超短中红外参量放大过程的时空走离特性

 计算了MgO:LiNbO₃晶体中，共线与非共线相位匹配光参量放大产生超短中红外激光脉冲过程中的相位匹配曲线、有效非线性系数以及时间和空间走离情况。结果表明，采用非共线相位匹配方式，可以实现三波间群速度匹配；在抑制了泵浦光与信号光之间的空间走离的同时加大了泵浦光与闲频光之间的空间走离，但这种影响可以忽略；同时非共线角的引入使相位匹配角增大，提高了有效非线性系数。因此，非共线角的引入在不影响空间走离的情况下，有效补偿超短中红外参量放大过程中的时间走离，有利于参量放大转换效率的提高。     

紫外晶体CsLiB6O10混频允许参量范围的数值分析

模拟计算了CLBO晶体混频的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和允许波长的理论曲线。通过与BBO晶体的比较，得到了CLBO晶体的混频作用具有走离角小、允许参量范围宽的结论。     

新型光学晶体KABO的非线性频率变换特性

简述了新型非线性晶体KABO的光学特性.根据相位匹配角公式、非线性有效系数公式、走离角公式和允许角公式,详细计算了KABO晶体倍频时的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角随波长变化的理论曲线.特别是对LD泵浦掺钕的全固态激光器532 nm输出时,得到了KABO晶体采用I类相位匹配进行四倍频的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角分别为:58.1°、0.254×10^-12m/V、2.8°、1.8233 mrad·mm;并将该晶体与目前可应用于紫外倍频的晶体比较,在考虑走离效应的情况下,研究了四倍频转换效率随KABO晶体长度、基频光光斑半径的变化规律.     

非线性光学 非线性光学器件

TN753.922006054161纳秒近红外KTP光学参量振荡器的理论设计=Theoreti-cal design of nanosecond near infrared KTP optical para-metric oscillator[刊,中]/苗杰光(中科院长春光机所.吉林,长春(130033)),檀慧明…//光学精密工程.—2006,14(3).—374-379对纳秒近红外KTP光学参量振荡器(KTP-OPO)进行了全面系统的理论设计。讨论了KTP-OPO的相位匹配,计算了KTP的走离角、允许角和有效非线性系数,数值模拟了角度调谐曲线和增益曲线,从而确定了调谐范围为1.35~2.0μm,晶体切割角为59.6°。同时,分析了晶体长度、走离角以及输出镜耦…     

AgGaSe_2晶体差频产生可调谐太赫兹波的理论研究

基于单轴晶体中三波互作用的共线相位匹配技术,采用CO2激光器泵浦非线性晶体AgGaSe2,数值计算出在oee类和oeo类相位匹配条件下,差频产生太赫兹波的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数。计算结果表明:两类相位匹配太赫兹波可调谐的范围都非常宽,而且走离角都在1°以下,允许角足够大。在绝大部分太赫兹波区域,oee类匹配有效非线性系数远大于oeo类匹配,实验中适合采用oee类相位匹配方式。     

光学晶体CsLiB_6O_(10)与K_2Al_2B_2O_7混频性能研究

基于非线性光学晶体的混频理论,利用CsLiB6O10(CLBO)晶体和K2Al2B2O7(KABO)晶体获得了紫外相干光源,详细比较了两种晶体在Ⅰ类相位匹配下的混频性能,包括混频相位匹配角、有效非线性系数、光波走离角、允许角和允许波长等参量.结果表明,KABO晶体比CLBO晶体的有效非线性系数小,其它性能均与CLBO晶体接近.这对于两种晶体用于产生紫外激光的实验研究提供了重要的理论依据.考虑到KABO晶体较好的物化性质以及不潮解这一显著特征,KABO晶体可能是最有希望实现实用化的紫外混频晶体.     

3～4μm光参量振荡器中双轴晶体计算的新方法

提出了一种光参量振荡器(OPO)中基于调谐范围中心波长处满足相位匹配条件的KTP晶体计算的新方法;该方法通过求出的相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算,找出有效非线性系数的最大值,从而求出该点对应的相位角θ和方位角φ,确定出晶体的切割角.     

光学晶体CsLiB6O10与K2Al2B2O7混频性能研究

基于非线性光学晶体的混频理论，利用CsLiB6O10（CLBO）晶体和K2Al2B2O7（KABO）晶体获得了紫外相干光源，详细比较了两种晶体在Ⅰ类相位匹配下的混频性能，包括混频相位匹配角、有效非线性系数、光波走离角、允许角和允许波长等参量．结果表明，KABO晶体比CLBO晶体的有效非线性系数小，其它性能均与CLBO晶体接近．这对于两种晶体用于产生紫外激光的实验研究提供了重要的理论依据．考虑到KABO晶体较好的物化性质以及不潮解这一显著特征，KABO晶体可能是最有希望实现实用化的紫外混频晶体．     

深紫外和频晶体CLBO产生193 nm激光的频率变换

 简述了深紫外和频晶体CLBO的光学特性。根据相位匹配角公式、非线性有效系数公式、走离角公式和允许角公式,详细计算了CLBO晶体和频产生193 nm激光时的相位匹配角、非线性有效系数、和频时谐波走离角、允许角的具体数值。根据这些数值,并考虑产业化的要求,对目前几种和频方式进行了比较,最终选定波长为λ₁=2 100 nm的o光和波长为λ₂=213 nm的e光作为基频光进行和频的匹配方式。此方式相位匹配角为51.6°,具有大的非线性有效系数0.97,小的走离角3.7°,大的允许角1.9×10^-6 rad·mm,是非常理想的产生193 nm激光的匹配方式。     

