高功率宽频带激光的高效谐波转换及其新进展

介绍了高功率宽带激光谐波转换的意义、理论处理和高效转换方式，在讨论和分析已有的光谱角色散和晶体级联方式的特点和局限性的基础上，提出可能的改善途径及其应用前景，并提出和研究了适用于小口径多路高功率激光系统的新型ＬＢＯ晶体方式。     

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。     

宽带钕玻璃激光的高效三次谐波转换

提出了一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频技术组合激光工作模式（宽带激光与窄带激光混频）方案。数值模拟研究表明:利用窄线宽钕玻璃激光脉冲,可以缓解宽频带激光谐波转换过程中群速度失配对转换效率的影响,从而提高宽带钕玻璃激光的转换效率;并且该方案可以与目前使用成熟的双和频晶体方案结合,从而能支持目前钕玻璃激光装置能达到的最大带宽约5 nm的高效三倍频（理论上效率达约80%）。     

CLBO晶体用于三次谐波转换的特性研究

 讨论了CLBO晶体用于高效率三倍频的机理,从理论上分析了产生高次谐波转换的基本特性,对CLBO晶体在高功率激光装置中产生高效率谐波转换的基本参数进行了数值模拟计算,并与KDP晶体三次谐波转换的特性进行了比较,给出了CLBO 晶体产生高效率谐波转换的基本条件。     

晶体面形畸变对三倍频转换效率的影响

在惯性约束聚变(ICF)领域,为了满足物理实验需求,需要采用短波长的紫外激光打靶。目前,国内外高功率固体激光装置普遍采用谐波转换的方式来获得三倍频紫外激光。高效的频率转换必须满足相位匹配条件,而晶体的反射面形畸变过大对准直精度和倍频效率均匀性都会产生不利影响。通过实验验证了晶体准直光斑的质量退化主要来源于晶体因夹持和重力导致的反射面形畸变,证明了改进晶体的夹持方式可以有效改善晶体面形,提高准直精度和准直光斑质量,并显著提升三倍频转换效率。     

用KDP晶体串接增加THG接受带宽的研究

近年来，高功率宽带激光3次谐波转换技术倍受关注，其中晶体串接方案比较诱人，它无需对传统光路做大的改动，只需在原3次谐波转换系统后再串接一块KDP晶体即可实现。     

基于混频效应的宽带激光谐波转换理论

提出了一种新的宽带激光谐波转换理论,指出实际宽带激光谐波转换不能简单应用倍频理论,提出同时存在不同波长之间满足和频相位匹配情况,因而宽带谐波转换应该是一个倍频加和频的混合转换过程.在合理设计下,不同波长之间的和频效应可以在整个谐波转换中占主导地位,突破了传统允许波长的限制,这种理论和方法不仅适合二倍频,同时适合三倍频等高次谐波转换 关键词： 宽带激光 谐波转换 混频     

宽频带激光的啁啾匹配型三次谐波转换

提出并研究了新颖的啁啾匹配型谐波转换方式，它适用于线性扫频宽带高功率激光的高效三次谐波转换。并给出啁啾参数匹配的选取和激光频带宽的适用范围。     

LD泵浦Nd∶YVO_4/KTP/BBO紫外激光器

本文报道在国内首次实现的ＬＤ泵浦的四倍频连续紫外激光器的实验结果．首先研究了ＬＤ泵浦的Ｎｄ∶ＹＶＯ４激光器,在普通平－平腔结构下,得到斜效率５５．６８％,激光输出波长１０６４ｎｍ;利用ＫＴＰ作为倍频晶体,实现腔内倍频,在泵浦功率１１．８５Ｗ时得到绿光（５３２ｎｍ）输出１．３５Ｗ,光－光转换效率１１％;用ＢＢＯ晶体进行外腔谐振倍频,得到紫外光（２６６ｎｍ）输出     

基于65%掺氘DKDP晶体实现1053nm激光四次谐波转换

利用质量分数为65%的掺氘DKDP晶体实现了1053nm激光在非临界相位匹配(NCPM)条件下的四次谐波转换,实验测得NCPM条件下晶体温度为29.4℃、晶体接收角宽约为55 mrad。理论分析了NCPM过程中DKDP晶体掺氘量和温度对四次谐波转换的影响,数值模拟了四次谐波转换过程中晶体掺氘量和温度的关系以及四倍频转换效率随倍频光强的变化,这些结果为四倍频光在高功率激光系统中的应用提供了理论依据。     

啁啾脉冲堆积宽带激光的三次谐波产生

 针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带激光,分析了其形成机制,并给出了其时间波形和光谱分布。采用KDP晶体Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的三倍频方案以及Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ晶体级联角度失谐方案,定量分析了啁啾脉冲堆积方式宽带激光三倍频转换效率随入射光强、带宽、以及晶体厚度等因素的变化,并与时间相位调制的宽带激光三倍频的相应结果进行了比较。研究结果表明,采用晶体级联方式可以大幅度提高宽带三倍频转换效率,并且啁啾脉冲堆积宽带激光的三倍频转换效率的提高比时间相位调制宽带激光更为明显。     

