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。     

单轴晶体微粒光致旋转理论模型

为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素(晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率等),推导出正晶体和负晶体微粒旋转角速度的一般公式.并就各种影响因素分别对正、负晶体中具有代表性的CaCO3和SiO2晶体微粒进行了模拟分析,所得到的晶体微粒旋转频率与激光功率成正比,与现有文献的实验结果一致,证明了该理论模型的合理性.依据理论分析结果,选用半径和厚度均为1~3μm的CaCO3晶体微粒作为机械转子,对单轴晶体微粒光致旋转应用于微机械转子进行优化设计,提高了微机械转子的旋转频率.研究结果为晶体转子的选材和光驱动微机械马达的设计提供了更加精确合理的理论支持.     

高转换效率腔内倍频外腔面发射蓝光激光器

高功率高光束质量的蓝色激光在激光显示与照明、水下通信和成像、有色金属加工等许多领域具有广泛应用前景.本文利用增益芯片底部的高反镜分布布拉格反射镜、折叠镜以及后端反射镜构成V型谐振腔,通过腔内插入非线性晶体LBO,获得了高转换效率的高功率、高光束质量蓝光输出.实验研究了非线性晶体的长度、基频激光的线宽、倍频走离角的补偿等不同因素对外腔面发射激光器腔内倍频蓝光输出功率的影响.在LBO的Ⅰ类相位匹配条件下,当晶体长度为5 mm,所用双折射滤波片厚度为1 mm时,获得超过6 W的491 nm波长蓝光输出,x和y方向的光束质量M2因子均为1.08,倍频转换效率为63%.     

单轴晶体Ⅰ类匹配相位畸变光束二次谐波理论分析

理论上研究了单轴晶体Ⅰ类匹配时相位畸变光束二次谐波的转换，其中考虑了衍射、离散效应，给出了相位畸变小信号解。在此基础上，以KDP晶体为例分析并给出了有像差高斯光束的转换效率随晶体长度的变化规律，对于任意光强分布和有任意相位畸变光束的谐波转换也是同样适用的。     

超高斯光束二次谐波转换中的衍射和离散效应

采用KDP晶体Ⅰ类匹配的方案,以超高斯光束的二倍频为例,通过求解包含衍射、离 散的非线性耦合波方程,考虑衍射和离散两种因素对二次谐波转换效率的影响并对其作数值 模拟计算。结果表明,衍射的影响非常小。当入射超高斯光束口径较小时,离散效应的存在将 大大降低倍频转换效率。随着入射光束口径的增大,离散效应的影响相应地减小,甚至可以 忽略。     

惯性约束聚变驱动器终端束匀滑器件前置时频率转换系统优化研究

在惯性约束聚变驱动器终端光学系统中,束匀滑器件前置有许多优点,但它同时也将对频率转换系统的工作状态产生影响.从系统集成优化的观点研究了这种影响,并基于高强度激光非线性传输理论,采用耦合波方程组及微扰理论,模拟计算了连续相位板前置时基频光束通过频率转换系统的三倍频转换效率及出射光束的近远场分布和焦斑形态,提出了优化倍频晶体失谐角和晶体厚度以减小CPP前置对系统性能的影响.模拟计算了频率转换系统优化前后的三倍频转换效率、光束通量对比度和能量集中度,并进行了对比分析.分析结果表明,频率转换系统的优化对减小CPP 关键词： 惯性约束聚变 频率转换系统 连续相位板 系统集成优化     

三阶非线性效应对三次谐波振荡转换的影响

使用快速傅里叶变换和四阶龙格-库塔法,对KDP晶体内以Ⅰ／Ⅱ类角度失谐设置方式的高强度激光三次谐波振荡转换进行了研究,考虑了谐波转换过程中的三阶非线性x^[3]、衍射、离散等效应,并着重研究了KDP晶体的三阶非线性效应对高强度激光三次谐波转换的影响。研究表明,三阶非线性效应降低了三次谐波振荡转换效率,增大了相位扰动对3ω光束的强度调制,然而通过增加二倍频的失谐角△θ8,可以避免三阶非线性效应对三次谐波振荡转换带来的不利影响。     

