跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(35.172.136.29) 您好!臺灣時間:2021/07/26 21:04
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:朱柏豪
研究生(外文):ZHU,BO-HAO
論文名稱:保偏光纖雷射之二倍頻與三倍頻研究
論文名稱(外文):Second-Harmonic and Third-Harmonic Generation of Polarization Maintaining Fiber Laser
指導教授:許佳振
指導教授(外文):HSU,CHIA-CHEN
口試委員:許佳振林俊元甘宏志周學韜
口試委員(外文):HSU,CHIA-CHENLIN,JIUNN-YUANKAN,HUNG-CHIHCHOU,HSUEH-TAO
口試日期:2020-07-31
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:物理系研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:保偏光纖雷射LBO晶體相位匹配溫度相位匹配條件最佳晶體長度瑞利距離最佳透鏡焦距二倍頻三倍頻
外文關鍵詞:PM fiber laserLBO crystalPhase matching temperaturePhase matching conditionOptimum crystal lengthRayleigh distanceOptimum focal lengthSecond harmonic generationThird harmonic generation
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:25
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文主要利用合作廠商所提供的9.54 W,脈寬26.4 ns,重覆率150.38 kHz,波長1064 nm之近紅外光保偏光纖雷射作為基頻光源,並使用LBO晶體("Li" "B" _"3" "O" _"5" )產生二倍頻光(532 nm)與三倍頻光(354.66 nm)。
首先在理論部分,以Sellmeier equation計算LBO的相位匹配溫度,二倍頻溫度約為149.1 ºC,三倍頻溫度約為64.1 ºC,並以相位匹配條件推導二倍頻最佳晶體長度約為3.56 cm,接著再以瑞利距離計算二倍頻最佳透鏡焦距約為27.6 cm。
實驗部分,首先量測Type Ι LBO相位匹配溫度為147.1˚C,接著使用不同焦距的透鏡聚焦基頻光於長度為2.5 cm單一LBO晶體之中心產生二倍頻光,實驗結果發現使用焦距為25 cm之透鏡可產生最大二倍頻光,輸出功率約為4 W,轉換效率約為43%,接著將長度為2.5 cm單一LBO晶體更換為3 cm單一LBO晶體,實驗結果為焦距20 cm產生的二倍頻光輸出功率約為4.13 W,轉換效率約為45%。
接著使用雙LBO晶體將殘餘基頻光轉成倍頻光提升二倍頻光輸出功率,兩顆LBO晶體皆為2.5 cm,獲得最大二倍頻輸出功率約為4.35 W,轉換效率約為47%,後將第一顆LBO晶體更換為3 cm,獲得最大二倍頻輸出功率約為4.64 W,轉換效率約為51%。
最後使用2.5cm type I LBO三倍頻晶體,量測得相位匹配溫度為64.6 ˚C將前述的單一2.5cm LBO晶體所產生的二倍頻光和基頻光和頻產生三倍頻光,所得最大三倍頻功率約為0.366 W,其轉換效率約為4%。

In this thesis, I presented to use polarization maintaining(PM) fiber laser (1064nm infrared) at 9.54W, pulse width 26.4ns, repetition rate150.38kHz, provided by the cooperative manufacturer as the light source, and use a LiB_3 O_5 crystal as a nonlinear optical crystal to produce second-harmonic generation light(532nm green light) and third-harmonic generation light(354.66nm ultraviolet light).
First, in our theoretical part use sellmeier equation is used to calculate LBO phase matching temperature, and they are 149.1ºC for Second-Harmonic Generation(SHG), and 64.1 ºC for Third-Harmonic Generation(THG). Moreover, the phase matching condition is used to derive the optimum crystal length which is 3.56cm. Next we use Rayleigh range to calculate the optimum focal length which is 27.6cm.
After that we measuring one crystal LBO at different focal length, our crystal length is 2.5cm, maximum SHG output power up to 4W, conversion efficiency up to 43%, next we change LBO crystal length to 3cm, maximum SHG output power up to 4.13W, conversion efficiency up to 45%, afterward, we using double LBO crystals enhance SHG output power, both two LBO crystals length are 2.5cm, measuring maximum SHG output power up to 4.35W, conversion efficiency up to 47%, next we change first crystal length to 3cm, measuring maximum SHG output power up to 4.64W, conversion efficiency up to 51%.
Finally, we using single LBO crystal’s SHG light to produced THG light, and we using LBO crystal to be THG crystal, both two crystals length are 2.5cm, measuring THG output power is 0.366W, conversion efficiency is 4%.

