶体的铁电性能测试 |
| §2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 钽铌酸钾晶体三维铁电超晶体结构研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 钽铌酸钾晶体铁电畴的表征与分析 |
| §3.2.1 偏光显微镜观察钽铌酸钾铁电畴结构 |
| §3.2.2 压电原子力显微镜观察钽铌酸钾铁电畴结构 |
| §3.3 钽铌酸钾超晶体的线性与非线性光学现象 |
| §3.3.1 钽铌酸钾晶体超晶胞的Bragg衍射现象 |
| §3.3.2 倍频显微放大下的超晶胞结构 |
| §3.4 KTN晶体三维超晶体结构 |
| §3.5 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第四章 钽铌酸钾超晶体的三维准相位匹配 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 倍频实验装置及步骤 |
| §4.3 倍频现象与分析 |
| §4.3.1 准相位匹配倍频模式分析 |
| §4.3.2 准相位匹配倍频光的偏振特性分析 |
| §4.4 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 主要工作 |
| §5.2 有待进一步开展的工作 |
| 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 攻读硕士学位期间所获奖励情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）高功率单频671nm激光系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超冷原子物理与激光技术 |
| 1.2 671nm激光在超冷原子实验中的需求 |
| 1.2.1 671nm激光与锂原子实验 |
| 1.2.2 671nm激光与光学超晶格 |
| 1.2.3 671nm激光的其他应用需求 |
| 1.2.4 671nm激光的需求总结 |
| 1.3 671nm激光的发展与现状 |
| 1.3.1 高功率单频671nm激光发展与现状 |
| 1.3.2 全固态671nm激光的研究进展 |
| 1.3.3 高功率单频671nm激光系统技术路线 |
| 1.4 论文结构 |
| 第2章 高功率全固态单频可调谐1342nm激光研究 |
| 2.1 全固态激光器中激光晶体的热效应研究 |
| 2.1.1 晶体热效应的产生机理 |
| 2.1.2 晶体热效应的影响 |
| 2.1.3 晶体热效应的应对方法 |
| 2.1.4 晶体热效应的测量方法 |
| 2.2 全固态激光器中单频和可调谐技术研究 |
| 2.2.1 激光谐振腔基本理论 |
| 2.2.2 选模技术与单频激光的产生 |
| 2.2.3 频率可调谐技术 |
| 2.3 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器的设计 |
| 2.3.1 晶体与泵浦的选择 |
| 2.3.2 多段晶体的设计与热效应的测量 |
| 2.3.3 热补偿谐振腔设计 |
| 2.3.4 输出功率的优化设计 |
| 2.3.5 法拉第旋转器的设计 |
| 2.3.6 标准具设计 |
| 2.4 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器实验研究 |
| 2.4.1 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器实验装置 |
| 2.4.2 全固态激光装置的搭建 |
| 2.4.3 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器实验结果 |
| 第3章 高效率产生高功率671nm激光技术研究 |
| 3.1 激光倍频技术的基本理论 |
| 3.1.1 二次谐波的产生 |
| 3.1.2 相位匹配与准相位匹配 |
| 3.2 高功率倍频中PPKTP晶体的热效应研究 |
| 3.2.1 热效应产生的机理 |
| 3.2.2 热效应的主要影响 |
| 3.3 高效率倍频腔的设计 |
| 3.3.1 倍频腔的选择 |
| 3.3.2 晶体与聚焦参数 |
| 3.3.3 模式匹配 |
| 3.3.4 阻抗匹配 |
| 3.4 高功率671nm倍频实验研究 |
| 3.4.1 高功率671nm倍频实验装置 |
| 3.4.2 晶体热效应与匹配情况测量 |
| 3.4.3 倍频结果的测量 |
| 3.4.4 倍频结果的不确定度分析 |
| 3.4.5 其他倍频方案的倍频结果 |