基于棱镜对的超短脉冲倍频系统的光学设计

针对宽带超短脉冲的倍频,用光学设计软件设计了10 fs、0.8μm超短脉冲的倍频系统,该系统包括4个棱镜、2个聚焦透镜。宽带倍频系统要求脉冲中所有的波长成份在非线性晶体中均能实现相位匹配,据此选择操作数建立系统评价函数;以非线性光学倍频中的允许角度评价光学系统的质量;分别对基波和谐波的光路优化设计,获得的棱镜尺寸、棱镜间距和透镜焦距等参数能够使脉冲中的各频率成份以相位匹配方向入射到非线性晶体或无空间啁啾的合束。此外,编写宏对光学系统中群延色散进行控制,使基波在晶体中心无啁啾,以获得最佳倍频效果,谐波光路引入一定的群延色散补偿谐波中的啁啾,消除了谐波中的时间啁啾,获得高质量的谐波脉冲。     

强会聚入射时，BBO晶体倍频效率和束腰半径的关系

研究了强会聚绿光高斯光束入射到BBO晶体中的紫外倍频过程,建立了相应的倍频理论模型. 模型综合考虑了高斯光束的发散,BBO晶体的倍频接受角以及紫外光的走离效应等因素的影响. 理论计算了倍频效率和倍频光的远场分布,并通过实验验证了理论分析结果. 关键词： BBO晶体紫外倍频 高斯光束 倍频接受角 远场光斑     

氙灯泵浦新型晶体Nd∶S－VAP调Q激光器腔内倍频研究

采用氙灯泵浦晶体Ｎｄ∶Ｓ－ＶＡＰ，ＫＴＰ晶体腔内倍频，实现了Ｎｄ∶Ｓ－ＶＡＰ晶体０．５３２５μｍ绿光激光ＢＤＮ染料片调Ｑ运转。测量了输出绿光激光的特性及不同腔长和染料片小信号透过率情况下的输出能量及脉冲宽度，给出了染料片调Ｑ腔内倍频的耦合波方程组，数值求解方程组，所得的理论数据与实验结果很好地相符     

椭圆高斯光束在单轴晶体中垂直于光轴的传输特性

基于光束在各向异性介质中的傍轴矢量传输理论,导出了椭圆高斯光束在各向异性单轴晶体中垂直于光轴的传输公式,并利用此解析式进行数值计算和分析,研究了各向异性介质对x方向偏振的椭圆高斯光束偏振特性的影响. 研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和对称性有较大影响. 关键词： 椭圆高斯光束 单轴晶体 各向异性 传输     

Nonparaxial propagation of Hermite-Laguerre-Gaussian beams in uniaxial crystal orthogonal to the optical axis

Analytical expressions for the three components of the nonparaxial propagation of a Hermite-Laguerre-Gaussian （HLG） beam in uniaxial crystal orthogonal to the optical axis are derived. The intensity distribution of an HLG beam and its three components propagating in a uniaxial crystal orthogonal to the optical axis are demonstrated by numerical examples. Although the y and z components of an HLG beam in the incident plane are both equal to zero, they emerge upon propagation inside the uniaxial crystal. Moreover, the beam profile of the x component is relatively stable and the beam profiles of the y and z components have the same evolution law. If the ratio of the extraordinary refractive index to the ordinary refractive index is larger than unity, the beam profile of the HLG beam is elongated in the x direction and generally rotates clockwise. Otherwise, the beam profile of the HLG beam is elongated in the y direction and generally rotates anticlockwise. This research is beneficial to the optical trapping and nonlinear optics involved in the rotation of a beam profile.     

可控空心光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,对可控空心光束(CDHB)在单轴晶体中的传输特性作了研究.得出该光束在单轴晶体中传输的横向慢变振幅的表达式,并利用此表达式作数值计算,研究了CDHB在单轴晶体中的传输特性.研究表明,可控空心光束在单轴晶体中传输时,控制参数ξ和光束阶数N的取值对其光强分布有较大的影响.随着...     

