相位畸变光束二次谐波的相位变化

研究了基波相位畸变对二次谐波相位分布的影响。针对具有不同像差、而光强分布为高斯型光束，以KDP晶体I类匹配为例，数值计算得到其二次谐波光束的光强分布和相位分布，分析了基波的像差、离散效率以及衍射效应的影响效果。研究表明不同的像差对于谐波的影响是不同的，主要取决于由其引起的全口径上相位失配的情况；离散效应主要带来的是倾斜像差，其高阶像差的影响随着离散效应的加剧而增大；而衍射效应的影响在一般情况下都是可忽略的。最后给出了在离散效应和衍射效应的影响可以忽略的情况下，基波相位畸变对二次谐波影响的近似估算式。     

晶体球中非相位匹配二次谐波产生及最佳聚焦条件

晶体球法是近年来在国际上发展起来的一种测量非线性系数的新方法。根据聚焦高斯光束二次谐波产生的孔径方程理论,分析了晶体球中的第Ⅰ类非相位匹配二次谐波产生过程,讨论了晶体球中第Ⅰ类非相位匹配二次谐波最佳聚焦参数的选择。报道了LiNbO3晶体球中皮秒激光脉冲抽运的相位匹配二次谐波实验。所得结果与理论预计相符。     

强场高次谐波辐射过程中的相位匹配

从实验上定性地研究了强 辐射过程中位相匹配的作用与影响,主要通过改变气体密度、激光强度和光束的共焦参数来研究相位对高闪谐波辐射的影响。从改善高次谐波辐射过程中的相位匹配来考虑,气体攻激光强度都有一最佳值。利用大的共焦参数,可以明显改善相位匹配,提高谐波输出的转换效率。     

高斯光束第Ⅱ类二次谐波振荡的离散效应

利用直观推断法(heuristc)讨论了离散效应在高斯光束第Ⅱ类相位匹配(PM)二次谐波振荡(SHG)过程中的影响,导出了适用于任意离散参量B和聚焦参量ξ的高斯光束第Ⅱ类PMSHG转换效率的孔径积分公式.     

高斯光束第Ⅱ类二次谐波振荡的离散效应

利用直观推断法(heuristc)讨论了离散效应在高斯光束第Ⅱ类相位匹配(PM)二次谐波振荡(SHG)过程中的影响,导出了适用于任意离散参量 B和聚焦参量ξ的高斯光束第Ⅱ类PM SHG转换效率的孔径积分公式.     

二维LiNbO3非线性光子晶体

制备了周期为13.64 μm方形格子二维周期性极化的LiNbO₃，利用二阶准相位匹 配实现了波长为1.064μm二倍频，二次谐波的内部转换效率高达42％. 测量了二次谐波输出功率随晶体温度及入射光入射方向的变化，实验值与模拟计算一致. 制备二阶准相位匹配掩模板，解决了在制备一阶准相位匹配掩模板中遇到周期尺寸太小、数据量大的难题，同时还降低了因周期太小造成的极化难度. 关键词： 二维 准相位匹配 二次谐波     

位相畸变激光束的谐波转换

首次在理论上研究了位相畸变激光束的谐波转换，从波动方程出发，应用空间频谱方法处理位相畸变光束的非线性耦合问题，建立了适用于位相畸变且空间光强不均匀光束的谐波转换的理论模型。     

双轴晶体中二次谐波产生的最佳相位匹配条件

从二次谐波产生的理论出发，讨论了双轴晶体中二次谐波产生的相位匹配条件，推导了有效非线性光学系数的精确计算公式，以有机非线性光学晶体二苯甲酮为例，给出了对两种基波(1064μm和0808μm)二次谐波产生的相位匹配条件的数值模拟及相应的有效非线性光学系数的精确计算结果，并确定出相应的最佳相位匹配条件. 关键词： 二次谐波产生 最佳相位匹配 有效非线性光学系数 二苯甲酮晶体     

准相位匹配倍频系统的带宽性质研究

根据准相位匹配倍频原理,讨论了实现宽带二次谐波转换需要满足的条件.以周期性极化铌酸锂晶体和掺杂氧化镁（7mol%）周期性极化铌酸锂（7mol%MgO-PPLN）晶体为例,分别比较了0型（e+e→e）和Ⅰ型（o+o→e）两种准相位匹配情况下宽带高效二次谐波转换的特性.研究表明,对于7mol%MgO-PPLN晶体,同时满足准相位匹配条件和群速度匹配条件的中心波长和带宽向短波方向移动,且0型（e+e→e）准相位匹配情况下可以获得更大的带宽.     

飞秒激光泵浦I类BBO晶体中自发参量下转换的研究

实验研究了飞秒脉冲激光泵浦I类BBO晶体中自发参量下转换效应,以及产生的彩色锥形辐射现象.系统分析了各参量对二次谐波转换效率及彩色锥形辐射现象的影响.研究结果表明:蓝绿色锥形辐射具有最大的发散角,这与相位匹配理论模拟结果吻合|正入射时,增大泵浦光强及晶体厚度均会引起彩色锥形辐射亮度增加,且最大出射角中心波长往长波移动|不同光束偏振态下可依次观察到彩色锥形辐射、超连续现象.     

飞秒激光泵浦I类BBO晶体中自发参量下转换的研究

实验研究了飞秒脉冲激光泵浦I类BBO晶体中自发参量下转换效应,以及产生的彩色锥形辐射现象.系统分析了各参量对二次谐波转换效率及彩色锥形辐射现象的影响.研究结果表明:蓝绿色锥形辐射具有最大的发散角,这与相位匹配理论模拟结果吻合;正入射时,增大泵浦光强及晶体厚度均会引起彩色锥形辐射亮度增加,且最大出射角中心波长往长波移动;不同光束偏振态下可依次观察到彩色锥形辐射、超连续现象.     

