高斯脉冲非理想条件下的谐波转换规律

对于实际的大口径高功率激光器而言,I/II类角度失谐三倍频系统的谐波转换规律常常偏离理想情况。为了研究其实际的谐波转换规律,以便于指导实际情况的晶体调试,研究了各种非理想条件下,比如1ns高斯脉冲,不同波面半径和晶体损耗对三倍频谐波转换的影响。研究结果表明:高斯形脉冲的三倍频外效率绝对值比平顶脉冲降低了10%;为了追求最高三倍频外效率,由于受1ns高斯脉冲和三倍频晶体损耗的影响,二倍频晶体的最佳内失谐角是160μrad而非220μrad,二倍频内部效率最佳平均值并非为67%,而是在60%~63%左右为最佳,并且晶体损耗越高,二倍频内部效率的最佳平均值越低;功率密度越高,波面半径和发散角对谐波转换的影响越大。     

1.06μm激光的高效率三倍频

本文用数值法求得三波耦合幅度方程的大信号解:并给出了时间高斯型光束倍频和三倍频效率的计算方法,提出了在中小基波功率密度下实现高效率三倍频的方案.用β-BaB_2O_4晶体I型倍频、KD P Ⅱ型三倍频,在激光器输出能量为365mJ时,获得了41.8%的三次谐波能量转换效率.     

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。     

准连续泵浦KTP内腔倍频YAG激光器及其热效应分析

由类高斯光束倍频理论出发,导出了类高斯光束在高转换效率下倍频时,谐波功率近似与基波功率平方成正比的结论.基于此提出了一种混合模内腔倍频的新方案——准连续泵浦.在占空比1:1时,理论和实验均证明可使信频输出提高一倍多.由热传导方程出发,导出了准连续泵浦时YAG棒的光束传播参量比连续泵浦时低22%(结合其他因素可低30%左右)的结论.实验中测出准连续泵浦时热焦距增长,发散角减小,与理论分析很好地吻合.     

利用椭圆高斯光束产生266nm紫外连续激光

本文采用商用532 nm激光器作为基频光源,利用偏硼酸钡(β-BBO)晶体进行外腔倍频,实现了266 nm连续激光的高效输出.文中详细模拟了BBO晶体中的束腰形状对倍频效率的影响,仿真和实验结果均表明椭圆高斯光束可以有效改善走离效应,提高倍频转换效率.通过优化蝶形倍频腔,可以使椭圆高斯光束在腔内共振,当1 W基频光输入时可输出约180 mW的266 nm紫外连续激光,倍频转换效率达到18%.     

高效全固化263nm紫外激光脉冲的产生

运用半导体泵浦的Nd:YLF调Q倍频激光器输出的527nm波长激光和BBO晶体直接进行了外腔谐波倍频的实验研究.采用较小的基波光束尺寸和长聚焦相结合的方法实现了高效全固化263nm紫外激光脉冲的大功率输出.基波功率为6.0W时,紫外263nm激光输出780mW,转换效率达13%,实验中还发现紫外输出光束质量很好.     

高斯光束在偏硼酸钡单晶和孪晶中的倍频现象

理论探讨了高斯光束在非线性单轴晶体中的倍频效应。基于麦克斯韦方程组并考虑晶体的各向异性推导出负单轴I型晶体相位匹配下的倍频耦合波方程组。建立了具体的关于偏硼酸钡（BBO）单晶以及孪晶的物理模型并做数值求解。对求解所得到的单晶以及孪晶的谐波能流分布、晶体出射面探测点处谐波电场时域分布、总输出能量、输出光束频谱和输入光束角谱分别进行分析讨论,从束腰宽度、晶体结构以及材料性质对倍频的影响等方面做出具体合理的解释。研究结果对于单轴晶体的非线性光学性质的研究以及相应的光学晶体器件的研发等具有一定的参考价值。     

