طراحی و ساخت نوسانگر پارامتریک نوری شبه جورشده فازی در باند 3 مایکرون

در این پایان نامه ابتدا به معرفی مبانی اپتیک غیر خطی و تولید امواج پارامتریک پرداخته ایم. همچنین معادلات جفت شده و شرایط مرزی مورد نیاز برای حل آنها برای نوسانگر پارامتریک نوری را مورد بررسی قرار داده ایم. بلور غیر خطی و بازآواگر به عنوان اجزای اصلی نوسانگر پارامتریک نوری به طور کامل مورد بحث قرار گرفته و نقش پارامترهای موثر در آنها با انجام شبیه سازی در محیط matlab بررسی شده است. دمش مورد نیاز جهت تولید نوسانگر پارامتریک نوری توسط یک لیزر دمش از پهلوی پیوسته nd:yag پرتوان، تک مد طولی و با کیفیت پرتوی بالا فراهم شده است. مشخصات خروجی لیزر دمش به صورت تئوری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته و به کمک آن توان و بیناب خروجی لیزر دمش بهینه سازی گردیده است. برای نخستین بار در این پایان نامه یک روش تداخل سنجی برای اندازه گیری بهره سیگنال کوچک و اتلاف لیزر معرفی شده است. برای دستیابی به توان مورد نیاز جهت آستانه نوسانگر پارامتریک نوری لیزر پیوسته nd:yag را تپی کرده ایم. این کار را به وسیله قرار دادن یک بستاور مکانیکی با فرکانس khz 1 تا khz 10 درون بازآوگر لیزر دمش و کلید زنی q لیزر nd:yag انجام داده ایم. با استفاده از آشکار سازهای فتودیودی با پاسخ دهی سریع، تپهای نوسان میرای خروجی لیزر کلید زنی شده q را اندازه گیری و مشخصه یابی کرده ایم. با تغییر نرخ کلید زنی q تا khz10پهنا و تعداد تپهای نوسانی میرای تولید شده تغییر می کند. تپهای تولید شده را به عنوان لیزر دمش به نوسانگر پارامتریک نوری تک نوسانی که در آزمایشگاه چیدمان آن را براساس محاسبات تئوری انجام داده ایم، وارد کردیم. ایدلر خروجی از نوسانگر پارامتریک نوری را در باند 2/2 تا 3 مایکرون با استفاده از بلور غیر خطی متناوباً پر شده (ppln) به طول mm40 تولید کردیم. تپهای ایدلر مربوط به نوسان میرای لیزر دمش دارای پهنای ns170-ns210 بوده که در زیر پوش تپ کلید زنی q با پهنای ?s6/4 تا ?s55/8 قرار دارند. همچنین رفتار مشابهی را برای تپهای سیگنال مشاهده کردیم. بیشترین بازده خروجی ایدلر را در نرخ کلید زنی شده q khz 10، 22% اندازه گیری کردیم که توان متوسط خروجی ایدلر در این حالت mw785 می باشد. کوک پذیری طول موج پرتوهای سیگنال و ایدلر به کمک تغییر دمای بلور ppln از ?c 100 تا ?c 200 بررسی و اندازه گیری شد. برای نخستین بار، در این پایان نامه مدلی تئوری برای توضیح اثر ارتعاشات مکانیکی بر روی ناپایداری توان خروجی نوسانگر پارامتریک نوری تک نوسانی ارائه کرده ایم. شبیه سازی ناپایداری توان با پارامترهای نوسانگر پارامتریک نوری چیدمان شده در آزمایشگاه انجام شده تا بتوان نتایج شبیه سازی و اندازه گیری های تجربی را با هم مقایسه کرد. شبیه سازی برای توانهای دمش مختلف نوسانگر پارامتریک نوری تا چندین برابر حالت آستانه انجام شد. نتایج شبیه سازی نشان دادکه بیشترین ناپایداری در توان دمش 5/1 برابر آستانه رخ می دهد. همچنین به صورت تئوری نشان داده ایم که ناپایداری توان ایدلر خروجی به تغییر طول بازآواگر ناشی از ارتعاشات مکانیکی وابسته است و توان خروجی به ازای بازآواگرهای با طول بیشتر از پایداری بالاتری برخوردار است. برای تایید نتایج شبیه سازی بدست آمده بر اساس مدل نظری ارائه شده، ناپایداری توان خروجی نوسانگر پارامتریک نوری را اندازه گیری کرده و بیشینه ناپایداری توان خروجی را در توان دمش 62/1 برابر آستانه اندازه گیری کردیم. نتایج بدست آمده از اندازه گیری تطابق بسیار خروبی با نتایج شبیه سازی دارد. در انتها با استفاده از یک سنجه فابری-پرو داخلی، پایداری توان خروجی را 2/2~ برابر بهبود دادیم. سنجه داخلی باعث جابجا شدن بیشینه ناپایداری به توان دمش 79/1 برابر آستانه شد. تاثیر سنجه داخلی بر روی پایداری نوسانگر پارامتریک نوری تک نوسانی به صورت نظری و تجربی بررسی شد. به کمک تغییر ضخامت سنجه های داخلی ارتباط آن را با پایداری نوسانگر نوری بررسی کردیم.