基于空间啁啾的宽带激光倍频技术

提出一种新型的宽带倍频方案,利用时空耦合效应将宽带的时间啁啾光转换成空间啁啾光,采用多块晶体并联、各晶体独立调谐的技术途径对空间啁啾光进行谐波转换,因此倍频效率与窄带激光倍频相当。理论研究表明,采用KDP晶体I类位相匹配,对中心波长为1 053 nm的宽带基频光实现了带宽约30 nm、转换效率大于60%的高效率宽带二倍频。而且倍频光仍为线性啁啾宽带光,具备可压缩性。     

激光二极管抽运Nd∶YVO_4晶体1342nm和671nm激光器研究

报道了激光二极管抽运的Ｎｄ∶ＹＶＯ４晶体１３４２和６７１ｎｍ激光特性．１３４２ｎｍ激光最大输出功率为１７５Ｗ，光光转换效率为３２１％，斜效率为４３％．利用Ⅰ类非临界相位匹配ＬＢＯ晶体腔内倍频，当输入抽运功率为６Ｗ时，获得功率为５０２ｍＷ的６７１ｎｍ激光输出，光光转换效率超过８３％；当６７１ｎｍ激光输出功率为４００ｍＷ时，短期的不稳定度小于２％．     

Yb:YCOB晶体制备及其光谱与激光二极管抽运激光特性

研究了Ｙｂ：ＹＣＡ４Ｏ（ＢＯ３）（简称Ｙｂ：ＹＣＯＢ）的多晶制备和单晶生长,成功地合成了光学质量优良、掺Ｙｂ原子数分数为２０％的Ｙｂ：ＹＣＯＢ单晶。测量了该晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。并进行了激光二极管（ＬＤ）为抽运源的激光实验。实现了Ｙｂ：ＹＣＯＢ晶体１０ｍＷ的红外激光输出。观测并记录到自倍频二次谐波。     

高功率高效率三次谐波二维数值模拟研究

对大口径、高功率情况下的三次谐波转换 ,选择 KDP晶体 Type / Type 匹配角度失谐的三倍频方案 ,并从非线性三波耦合方程组出发 ,采用离散傅立叶变换和四阶龙格 -库塔 ( R-K)积分方法 ,编制了二维模拟三次谐波转换的计算程序。计算了各种晶体厚度和不同失谐角条件下 ,二、三次谐波的转换特性和效率。并对入射基频光为六阶超高斯分布时的三倍频器进行了优化 ,三倍频转换效率达80 % ,此时具有较大的动态范围和较高的三倍频转换效率     

高功率高效率三次谐波二维数值模拟研究

 对大口径、高功率情况下的三次谐波转换,选择KDP晶体TypeⅠ/TypeⅡ匹配角度失谐的三倍频方案,并从非线性三波耦合方程组出发,采用离散傅立叶变换和四阶龙格库塔(R-K)积分方法,编制了二维模拟三次谐波转换的计算程序。计算了各种晶体厚度和不同失谐角条件下,二、三次谐波的转换特性和效率。并对入射基频光为六阶超高斯分布时的三倍频器进行了优化,三倍频转换效率达80%,此时具有较大的动态范围和较高的三倍频转换效率。     

飞秒脉冲激光的倍频实验研究

用互类匹配ＢＢＯ晶体对近红外波段钛宝石飞秒脉冲激光做倍频实验，取得近３０％的转换效率，对飞秒脉冲激光倍频的有关问题进行了分析讨论．     

全固态瓦级连续波绿光激光器

报道一种ＬＤ端面泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体，ＬＢＯ腔内倍频的全固态连续波绿光激光器，对ＬＢＯ采用Ｉ类非临界相位匹配，温度调谐，当泵光功率为６．２Ｗ时，获得了１．３Ｗ ＴＥＭ００模５３２ｍｍ连续波绿光输出，光－光转换效率达２１％，电一光转换效率达３％。     

高功率钕玻璃激光系统低时间相干光频率转换技术研究进展

低时间相干脉冲可有效提高激光与等离子相互作用中参量不稳定性的阈值,但高效频率转换难题是实现其工程应用瓶颈之一。系统分析了高功率激光驱动器已有的各类低时间相干脉冲频率转换技术的特性,并基于数值模拟和实验分析了部分掺氘DKDP晶体用于超辐射光倍频、三倍频的特性与工程应用可行性,结果表明掺氘17%左右DKDP晶体可以提高钕玻璃系统超辐射光的倍频效率,理论转换效率可达到约80%,10%梯度掺氘DKDP晶体则可实现5 THz带宽三倍频输出。     

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。