| 第4章 激光稳定性与线宽压窄技术研究 |
| 4.1 激光的稳定性 |
| 4.1.1 激光器功率和频率特性 |
| 4.1.2 全固态激光器的频率特性 |
| 4.2 激光的线宽压窄技术研究 |
| 4.2.1 激光的稳定技术 |
| 4.2.2 全固态激光器的线宽压窄 |
| 4.2.3 激光稳光强技术原理 |
| 4.2.4 激光稳频技术原理 |
| 4.3 激光系统被动稳定性提升的设计和测试 |
| 4.3.1 稳定性问题与设计现状 |
| 4.3.2 激光器原理样机设计 |
| 4.3.3 激光器稳定性测试 |
| 4.3.4 倍频腔的一体化设计 |
| 4.4 激光系统的主动稳定系统设计和测试 |
| 4.4.1 PID电路板的设计与制作 |
| 4.4.2 671nm倍频腔的稳定 |
| 4.4.3 1342nm激光器的稳频系统 |
| 4.4.4 1342nm激光线宽的测量 |
| 第5章 总结 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 激光器原理样机主要部分结构设计图 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（4）可调谐中红外窄线宽激光及其在激光雷达中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 气体探测背景原理 |
| 1.2 中红外窄线宽光参量振荡器的研究进展 |
| 1.2.1 F-P标准具法 |
| 1.2.2 闪耀光栅 |
| 1.2.3 体布拉格光栅法 |
| 1.2.4 种子光注入法 |
| 1.2.5 电光偏振模式转换器法 |
| 1.3 位相匹配技术 |
| 1.3.1 双折射相位匹配 |
| 1.3.2 准相位匹配 |
| 1.3.3 腔相位匹配 |
| 1.4 本论文的研究背景与研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 内腔倍频折腔532nm的单模窄线宽绿光激光器 |
| 2.1 内腔光学参量振荡器的背景介绍 |
| 2.1.1 内腔光学参量振荡器的结构与特点 |
| 2.1.2 小信号近似下的连续腔内倍频的理论 |
| 2.2 内腔三镜折腔倍频窄线宽单纵模光参量振荡器 |
| 2.2.1 实验设计与搭建 |
| 2.2.2 实验数据 |
| 2.3 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第三章 片状微腔的单频种子光放大的中红外窄线宽光参量放大器 |
| 3.1 双波长窄线宽单纵模的SOPO种子光 |
| 3.1.1 SOPO基于CPM原理设计的基本理论 |
| 3.1.2 SOPO种子光源搭建 |
| 3.1.2.1 LBO 1064nm倍频532nm单频绿光 |
| 3.1.2.2 单频532泵浦单频窄线宽近红外SOPO种子光源 |
| 3.2 SOPO种子注入放大的中红外输出窄线宽OPA |
| 3.2.1 光参量放大过程的三波耦合方程 |
| 3.2.2 近红外信号光种子注入的窄线宽中红外光参量放大器 |
| 3.3 影响OPA系统工作的因素 |
| 3.3.1 泵浦光功率对三波耦合过程增益的影响 |
| 3.3.2 种子光功率对三波耦合过程增益的影响 |
| 3.3.3 MgO*PPLN的温度对三波耦合过程增益的影响 |
| 3.4 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第四章 差分吸收气体探测激光雷达的光源系统设计及工程化 |
| 4.1 差分吸收气体探测纳秒激光雷达系统设计 |
| 4.1.1 气体对激光传播的作用 |
| 4.1.2 差分吸收气体雷达原理 |
| 4.1.3 差分吸收气体探测雷达的光源系统 |
| 4.2 工程化机械设计 |
| 4.2.1 腔长稳定性对种子注入谐振腔工作影响的经典理论分析 |
| 4.2.2 相关机械设计 |
| 4.3 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参与科研项目 |
（5）一维与二维铁电体超晶格中若干倍频效应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言(一)研究背景 |
| 本论文撰写的目的、意义及成果 |
| 全文撰写体例的说明 |
| 本章参考文献 |
| 第2章 前言(二)周期极化CLT晶体制备与QPM理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 LT晶体物性简介 |
| 2.3 CLT极化样品制备 |
| 2.4 准相位匹配原理简介 |
| 本章小结 |
| 本章附录 |
| 附录2.1 铁电畴反转对铁电体张量性质的影响 |
