大口径光束高效三倍频理论和实验研究

根据三颗耦合波方程,研究了基波与谱波能量比,晶体长度、功率密度、角失配量和匹配类型等诸因素对三倍频最大可获转换效率的影响.大口径光束三倍频实验结果与理论计算相一致.用类型IIKDP晶体三倍频,在中等功率密度下,获得了43%的能量转换效率.     

BBO晶体在CPM非稳腔Nd：YAG激光器中的腔内倍频效应

本文报道用BBO晶体作为腔内倍频元件,在带抗共振环的对撞脉冲锁模非稳腔Nd:YAG激光器中实现腔内倍频激光输出,获得倍频能量转换效率为50.4%.理论和实验均证明了该激光器的BBO腔内倍频转换效率高于腔外倍频转换效率.     

晶体角度跟随三倍频效率控制技术

基于推导的倍频晶体匹配角与温度关系的理论分析,揭示了温度对频率转换过程影响的热光物理机制。数值模拟了频率转换过程中二倍频与三倍频晶体的匹配角热敏感性。由于不同晶体材料热敏感性的差异性,实验获得了激光装置中所用晶体材料的匹配角随温度变化的关系曲线。理论分析了不同输入功率密度情况下匹配角失谐对三倍频过程的影响,并在线验证了温度变化导致匹配角失谐,进而引起三倍频转换效率的下降。根据实验获得的晶体匹配角的热敏感性参数,提出利用晶体角度跟随方法进行三倍频转换效率补偿,实现了三倍频能量的稳定输出。     

高功率全固态绿光激光技术研究进展

 报道了高功率全固态腔内和腔外倍频两种绿光激光器研究进展。腔内倍频绿光激光器采用L型腔双棒串接结构,在重复频率10 kHz时,用三硼酸锂晶体倍频获得绿光功率186 W,光-光效率达15.8%。腔外倍频绿光激光器采用主振荡和功率放大器,在重复频率400 Hz时,获得基频激光单脉冲能量1.2 J,采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔外倍频,获得525 mJ的绿光输出,倍频效率为43.7%。采用偏振合成技术获得了单脉冲能量大于1 J的绿光输出。在该激光放大器实验装置上,进行了双模块热效应补偿技术和受激布里渊散射相位共轭技术实验研究,改善了激光光束质量。     

高功率激光的三倍频高效转换实验

利用两块φ８０ｍｍ×１４ｍｍＫＤＰ晶体，采用“偏振失配”方案在“星光”装置φ７０输出光路上，进行了三倍频实验。在入射光功率密度约为１ＧＷ／ｃｍ￣２时，获得最高的二倍频外部能量转换效率为７６．９％，三倍频最高外部能量转换效率为６６．８％，并且转换重复性和稳定性很好。同时，也通过实验研究了影响三次谐波转换的诸因素。     

LD泵浦全固态355nm紫外皮秒脉冲激光器

利用激光二极管（LD）端面抽运Nd∶YVO4激光晶体皮秒三倍频355nm全固态紫外激光器,采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模技术及皮秒再生放大技术,对1 064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配Li3B3O5（LBO）晶体二倍频和Ⅱ类相位匹配LBO晶体三倍频,获得了稳定性好、倍频效率较高的355 nm紫外激光输出。当二极管泵浦功率为5 W时,获得了脉宽为17 ps、重复频率为1 Hz、单脉冲能量为129.6 J的稳定三倍频紫外激光输出,基频光到二倍频光和三倍频光的转换效率分别达到60.3%和16.6%,3 h输出单脉冲能量的抖动在0.58%以下。     

高效全固体脉冲蓝光系统实验研究

用半导体抽运的Q-YLF倍频激光器抽运钛宝石产生830nm的纳秒红外光,再用LBO晶体对该光 产生二次谐波得到415nm的脉冲蓝光.用3Ｗ的YLF抽运时可产生960mW基波光,效率达32%;经 倍频后输出285mW的蓝光,倍频效率可达322%.对影响倍频效率的主要因素如基波光源腔型 设计、聚焦效果、脉冲宽度等作了较详细的研究. 关键词： 全固体 倍频 蓝光     

倍频YAG泵浦脉冲钛宝石激光器设计与激光运转

用10ns倍频YAG激光泵浦实现了Ti~(3+):Al_2O_3激光运转,最大输出能量可达37mJ,能量转换效率40%,斜率效率59%,量子效率80%,泵浦阈值0.5～1.2J/cm~2,在662～938nm波长范围内实现了连续调谐.     

高能量高转换效率355 nm紫外激光器

为了得到一种三倍频效率高达60%的355 nm脉冲激光器,采用曲率半径分别为2 m的凹凸高斯镜和9 m的平凹全反镜组合作为谐振腔,加以电光调Q,得到1 064 nm高光束质量激光输出,再将其进行行波放大,获得重复频率10 Hz、脉宽7.3 ns、单脉冲能量1.01 J的1 064 nm基频光输出。利用Ⅰ类相位匹配LBO晶体进行二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行三倍频以得到波长为355 nm的紫外光输出。通过二倍频和三倍频输出特性和非线性晶体参数的分析和实验调试,最终获得了单脉冲能量为608 mJ、脉宽为5.7 ns、线宽为2 nm的紫外激光输出。通过优化二倍频的转换效率,可使1 064 nm基频光到三倍频得到的355 nm紫外光的转换效率达60%。     

高效三倍频全固态Nd∶YAG/LBO紫外激光器

报道了一种侧面泵浦Nd∶YAG、声光调Q、LBO晶体腔外倍频和三倍频的355 nm准连续波紫外激光器.采用结构简单、紧凑的平-凹腔设计,在152 W的泵浦功率下,重复频率5 kHz时,获得平均功率1.62 W的355 nm TEM00模激光输出,三倍频的转换效率为25%;重复频率1 kHz时,获得平均功率518 mW、单脉冲能量518 μJ、脉宽17 ns、峰值功率高达30 kW的紫外激光输出.     