目錄

致謝 i
摘要 ii
Abstract iv
目錄 vi
圖表目錄 viii
第1章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 保偏光纖雷射介紹 2
1-3 保偏光纖雷射二倍頻轉換文獻回顧 5
1-3-1 使用單級摻Yb光纖放大器產生高峰值功率的倍頻轉換 5
1-3-2 利用腔外二倍頻產生103 W高光束品質的綠光 8
1-3-3光纖雷射之二倍頻與三倍頻研究 12
1-4 研究動機 18
第2章 實驗原理 19
2-1 晶體介紹 19
2-2 相位匹配(phase-matching)溫度的計算 20
2-3 二倍頻最佳晶體長度計算 25
2-4 透鏡焦距與轉換效率計算 27
第3章 實驗 32
3-1 實驗架設 32
3-1-1 單一晶體二倍頻實驗架設 32
3-1-2 雙晶體二倍頻實驗架設 34
3-1-3 三倍頻實驗架設 35
第4章 實驗結果與討論 37
4-1 保偏光纖雷射特性介紹 37
4-2 單一晶體二倍頻 41
4-2-1 二倍頻溫度實驗與計算比較 41
4-2-2 改變脈寬與重複率對二倍頻轉換效率的影響 42
4-2-3 保偏光纖雷射與光纖雷射二倍頻功率與轉換效率之比較 43
4-2-4理論與實驗二倍頻轉換效率比較 44
4-2-5不同晶體長度之二倍頻轉換效率比較 45
4-3 雙晶體之二倍頻 47
4-3-1 雙晶體二倍頻轉換效率 47
4-4 單一晶體三倍頻 50
4-4-1 三倍頻溫度實驗與計算比較 50
4-4-2 保偏光纖雷射與光纖雷射三倍頻轉換效率之比較 51
第5章 結論 53
第6章 未來展望 55
參考文獻 56
附錄一:最佳晶體長度計算 57






1.Konno, S.; Kojima, T.; Fujikawa, S.; Yasui, K., High-brightness 138-W green laser based on an intracavity-frequency-doubled diode-side-pumped Q-switched Nd:YAG laser. Opt Letters 2000, 25 (2), 105-107.
2.Liu, A.; Norsen, M. A.; Mead, R. D., 60-W green output by frequency doubling of a polarized Yb-doped fiber laser. Opt Letters 2005, 30 (1), 67-69.
3.Geng, J.; Jiang, S., Application of mid-infrared fiber laser sources. CLEO 2016.
4.Dehghani, H.; Pogue, B. W.; Poplack, S. P.; Paulsen, K. D., Multiwavelength three-dimensional near-infrared tomography of the breast: initial simulation, phantom, and clinical results. Appl Opt 2003, 42 (1), 135-145.
5.Son, S. N.; Song, J. J.; Kang, J. U.; Kim, C. S., Simultaneous second harmonic generation of multiple wavelength laser outputs for medical sensing. Sensors (Basel) 2011, 11 (6), 6125-6130.
6.Kang, Y.; Yang, S.; Brunel, M.; Cheng, L.; Zhao, C.; Zhang, H., Second-harmonic generation of a dual-frequency laser in a MgO:PPLN crystal. Appl Opt 2017, 56 (11), 2968-2972.
7.徐玉麟; 陳強智; 張聰德, 紫外光雷射切割加工技術之發展現況. 機械工業雜誌 2010, pp 103-105.
8.Fujikura,偏波保持(PANDA)ファイバ概要,檢自https://www.fujikura.co.jp/products/optical/opticaldevices/04/2044283_11305.html (2020)
9.Horiuchi, R.; Saiki, K.; Adachi, K.; Tei, K.; Yamaguchi, S., High-Peak-Power Second-Harmonic Generation of Single-Stage Yb-Doped Fiber Amplifiers. Opt Review 2008, 15 (3), 136-139.
10.Liu, Q.; Yan, X.; Gong, M.; Fu, X.; Wang, D., 103 W high beam quality green laser with an extra- cavity second harmonic generation. Opt Express 2008, 16 (19), 14335-40.
11.李益盛. 光纖雷射之二倍頻與三倍頻研究. 國立中正大學, 2019.
12.福建福晶科技股份有限公司LBO Crystal網頁,檢自http://gb.castech.com/product/107.html(2020)
13.李朝阳; 王舅刚; 黄骝; 宋海平, LBO晶体非临界相位匹配倍频研究. 北京工业大學學报 2003, 29 (2), 221-224.
14.Gapontsev, V. P.; Tyrtyshnyy, V. A.; Vershinin, O. I.; Davydov, B. L.; Oulianov, D. A., Third harmonic frequency generation by Type-I critically phase-matched LiB3O5 crystal by means of optically active quartz crystal. Opt Express 2013, 21 (3), 3715-3720.
15.Second-harmonic generation, Phase-matching bandwidth, and Group velocity mismatch (GVM), 檢自http://phelafel.technion.ac.il/~smoise/poster4.pdf (2020)
16.陳建誠. 穿透式倍頻掃描. 國立中山大學, 2001
17.Boyd, G. D.; Kleinman, D. A., Parametric Interaction of Focused Gaussian Light Beams. Journal of Applied Physics 1968, 39 (8), 3597-3639.
18.Robert W. Boyd. Nonlinear Optics. London, England: ELSEVIER(2008)

電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20250828)
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top