| 本章参考文献 |
| 第3章 非线性切伦科夫辐射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 切伦科夫辐射的产生 |
| 3.2.1 基于惠更新原理的描述 |
| 3.2.2 相位调制非线性切伦科夫辐射实验 |
| 3.3 CLT体块材料中相位调制切伦科夫辐射实验 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 基本实验现象 |
| 3.3.3 实验讨论 |
| 本章小结 |
| 本章附录 |
| 附录3.1 块材中非线性切伦科夫辐射的时空限域等幅平面波模型 |
| 附录3.2 附随机微扰正方点阵周期结构及其FFT的MatLab实现 |
| 本章参考文献 |
| 第4章 弹性散射准相位匹配锥形辐射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 矢量球壳法研究弹性散射准相位匹配 |
| 4.3 矢量球壳法 |
| 4.3.1 一维铁电体超晶格中的弹性散射准相位匹配锥形辐射 |
| 4.3.2 二维铁电体超晶格中的弹性散射准相位匹配锥形辐射 |
| 4.3.3 矢量球壳法应用的推广 |
| 4.4 二维弹性散射准相位匹配实验 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 基本实验现象 |
| 4.4.3 实验讨论 |
| 4.5 高阶弹性散射准相位匹配旋转动力学及其实验 |
| 4.6 关于弹性散射锥形辐射与切伦科夫辐射区别的初步探讨 |
| 本章小结 |
| 本章附录 |
| 附录4.1 散射投影环曲线组表达式的推导 |
| 附录4.2 弹性散射准相位匹配过程有效非线性系数的计算 |
| 附录4.3 沿基波方向最大可出射弹性散射对应倒格矢的推导 |
| 附录4.4 弹性散射锥形辐射简并方向对应角度的推导和计算 |
| 本章参考文献 |
| 第5章 局域准相位匹配理论 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 局域准相位匹配理论 |
| 5.2.1 单点聚焦的情形 |
| 5.2.2 双聚焦点、多聚焦点情形的推广 |
| 5.3 局域准相位匹配倒空间性质 |
| 5.3.1 单聚焦点情形 |
| 5.3.2 双聚焦点及多聚焦点情形的讨论 |
| 5.4 局域准相位匹配波面调控的应用 |
| 5.5 关于局域准相位匹配理论的若干讨论 |
| 本章小结 |
| 本章附录 |
| 附录5.1 局域准相位匹配倍频单聚焦点超晶格结构生成Visual Basic程宇 |
| 附录5.2 局域准相位匹配倍频缩束超晶格结构生或MatLab程序 |
| 本章参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 攻读博士学位期间发表和待发表的论文 |
| 致谢 |
（6）超短脉冲在PPLT中的传播特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 光孤子的发展历史 |
| 1.1.2 二次空间光孤子 |
| 1.1.3 准相位匹配空间孤子 |
| 1.2 非线性频率变换与QPM技术 |
| 1.3 研究内容与章节安排 |
| 第2章 二阶级联效应空间孤子理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 二阶非线性耦合波方程 |
| 2.3 二阶级联效应与非线性相移 |
| 2.4 空间孤子归一化方程组 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 PPLT中产生二次空间孤子的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 PPLT晶体 |
| 3.2.2 系统结构 |
| 3.3 焦点尺寸的计算 |
| 3.4 实验结果及分析 |
| 3.4.1 孤子的产生及演变规律 |
| 3.4.2 倍频孤子随温度的变化关系 |
| 3.4.3 孤子随晶体位置的变化及多孤子的产生 |
| 3.4.4 孤子的时域特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 准相位匹配倍频与切伦科夫二次谐波的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 准相位匹配二次谐波产生 |
| 4.3 PPLT晶体的性质、设计与制备 |
| 4.4 PPLT准相位匹配的调谐特性 |
| 4.5 PPLT-QPM倍频实验 |
| 4.5.1 温度调谐特性 |
| 4.5.2 倍频输出功率及转化效率 |
