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GLAD：光學(xué)參量振蕩器

概述
 

光學(xué)參量放大（OPA）涉及三波轉(zhuǎn)換過程、單軸晶體中的雙折射現(xiàn)象、k矢量的相互作用以及色散效應(yīng)等。OPA的基本方程是用來描述泵浦光Ep，信號(hào)光Es以及閑頻光Ei之間相互作用的方程組：

 

 

 

以上公式都不含時(shí)間變量，并假設(shè)三波的頻率之間滿足下述等式：

 

上述方程必須與分步衍射傳輸方程同時(shí)求解。
 

僅當(dāng)△k.z=0時(shí)，三波之間才會(huì)發(fā)生強(qiáng)耦合作用。當(dāng)色散能夠補(bǔ)償k矢量失配時(shí)上述條件得以滿足。但是k矢量失配會(huì)導(dǎo)致光束的橫向剪切，引起效率降低。當(dāng)三矢量相互平行且△k矢量為0時(shí)必然會(huì)發(fā)生強(qiáng)耦合作用。常規(guī)色散材料會(huì)導(dǎo)致△k不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點(diǎn)，可以將△k減小到0，從而獲得強(qiáng)耦合作用。
 

系統(tǒng)描述
 

本例介紹了諧振腔內(nèi)的OPA過程，即OPO過程。諧振腔由2個(gè)平面鏡、一塊長(zhǎng)度為1cm的OPA晶體構(gòu)成。在定義完OPA過程涉及的晶體折射率、晶體匹配角以及k等參數(shù)后，通過MACRO利用OPO命令定義了OPA的作用過程。在此基礎(chǔ)上定義了參量放大的信號(hào)光束在諧振腔中往返傳輸一次所涉及各個(gè)步驟。至此完成了OPO過程的定義。最后調(diào)用名為OPORES的MACRO實(shí)現(xiàn)了OPO過程的模擬。

模擬結(jié)果

  

圖1.OPO輸出的激光模式

 

圖2.輸出功率隨OPO迭代次數(shù)的變化過程