多晶体级联钛宝石激光宽带三倍频

 用多块BBO晶体对钛宝石激光进行宽带三倍频, 比通常的两块晶体的方法效率上有所提高,实验研究了三倍频光的时间和空间特性,并从理论上分析了这种方法在激光带宽和效率等方面的优点,为ICF提高一种新的三倍频技术。     

多晶体级联钛宝石激光宽带三倍频

用多块ＢＢＯ晶体对钛宝石激光进行宽带三倍频,比通常的两块晶体的方法效率上有所提高,实验研究了三倍频光的时间和空间特性,并从理论上分析了这种方法在激光带宽和效率等方面的优点,为ＩＣＦ提高一种新的三倍频技术。     

不同皮秒非稳腔中的KTP晶体的腔内倍频效应

以ＫＴＰ晶体作为Ｎｄ：ＹＡＰ锁激光器的内腔倍频元件,在带非共振环（ＡＲＲ）的对撞脉冲锁模（ＣＰＭ）非稳腔虚共焦非稳腔中实现高效倍频转换,其倍频能量转换效率 ５３．４％和６０．２％,测定了两种腔型的基波脉宽分别为８ｐｓ和１８ｐｓ,二次谐波输出的最大能量起伏分别为１０．６％和１２．５％。理论分析了两种没腔型及其实验结果的特点。     

LD侧面抽运Nd∶YAP腔内三倍频蓝光激光器

研制了一台LD侧面抽运Nd∶YAP腔内三倍频447.1nm脉冲蓝光激光器.采用列阵高频激光二极管侧面抽运Nd∶YAP晶体,使用V型折叠腔,LN晶体电光调Q,输出高峰值功率的1341.4nm偏振基频光.选取KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配倍频,获得670.7nm红光.使用LBO晶体Ⅰ类临界相位匹配把670.7nm的倍频光与1341.4nm的基频光进行和频,获得三倍频447.1nm的蓝光输出.实验结果表明:优化后的V型折叠腔,可提高非线性转换效率,在平均抽运功率92.4W时,获得了平均功率887mW、峰值功率17.7kW、脉宽50ns的偏振蓝光输出,光-光转换效率为0.96%.     

LD侧面抽运Nd:YAP腔内三倍频蓝光激光器

研制了一台LD侧面抽运Nd:YAP腔内三倍频447.1 nm脉冲蓝光激光器.采用列阵高频激光二极管侧面抽运Nd:YAP晶体,使用V型折叠腔,LN晶体电光调Q,输出高峰值功率的1 341.4 nm偏振基频光.选取KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配倍频,获得670.7 nm红光.使用LBO晶体Ⅰ类临界相位匹配把670.7 nm的倍频光与1 341.4 nm的基频光进行和频,获得三倍频447.1 nm的蓝光输出.实验结果表明：优化后的V型折叠腔,可提高非线性转换效率,在平均抽运功率92.4 W时,获得了平均功率887 mW、峰值功率17.7 kW、脉宽50 ns的偏振蓝光输出,光-光转换效率为0.96%.     

超短脉冲在单块晶体中的三次谐波理论模拟

讨论了群速度失配、自相位调制和交叉相位调制、晶体厚度、基波的频率啁啾等因素对超短脉冲单块晶体的三次谐波转换效率、三倍频光脉冲形状以及频谱的影响.结果表明：群速度延迟使三倍频光脉冲展宽；自相位调制和交叉相位调制会降低转换效率,并使三倍频光脉冲形状发生畸变；晶体厚度对三倍频光脉冲频谱展宽有着较大的影响；合适的基频光频率啁啾可以减小三倍频光脉冲的畸变,并有效地提高三倍频转换效率.     

KNbO_3高效倍频产生427～470nm蓝紫光

厚1.5 mm的KNbO_ 3晶体在室温下角度相位匹配倍频脉冲参量激光获得427～470nm蓝紫光,能量转换效率超过40％,输出单脉冲蓝紫光的峰功率达60kW.对相位匹配曲线、倍频效率与基波光强的关系和相应匹配角允差作了计算和讨论.     

超短脉冲三倍频中特殊群速度组合的分析

基于非线性耦合波理论,对比分析了超短脉冲三倍频过程中不同的特殊群速度组合模式下的谐波转换特性(转换效率和带宽等).利用分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta积分算法,对脉宽150 fs左右的超短脉冲在KDP晶体中的I类混频过程进行数值模拟,结果表明:三波包"不等速匹配"模式下的综合谐波转换性能(转换效率达到50%和转换带宽达到2 nm)整体要优于其他特殊群速度匹配模式;"三波包不等速"模式更有利于三波包间能量之间的耦合及转换.这一结论为进一步提高超短脉冲三倍频的转换效率及带宽具有理论指导意义.     

复合功能晶体(NYAB)实现1.06～0.53μm自倍频转换的研究

四硼酸铝钇钕[Nd_xY_(1-x)Al_3(BO_3)_4](简称NYAB)是我国研制的一种新型激活-非线性复合功能晶体。该晶体在基频和倍频自洽情况下,Ⅰ类相位匹配的有效非线性系数是KDP晶体的四倍多,(x~I=4.056×10~(-9)e.s.u.),用二次谐波法测得的实验数值与上述数值非常符合。本文利用Datachrom-5000型染料激光器作为泵浦光源,在国际上首次获得以1.60～0.53μm的自倍频激光输出。泵浦阈值能量小于2mJ,最下转换效率14.3％,绿光输出能量为5mJ。     

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