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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求解。
 

僅當(dāng)△k.z=0時，三波之間才會發(fā)生強(qiáng)耦合作用。當(dāng)色散能夠補(bǔ)償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導(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時必然會發(fā)生強(qiáng)耦合作用。常規(guī)色散材料會導(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，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個平面鏡、一塊長度為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光束在諧振腔中往返傳輸一次所涉及各個步驟。至此完成了OPO過程的定義。最后調(diào)用名為OPORES的MACRO實現(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