双轴晶体主平面上倍频的相位匹配参量

根据折射率椭球方程及双光轴晶体中光波的传播与偏振特性，分析双轴晶体在主平面内激光倍频相位匹配的特性与方法，导出光波在主平面上传播时倍频的相位失配关系；给出双轴晶体中容许相位匹配倍频的相位匹配角及混频的有效非线性系数deff的表达式。利用可相位匹配的类型、相位匹配角公式和有效非线性系数deff表达式的表，容易对任意一具体晶体在一给定波长求出实际能实现相位匹配的类型或偏振组合，算出相位匹配角，比较不同的相位匹配类型或偏振组合的有效非线性系数，选择最佳的相位匹配类型与方向。从相位失配关系可以计算晶体主平面内倍频的接收角、接收光谱宽度等特性参量。     

The thermal effect analysis in the high power frequency-doubled Nd:YAG Laser

In the high power frequency-doubled Nd:YAG Laser, the temperature inside a nonlinear crystal will become non-uniform due to the absorbtion of the fundamental and second harmonic waves, leading to phase mismatch, conversion efficiency reduction and output power instability. This phenomenon appears severe in the high-power high-repetition rate laser system. In this paper, temperature distribution inside a KTP crystal was analyzed by solving the thermal conductivity equation. According to the temperature distribution of the KTP, we have theoretically calculated the optimal phase matching angles, tolerance angles and walk-off angles of type II KTP crystal as a function of temperature. __________ Translated from Chinese Journal of Quantum Electronics, 2005,22 (4) (in Chinese)     

KTP倍频器件温度适应性扩展研究

针对目前最常用的KTP倍频晶体, 综合考虑其有效非线性系数和温度半宽度, 采用折中设计有效扩展KTP倍频器件适用温度范围. 对大适用温度范围的KTP倍频器件的设计方法进行了详细的理论分析, 并设计了一种温度半宽度为-20 ℃到50 ℃的KTP倍频器件. 实验结果表明该器件在15 ℃时达到峰值转换效率22.7%, 温度半宽度为70 ℃. 和通常情况下设计的KTP倍频器件相比, 尽管倍频转换效率有所下降, 但显著提高了适用温度范围. 且在温度半宽度高达70 ℃情况下, 其有效非线性系数仍大于LBO, BBO等倍频器件. 该方法对于扩展倍频器件的温度适应性具有普适性.     

Second-harmonic power of KTiOPO4 with double refraction

Second harmonic (SH) power of the type-II phase matching in KTiOPO₄ (KTP) is calculated for the fundamental beams of TEM₀₀ mode within the near field approximation (parallel Gaussian beam) taking the beam walk-off effect among the two fundamental and the SH beams into account. The slit intensity and the total SH power are calculated as functions of the beam radius and the crystal length. Two approximations are made for the SH power calculation at tight beam focusing condition. The measurements of the SH power in KTP are carried out for three crystals of 6, 3, and 1.5 mm thickness. The effective nonlinear coefficient for Nd: YAG incident radiation is estimated to be 4.3 pm/V with 10% uncertainty, taking the enhancement factor due to the multimode structure of the laser beam into account.     

非线性晶体内腔倍频的温度模式分布

为了提高谐波转换效率和消除温升引起的晶体走离效应，对于非线性晶体温度场分布特点进行了分析与计算.同时研究了基波偏心辐射对KTP晶体温度场的影响.通过对腔内倍频KTP晶体工作特点的分析，建立了方形非线性晶体热模型并首次引入了方形晶体辐射偏心度的定义.基于热传导方程，得到了温度场分布的一般解析表达式.     

Theoretical treatment and simulation of new UV crystal CsLiB6O10 in third-harmonic generation

We calculated theoretically the properties of the nonlinear crystal CsLiB₆O₁₀ (CLBO) in third-harmonic generation (THG). These are the phase matching angle, the effective nonlinear coefficient, the walk-off angle, the permitted angle, and the permitted wavelength, and we found that CLBO has a small walk-off angle and large permitted parameters, as compared with BBO. The numerical simulation curves of the conversion efficiency were obtained for the case where CLBO was used in THG of a Q-switched Nd:YAG laser with a wavelength of 1064 nm and different pump powers and the optimized efficiency was as high as 22%. All this suggests that the CLBO crystal is more suitable for generating intense higher order harmonic radiation.     

二倍频晶体温升分布对输出光场分布的影响

 利用分步快速傅里叶变换和四阶龙格-库塔法,对具有一定温升分布的倍频晶体的二次谐波转换过程进行了研究。综合考虑了谐波转换过程中的离散、衍射、二阶、三阶非线性等效应,着重讨论了倍频晶体吸收光能后,晶体内温升分布对晶体内o光和e光的折射率分布的影响,定量分析了温度分布引起的相位失配量、输出光场分布、二次谐波转换效率随倍频晶体温度分布变化的规律。结果表明:在高功率倍频系统中,倍频晶体温升分布引起基频光、倍频光的相位失配,相位失配导致输出光场光强分布的变化以及谐波转换效率的降低。