| 4.6 CERENKOV倍频实验 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）铁电晶体畴壁及畴的非线性光学性质研究及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 非线性光学简介 |
| 1.1.1 非线性光学的发展概况 |
| 1.1.2 非线性光学基础 |
| 1.2 铁电晶体的研究及应用 |
| 1.3 铁电晶体畴壁研究的兴起 |
| 1.4 本论文的研究内容、创新点及文章结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 铁电晶体的畴、畴反转和畴壁 |
| 2.1 铁电晶体的性质 |
| 2.1.1 铁电畴的结构 |
| 2.1.2 铁电晶体的光学性质 |
| 2.1.3 铁电晶体的热电效应 |
| 2.1.4 铁电晶体的压电和电致伸缩效应 |
| 2.2 畴反转的制备 |
| 2.2.1 畴反转制备的主要方法 |
| 2.2.2 利用室温电场极化法制备畴反转 |
| 2.3 铁电晶体中的畴壁 |
| 2.3.1 畴壁的定义 |
| 2.3.2 铁电晶体畴壁的新特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 铁电晶体畴壁非线性光学性质的研究 |
| 3.1 畴壁切伦科夫型谐波产生的研究 |
| 3.1.1 非线性切伦科夫效应 |
| 3.1.2 畴壁切伦科夫倍频及其特性 |
| 3.2 利用畴壁增强的非线性性质对其进行检测 |
| 3.3 畴壁Solc 滤波效应的研究 |
| 3.3.1 Solc 滤波器原理 |
| 3.3.2 畴壁在Solc 滤波器中的作用 |
| 3.4 畴壁与畴的二阶非线性性质差异 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于畴壁定域性的非线性Smith-Purcell 效应 |
| 4.1 畴壁的定域性 |
| 4.2 畴壁对非线性极化波的调制作用 |
| 4.2.1 调制原理 |
| 4.2.2 畴壁调制切伦科夫型倍频及和频产生 |
| 4.2.3 极限切伦科夫谐波产生 |
| 4.3 非线性Smith-Purcell 效应 |
| 4.3.1 反常色散介质中的畴壁调制作用 |
| 4.3.2 Smith-Purcell 效应在非线性光学中的推广 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 完全位相匹配高效切伦科夫型倍频产生研究 |
| 5.1 畴壁序列中的完全位相匹配切伦科夫型倍频理论 |
| 5.1.1 完全位相匹配原理 |
| 5.1.2 畴壁的全同性 |
| 5.2 实验产生完全位相匹配高效倍频 |
| 5.2.1 飞秒光脉冲实验结果及分析 |
| 5.2.2 连续光实验结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于周期性极化铁电晶体电光效应的光孤子产生与坍缩 |
| 6.1 周期性极化铁电晶体中的电光孤子理论模型 |
| 6.1.1 周期性极化铁电晶体波导阵列 |
| 6.1.2 电压控制光孤子的理论模拟 |
| 6.2 实验产生电光孤子及其坍缩 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 实验结果及分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 准速度匹配电光相位调制器的研制 |
| 7.1 光谱展宽理论 |
| 7.2 驻波调制器的理论设计 |
| 7.2.1 准速度匹配原理 |
| 7.2.2 光学部分设计 |
| 7.2.3 微波部分设计 |
| 7.3 调制器的制作与测试 |
| 7.3.1 调制器的制作 |
| 7.3.2 调制器的测试及结果 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 主要工作 |
| 8.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文列表 |
（8）基于化学计量比钽酸锂中红外光参量振荡器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 中红外波段激光的产生方法 |
| 1.2.1 线性方法产生中红外激光 |
| 1.2.2 非线性方法产生中红外激光 |
| 1.3 中红外光参量振荡器概述 |
| 1.3.1 双折射相位匹配光参量振荡器 |
| 1.3.2 准相位匹配光参量振荡器 |
| 1.4 准相位匹配光参量振荡器的研究概况 |
| 1.4.1 周期极化准相位匹配器件的研究现状 |
