以體積布拉格光柵作為雷射共振腔內反射鏡之縱向模態研究

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黃敬勛(Ching-hsun Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以體積布拉格光柵作為雷射共振腔內反射鏡之縱向模態研究
(Study of the longitudinal mode of lasers using volume Bragg grating as the cavity mirror)

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摘要(中)

體積布拉格光柵為近代雷射系統中極為重要的元件，其對於雷射的波長選擇及光譜窄化有很大的改善，因此對體積布拉格光柵的研究就顯得十分重要，然而在雷射系統裡，共振腔長是一極為重要的要素，而當使用體積布拉格光柵作為雷射系統之輸出耦合鏡時，該如何計算此雷射系統的有效共振腔長以及其輸出之縱向模態即是此論文探討的重點。
本論文使用將體積布拉格光柵等效為一有效反射面的概念，配合週期性結構的耦合波理論，推導出體積布拉格光柵有效反射面與光柵表面的距離的表示式，並求得當平面波入射時有效反射面距離隨著入射角度及入射波長改變的變化情形，以及當高斯光束入射時有效反射面距離隨著入射波長改變的變化情形，並將此有效反射面距離納入雷射共振腔之有效共振腔長，計算出雷射輸出之縱向模態行為。

摘要(英)

Volume Bragg grating is an important optical element for laser spectral narrowing and wavelength selection. Therefore, the research of volume Bragg grating is important. The cavity length is a essential factor in a laser system. This paper will mainly talk about how to get the effective cavity length and the longitudinal mode of lasers using volume Bragg grating as the cavity mirror.
In this paper, the concept of effective reflection surface is used. The effective reflecting surface distance can be derived from the coupled-mode theory. The formulas of the effective reflection surface distance when incident wave are plane wave or Gaussian wave are derived. The longitudinal mode of lasers using volume Bragg grating as the cavity mirror is discussed.

關鍵字(中)

★ 體積布拉格光柵
★ 雷射
★ 縱向模態

關鍵字(英)

★ longitudinal mode
★ volume Bragg grating
★ laser

論文目次

目錄
中文摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
第一章序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
第二章原理 5
2.1 體積布拉格光柵 (Volume Bragg grating, VBG) 5
2.1.1 Photo-thermo-refractive glass (PTR glass) 5
2.1.2 VBG製作原理 7
2.1.3 VBG的光學特性 8
2.1.4 Coupled-mode theory 11
2.2 雷射共振腔縱向模態特性 21
2.3 Gaussian Beams Optics 25
第三章平面波入射之 VBG有效反射平面距離 31
3.1 有效反射平面距離與入射波長的關係 31
3.2 有效反射平面距離與入射角度的關係 38
3.3 數值模擬 42
第四章高斯光束入射之 VBG有效反射面行為 45
4.1 平面波展開法 45
4.2 符合共振腔條件之波前 (wavefront match) 50
4.3 符合共振腔條件之有效反射面距離 (Phase match) 58
第五章以VBG做為雷射共振腔反射鏡之縱模分析 63
5.1 多個有效反射面對縱向模態的影響 63
5.2 不同共振腔長下之縱向模態行為 66
第六章結論及未來展望 73
6.1 結論 73
6.2 未來展望 75
參考文獻 76

參考文獻

參考文獻
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指導教授

鍾德元(Te-yuan Chung)

審核日期

2012-7-23

推文