准相位匹配PPLN倍频理论研究与优化设计

对准相位匹配周期性极化铌酸锂(PPLN)倍频进行了理论研究，并对聚焦高斯光束条件下的倍频耦合波方程进行了求解，给出了准相位匹配倍频转换效率公式，分析了晶体长度与聚焦程度的关系，在此基础上对倍频谐振腔进行了优化设计，以期获得最大的倍频转换效率.本结果对准相位匹配倍频器件的设计具有一定的指导意义. 关键词： 倍频 准相位匹配 周期性极化铌酸锂     

非线性左手材料中的二次谐波

基于电磁场理论，推导了无耗非线性左手材料中二次谐波的曼利－诺关系，及相位匹配条件下正向基波与逆向二次谐波的能量转换过程及其空间分布.验证了可将无耗非线性左手材料的入射面作为反射镜，把能量以二次谐波的形式反射.同时分别给出有限厚度介质板中基波和二次谐波的场强分布数值结果，验证了结论的正确性.最后从相位失配角度说明了相位匹配是分析非线性左手材料二次谐波的重要条件.这为研究左手材料的非线性理论奠定了基础.     

二维LiNbO3非线性光子晶体

制备了周期为13.64 μm方形格子二维周期性极化的LiNbO3,利用二阶准相位匹配实现了波长为1.064μm二倍频,二次谐波的内部转换效率高达42%.测量了二次谐波输出功率随晶体温度及入射光入射方向的变化,实验值与模拟计算一致.制备二阶准相位匹配掩模板,解决了在制备一阶准相位匹配掩模板中遇到周期尺寸太小、数据量大的难题,同时还降低了因周期太小造成的极化难度.     

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。     

晶体球法直接测量KTP晶体第Ⅰ类相位匹配曲线

报道了35ps激光脉冲射入直径为10mm KTP昌体球的第Ⅰ类相位匹配二次谐波产生实验,根据二次谐波产生转换效率直接测量了KTP晶体的第Ⅰ类相位匹配曲线及相应的有效非线性系数,并与6组色散方程给出的理论匹配曲线比较,指出Vanherzele的公式优于其他五组。     

靶源位置对强场高次谐波相位匹配的影响

为提高强激光场与惰性气体靶作用产生的孤立阿秒激光脉冲的能量,给出了一种实现高次谐波过程中最佳谐波相位匹配的定量实验方法。研究了气体靶源与高斯型驱动激光场聚焦点相对空间位置对谐波相位匹配及谐波产率的影响,得出了其最佳相位匹配位置始终位于驱动激光场聚焦点后3~5 mm,而在聚焦点之前的位置区域,严重的高次谐波相位失配导致谐波产率非常低。同时,在最佳相位匹配条件下,高次谐波场与驱动场具有相类似的空间强度分布特性,该结果印证了目前通常采用的高次谐波场为高斯光束的假设。     

单轴晶体Ⅰ类相位匹配时的转换效率分析

 在考虑了二次谐波的吸收对转换效率影响的情况下,由光在介质中的波动方程,推导出负单轴晶体Ⅰ类相位匹配时平面二次谐波的耦合波方程和二次谐波转换效率的理论公式。在此基础上,再考虑走离效应的影响,给出了二次谐波转换效率的理论公式。根据这些公式,以负单轴晶体K₂Al₂B₂O₇（KABO）为例,对二次谐波的转换效率进行了数值计算。结果表明：考虑二次谐波的吸收时,存在倍频晶体长度的最佳值,当倍频晶体取该值时,二次谐波的转换效率最高;走离效应的存在使二次谐波的转换效率降低。     

基于百太瓦级激光系统驱动的高能量13 nm波段高次谐波产生

利用百太瓦级激光系统在氖气(Ne)中得到基于高次谐波产生的极紫外脉冲。通过松聚焦结构在13 nm波段产生单级次单脉冲能量为13.5 nJ (13.1 nm波长)和11.1 nJ (13.5 nm波长)的高次谐波辐射,转换效率为3.6×10^-7和3.0×10^-7,谐波发散角的半高全宽为0.32 mrad和0.33 mrad。对含时薛定谔方程进行数值求解,得到单原子偶极发射谱,结合麦克斯韦方程组模拟传播效应,同时考虑气体对谐波的吸收效应,理论模拟得到的信号强度随气压和光强的变化趋势与实验结果基本符合。实现相位匹配的谐波光束质量很好,纵向空间分布为高斯型。结合相位匹配条件和空间分布的分析得到了目前激光参数下的最优相位匹配条件。这种基于高次谐波机制的高能量相干极紫外光源在作为自由电子激光的种子光源以及超快非线性实验和半导体工业检测等方面具有广阔的应用前景。     

LBO晶体用于宽带激光谐波转换的基本特性

实现宽带高功率钕玻璃激光高效谐波转换的关键在选择合适的非线性晶体和技术，文中给出波长为１．０５４μｍ的基波光脉冲晶体中的各类倍频及三倍频相位匹配，着重分析了ＬＢＯ的光谱接受范围和角度接受范围，结果表明，采用成熟的谐波转换技术，选用ＬＢＯ晶体，可实现１ｎｍ左右的宽带高功率激光的高效三倍频转换。