| 1.4.2 准相位匹配光参量振荡器的发展趋势 |
| 1.4.3 周期极化准相位匹配器件的制备方法 |
| 1.4.4 国内外准相位匹配技术的主要研究机构 |
| 1.5 化学计量比钽酸锂及其周期极化的研究现状 |
| 1.5.1 化学计量比钽酸锂晶体生长技术现状 |
| 1.5.2 周期极化化学计量比钽酸锂晶体研究现状 |
| 1.6 本文主要工作 |
| 第2章 化学计量比钽酸锂晶体生长 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 化学计量比钽酸锂晶体生长与表征 |
| 2.2.1 生长方法与装置 |
| 2.2.2 钽酸锂同成分点的确定 |
| 2.2.3 助熔剂选择与含量确定 |
| 2.2.4 原料的合成 |
| 2.2.5 晶体生长与后处理工艺研究 |
| 2.2.6 晶体制备过程讨论 |
| 2.2.7 晶体性能测试 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 化学计量比钽酸锂畴反转动力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钽酸锂晶体结构与铁电特性 |
| 3.3 铁电畴反转的微观物理机制 |
| 3.4 化学计量比钽酸锂的畴结构特点及优势 |
| 3.5 化学计量比钽酸锂畴反转特性研究 |
| 3.6 化学计量比钽酸锂反转畴运动规律研究 |
| 3.6.1 铁电体表面上畴核的形成 |
| 3.6.2 畴核的延伸合并与贯穿 |
| 3.6.3 畴壁的横向扩展 |
| 3.6.4 反转畴结构的稳定 |
| 3.6.5 畴反转时间与极化电压的关系 |
| 3.6.6 化学计量比钽酸锂周期畴反转的电流研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 PPSLT的制备工艺及结构分析 |
| 4.1 现有极化工艺简介 |
| 4.2 极化设备研制 |
| 4.3 PPSLT的制备工艺 |
| 4.3.1 基片的制备 |
| 4.3.2 金属电极极化 |
| 4.3.3 液体电极极化 |
| 4.3.4 PPSLT制备过程讨论 |
| 4.3.5 周期极化的自动化控制研究 |
| 4.4 PPSLT结构分析 |
| 4.4.1 PPSLT的微观结构研究 |
| 4.4.2 PPSLT的极化误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 准相位匹配理论与中红外光参量振荡的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三波互作用耦合波方程 |
| 5.3 准相位匹配技术原理 |
| 5.4 准相位匹配光参量振荡器的调谐特性 |
| 5.5 光参量振荡器设计 |
| 5.6 PPSLT的理论分析 |
| 5.7 OPO的实验研究 |
| 5.7.1 实验装置 |
| 5.7.2 光学实验结果与讨论 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）周期极化微结构超短脉冲倍频的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 准相位匹配技术及其发展现状 |
| 1.1.1 准相位匹配技术 |
| 1.1.2 准相位匹配技术的研究进展 |
| 1.1.3 QPM-SHG技术发展现状及趋势 |
| 1.1.3.1 微结构体材料的QPM-SHG |
| 1.1.3.2 微结构波导的QPM-SHG |
| 1.1.3.3 微结构波导光纤光源的QPM-SHG |
| 第二节 飞秒激光微细加工光波导的研究进展 |
| 1.2.1 超短脉冲激光技术的发展 |
| 1.2.2 飞秒激光微细加工技术的特征优势 |
| 1.2.3 飞秒激光微细加工光波导的研究进展 |
| 1.2.4 飞秒激光制作铁电晶体微结构光波导的研究进展及趋势 |
| 第三节 论文的主要研究内容和章节安排 |
| 第二章 周期极化晶体倍频的理论和实验研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 周期极化晶体倍频的理论 |
| 2.2.1 三波耦合波动方程 |
| 2.2.2 准相位匹配二次谐波产生 |
| 2.2.3 准相位匹配的调谐与容差特性 |
| 2.2.3.1 极化反转周期的调谐与容差特性 |
| 2.2.3.2 温度的调谐与容差特性 |
| 2.2.3.3 波长的调谐与容差特性 |
| 第三节 周期极化畴反转KTP晶体的制备 |
| 2.3.1 铁电晶体的极化 |
| 2.3.1.1 自发极化与居里温度 |
| 2.3.1.2 铁电畴与电滞回线 |
| 2.3.1.3 铁电晶体的极化过程 |