激光二极管抽运被动调Q周期极化铌酸锂腔内倍频激光特性的研究

提出了将饱和吸收Cr^4 :YAG晶体被动调Q开关同时作为布儒斯特片在三镜V型折叠谐振腔中起像散补偿作用的腔内倍频设计方案。在连续激光二极管端面抽运情况下,给出了V型谐振腔结构光束束腰半径和位置、像散补偿Cr^4 ：YAG晶体的厚度和谐振腔折光角度的设计方法以及计算公式。采用周期极化铌酸锂晶体作为倍频元件,由于谐振腔内的基波和谐波具有相同的偏振办向,避免了腔内双折射引起的绿光噪声问题,得到了输出稳定的序列脉冲。在连续抽运功率为500 mW时,得到了平均功率12．7mW的脉冲绿光输出。     

平顶光端面抽运DPL中热效应对输出功率的影响

用平顶光束描述由多根光纤紧密排列耦合并经透镜整形后的抽运光分布，给出了平顶光束的光强分布，对晶体热效应引起的热致衍射损耗随抽运功率和抽运光束半径的变化规律进行了数值计算，讨论了晶体热效应引起的热致衍射损耗对基横模高斯光束输出功率的影响，并实验验证了基横模高斯光束输出功率随抽运功率的变化规律．结果表明：热致衍射损耗使基横模高斯光束输出功率明显降低．随着抽运光束半径的增大，热致衍射损耗减小，对基横模高斯光束输出功率的影响就减小；抽运功率越大，热致衍射损耗越大，对基横模高斯光束输出功率的影响就越大．     

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。     

用统计光学方法分析位相畸变光束的倍频转换

主要介绍了一种对位相畸变光倍频的描述方法 ,具体从统计光学观点出发 ,针对高斯型随机位相畸变 ,在薄晶体近似下 ,分析位相畸变光束的倍频转换过程 ,给出了基波、倍频波随位相畸变特征量变化的理论模型和数值计算结果。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

双曲余弦高斯光束在强非局域介质中的传输

从描述强非局域介质中光束传输的非线性薛定谔方程出发,研究了(2+1)维双曲余弦高斯光束在强非局域介质中的传输性质及其相互作用,给出了双曲余弦高斯光束在强非局域非线性介质中传输的解析表达式和二阶矩束宽的解析表达式,同时对两束双曲余弦高斯光束之间的相互作用进行了解析和数值分析。结果表明单光束入射强非局域介质时,存在一个临界功率,当入射功率等于临界功率时,光束在传输过程中的二阶矩束宽可以保持不变;当入射功率不等于临界功率时,光束的二阶矩束宽呈周期性变化。两束双曲余弦高斯光束共同传输时会相互吸引,并且横向强度分布变的较为复杂,给出了两束光传输时相互作用后的强度分布和轴上光强演化等结果。     

调Q Nd:YAG环形腔外腔倍频技术研究

用磷酸氧钛钾(KTP)作为倍频晶体,对Nd：YAG声光调Q激光的环形腔外腔倍频技术进行了实验和理论的研究,利用最大平均功率50W、声光调Q、输出频率1005Hz、灯抽运Nd：YAG激光器做为基频光光源。在基频输入功率35W时,获得了大约为31．4％的光-光转换效率的绿光输出。从实验结果分析了环形腔倍频的特性,指出了该方法的优缺点。从光束质量和聚焦光斑直径方面,对基频光和二次谐波进行了比较,提供了利用CCD测得光斑的部分图片,分析了环形腔倍频的工作原理,解决了困扰倍频技术的转换效率问题和光束质量问题。     

调QNd∶YAG环形腔外腔倍频技术研究

用磷酸氧钛钾 (KTP)作为倍频晶体 ,对Nd∶YAG声光调Q激光的环形腔外腔倍频技术进行了实验和理论的研究 ,利用最大平均功率 5 0W、声光调Q、输出频率 10 0 5Hz、灯抽运Nd∶YAG激光器做为基频光光源 ,在基频输入功率 35W时 ,获得了大约为 31.4 %的光光转换效率的绿光输出。从实验结果分析了环形腔倍频的特性 ,指出了该方法的优缺点。从光束质量和聚焦光斑直径方面 ,对基频光和二次谐波进行了比较 ,提供了利用CCD测得光斑的部分图片 ,分析了环形腔倍频的工作原理 ,解决了困扰倍频技术的转换效率问题和光束质量问题     

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。