非常偏振光在单轴晶体表面的全反射分析

利用透射波函数和由菲涅尔公式求解反射相位差并对其求导的方法,分析了非常偏振光在单轴晶体表面发生的全反射现象,求解出晶体光轴在入射面内时,非常偏振光从各向同性介质入射到晶体和从晶体出射到各向同性介质两种情况的隐失波穿透深度和Goos-Hnchen位移的一般表达式。通过计算机模拟给出了单轴晶体为方解石和水晶情况时的穿透深度和Goos-Hnchen位移图像。结果表明,对于不同的晶体,光轴的取向对穿透深度和Goos-Hnchen位移的影响是明显不同的,若选取合适的晶体、光轴取向和入射角,可以得到较大的隐失波穿透深度和Goos-Hnchen位移。     

Yb:LuAG单晶光纤的连续及脉冲激光性能

单晶光纤是具有准一维结构的功能晶体材料,结合了体块单晶优异的物化性能和传统光纤材料比表面积大的结构优势,是一种极具潜力的激光增益介质.目前单晶光纤激光的研究主要集中于连续激光输出,关于脉冲激光性能的研究相对较少.我们采用微下拉法(μ-PD)制备的Yb:LuAG单晶光纤(SCF)作为增益介质,获得了输出功率大于4 W、斜...     

基于1×4光子晶体波导分束器的特性研究

光子晶体波导分束器是集成光学电路的重要组成元件。设计一种线缺陷1×4光子晶体分束器,用时域有限差分法研究其特性。实验结果表明:输出端的透射传输特性随入射光的波长和分支的几何形状有关,并且入射波分别相等地流入4个输出端口。为了减少1×4分束器在3个Y型分支区的反射,通过调节分支区的可调介质柱的半径R,可使每个输出端口输出较高的透射率。     

附加球面相位引致Airy光束在单轴晶体传输时的两次镜像演化

利用单轴晶体光束传输理论,求得了具有附加球面相位Airy光束在单轴晶体中的传输公式.数值模拟计算结果表明,线偏振附加球面相位Airy光束在晶体中传输时仍为线偏振,但不是传输不变的.粗略地讲,具有附加球面相位的Airy光束在晶体中传输时,近场是传输不变的;而在由晶体寻常与非寻常折射率和球面半径共同确定的两个特定传输距离处,传输光束转换成了取向不同的Gaussian-Airy光束,且高斯依赖的束宽度敏感地与截断因子相关;而当光束依次穿过此两位置时光斑花样先后相对于两横向轴平面做镜像演化,且镜像演化顺序也与晶体寻常和非寻常折射率相对大小密切相关,其总的效果是远场强度花样能恢复原样但花样取向产生了关于对过横平面二、四象限平分平面的镜像演化.这些结果表明,通过恰当选择晶体材料(即折射率)和附加球面相位的半径R,可以调控光束花样的形状、取向及表征各向异性材料的相关性质.     

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。     

硅基二维光子晶体耦合器理论研究

光子晶体是一种具有光子带隙的新型人工材料,利用其具有控制和限制光子运动的特性可以制成新颖的光学器件。利用硅基二维光子晶体,提出了一种4端口耦合器。采用时域有限差分法作为研究工具,TM模作为研究对象,从理论上分析了这种器件的特性。在不同的耦合长度下研究光在输出端的功率透射率。结果表明选择适当的耦合长度可以使光在器件中呈现不同的状态。进一步研究表明,通过改变器件内部介质柱的半径,可以改变光在输出端的输出功率。从而证实了这种器件不仅具有波长选择性,而且具有潜在的可调节性,这些特性使得这种器件在全光开关的应用上具有潜在的优势。     

聚焦光在单轴晶体中的感应磁化

运用矢量衍射理论,分析了高度聚焦的圆偏振激光脉冲在具有逆法拉第效应的单轴晶体中产生的感应磁化分布.详细研究了界面位置不同对磁化分布的影响,比较了小双折射效应的单轴晶体中的磁化分布与均匀介质中的磁化分布.计算结果发现:随着界面向透镜移动,磁化强度的最大值和磁化斑的最小值位置沿着光轴方向移动.在单轴晶体中的磁化强度大于在均匀介质中的磁化强度.但是,在单轴晶体中的磁化斑的大小比在均匀介质中的小.描述单轴晶体各向异性的光磁常量与各向同性的光磁常量的比值愈大,磁化强度愈大,磁化斑愈小.