| 2.3.2 KTP晶体的性质 |
| 2.3.3 KTP晶体的极化反转 |
| 2.3.3.1 KTP晶体的极化特性 |
| 2.3.3.2 极化反转的电极结构 |
| 2.3.3.3 KTP晶体的极化反转 |
| 2.3.3.4 极化过程的实时监控 |
| 2.3.3.5 极化样品的质量评价 |
| 第四节 实验结果及分析 |
| 2.4.1 1550nm波段光纤光源倍频研究 |
| 2.4.1.1 连续光纤激光器的倍频实验 |
| 2.4.1.2 锁模光纤激光器的倍频实验 |
| 2.4.2 Nd:YAG激光的高功率倍频实验 |
| 第五节 本章小结 |
| 第三章 超短脉冲激光在准相位匹配晶体中的传输特性 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 晶体的群速性质和光学非线性效应 |
| 3.2.1 晶体的群速性质 |
| 3.2.2 光学非线性效应 |
| 3.2.2.1 自聚焦 |
| 3.2.2.2 自相位调制 |
| 第三节 超短脉冲激光在准相位匹配晶体中传输的时域和频域特性 |
| 3.3.1 计算模型和数值方法 |
| 3.3.1.1 计算模型 |
| 3.3.1.2 数值方法 |
| 3.3.2 超短脉冲倍频的时域和频域特性 |
| 3.3.2.1 群速度失配和群速度色散的影响 |
| 3.3.2.2 自相位调制的影响 |
| 3.3.2.3 脉冲时域和频域特性 |
| 第四节 超短脉冲倍频转换效率的影响因素 |
| 3.4.1 相位失配限制 |
| 3.4.2 波矢失配对转换效率的影响 |
| 3.4.3 入射激光功率密度对转换效率的影响 |
| 第五节 自聚焦效应对脉冲时空分布的影响 |
| 第六节 本章小结 |
| 第四章 飞秒激光与透明介质相互作用的理论和实验研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 飞秒激光与透明介质相互作用的机理 |
| 4.2.1 飞秒激光诱导透明介质的光电离 |
| 4.2.1.1 非线性光电离 |
| 4.2.1.2 雪崩电离 |
| 4.2.2 飞秒激光诱导等离子体产生 |
| 4.2.3 飞秒脉冲在透明介质中的自聚焦效应 |
| 4.2.4 激光诱导材料光损伤 |
| 第三节 飞秒激光刻写 LN晶体光波导的实验研究 |
| 4.3.1 飞秒激光系统 |
| 4.3.2 飞秒激光刻写LN光波导及其性能 |
| 4.3.2.1 激光加工参量对刻写通道性能的影响 |
| 4.3.2.2 通道传输特性的测量及分析 |
| 4.3.2.3 分析与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第五章 飞秒激光刻写周期极化晶体光波导倍频实验研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 飞秒激光刻写 PPLN晶体光波导 |
| 5.2.1 PPLN晶体的制备 |
| 5.2.2 飞秒激光刻写 PPLN光波导在1550nm波段主动锁模光纤激光倍频 |
| 5.2.3 飞秒激光刻写 PPLN光波导在1550nm波段的OPA飞秒激光倍频 |
| 第三节 飞秒激光刻写 PPKTP晶体光波导 |
| 5.3.1 倍频实验装置 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 第四节 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
（10）离子交换新型光波导器件制备、表征和应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光波导器件简介 |
| 1.3 光学波导制备的材料 |
| 1.4 光波导表征理论 |
| 1.5 光波导折射率分布的逆向恢复 |
| 1.6 准相位匹配理论 |
| 1.7 本论文的研究内容、创新点和章节安排 |
| 1.7.1 本论文的研究内容 |
| 1.7.2 本论文的创新之处 |
| 1.7.3 本论文章节安排 |
| 1.8 参考文献 |
| 第二章 介质光波导的基础 |
| 2.1 介质光波导概述 |
| 2.2 平板波导的光学模型 |
| 2.2.1 平板波导的模式 |
| 2.2.2 平板波导的导模 |
| 2.3 棱镜耦合器和M-线光谱学 |
| 2.3.1 棱镜耦合器 |
| 2.3.2 M 线光谱学 |
| 2.4 光波导M 线测量装置 |
| 2.4.1 传统的m 线方法 |
| 2.4.2 m 线法测试装置 |
| 2.5 光波导传输损耗 |
| 2.5.1 光波导损耗的基本理论 |
| 2.5.2 波导的损耗的测量方法介绍 |
| 2.6 参考文献 |
| 第三章 改进三次样条函数对波导折射率恢复的理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 折射率恢复的常用方法 |
| 3.2.1 逆WKB 法 |
| 3.2.2 逆分析转移矩阵(IATM)方法 |
| 3.2.3 三次样条函数插值方法 |
| 3.3 改进的三次样条函数方法 |
| 3.3.1 三次样条插值的缺点 |
| 3.3.2 三次样条插值的四点改进 |
| 3.4 改进的三次样条函数的典型函数的恢复 |
| 3.4.1 指数分布 |
| 3.4.2 费米分布 |
| 3.4.3 高斯分布 |
| 3.4.4 余误差分布 |
| 3.5 程序界面开发 |
| 3.6 参考文献 |
| 第四章 铜离子交换BK7 玻璃光波导 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料和器件 |
| 4.2.1 基底 |
| 4.2.2 离子源 |
| 4.2.3 U 型管 |
| 4.3 铜离子交换的物理机质 |
| 4.3.1 交换过程的描述 |
| 4.3.2 离子交换对折射率影响 |
| 4.4 铜离子交换波导的制备 |
| 4.4.1 基片的清洗 |
| 4.4.2 波导的制备 |
| 4.4.3 波导蒸汽交换方法 |
| 4.4.4 波导制备后的清洗 |
| 4.5 铜离子交换波导的测试 |
| 4.5.1 测量数据 |
| 4.5.2 表面折射率变化 |
| 4.5.3 扩散深度和扩散常数 |
| 4.5.4 波导的损耗 |
| 4.6 铜离子波导的折射率M 线测试与折射率恢复 |
| 4.6.1 不同交换时间折射率分布的比较 |
| 4.6.2 蒸汽交换对折射率分布的比较 |
| 4.6.3 TE 和TM 模折射率分布的比较 |
| 4.7 铜离子交换波导的退火研究 |
| 4.7.1 退火的目标 |
| 4.7.2 退火的物理过程描述 |
| 4.7.3 实验材料与设备 |
| 4.7.4 退火对折射率分布的影响 |
| 4.7.5 退火对偏振的影响 |
| 4.7.6 退火对损耗的影响 |
| 4.8 铜离子交换波导的光谱研究 |
| 4.8.1 SEEM 能谱分析 |
| 4.8.2 透射谱 |
| 4.8.3 荧光谱 |
| 4.9 铜离子交换BK7 玻璃丝波导初探 |
| 4.9.1 光谱分析 |
| 4.9.2 通光实验 |
| 4.10 参考文献 |
| 第五章 直接三倍频非线性效应的波导实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 准位相匹配下非线性耦合波理论 |
| 5.2.1 非线性光学系数的空间调制 |
| 5.2.2 准位相匹配的耦合波方程 |
| 5.3 直接三倍频效应的波导实现思路 |
| 5.3.1 背景研究 |
| 5.3.2 新思路 |
| 5.3.3 实现方案 |
| 5.4 直接三倍频效应的理论计算和模拟结果 |
| 5.4.1 波长和周期的关系 |
| 5.4.2 波长带宽 |
| 5.4.3 温度带宽 |
| 5.4.4 角度带宽 |
| 5.5 直接三倍频效应的实验制备 |
| 5.5.1 PPLN 制备步骤 |
| 5.5.2 掩模板设计 |
| 5.5.3 实验步骤及工艺参数 |
| 5.5.4 制备的样品图片 |
| 5.6 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
四、The Fabrication and SHG Test of QPM Periodically Poled KTiOPO_4（论文参考文献）
- [1]三维准相位匹配研究进展[J]. 杜金恒,宋伟,张怀金. 中国激光, 2021(12)
- [2]自发调制的三维铁电超晶体钽铌酸钾的准相位匹配研究[D]. 李昶. 山东大学, 2020(12)
- [3]高功率单频671nm激光系统研究[D]. 崔星洋. 中国科学技术大学, 2019(02)
- [4]可调谐中红外窄线宽激光及其在激光雷达中的应用[D]. 石晨星. 南京大学, 2017(08)
- [5]一维与二维铁电体超晶格中若干倍频效应的研究[D]. 璜塃. 南京大学, 2013(12)
- [6]超短脉冲在PPLT中的传播特性研究[D]. 林翔. 哈尔滨工业大学, 2012(04)
- [7]铁电晶体畴壁及畴的非线性光学性质研究及其应用[D]. 邓学伟. 上海交通大学, 2011(12)
- [8]基于化学计量比钽酸锂中红外光参量振荡器研究[D]. 贾宝申. 哈尔滨工业大学, 2011(07)
- [9]周期极化微结构超短脉冲倍频的理论和实验研究[D]. 张双根. 南开大学, 2009(07)
- [10]离子交换新型光波导器件制备、表征和应用[D]. 黄磊. 上海交通大学, 2009(12)