高功率百皮秒級(jí)激光頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)研究.pdf

1、高脈沖能量的窄脈寬固體激光器以其能量高、功率密度高的特點(diǎn)在光譜技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)等領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。以受激布里淵散射（SBS）效應(yīng)對(duì)脈寬進(jìn)行壓縮，可以在進(jìn)一步提高激光器脈沖功率密度、單模輸出的前提下，保證比較好的光束質(zhì)量，在超短脈沖激光領(lǐng)域有著獨(dú)特的地位。頻率轉(zhuǎn)換模塊作為大多數(shù)激光器的關(guān)鍵部件，可以使激光器輸出脈沖的波長(zhǎng)從近紅外拓展至可見(jiàn)光直至紫外波段，從而使激光器的用途更為廣泛。因此，將SBS壓縮技術(shù)與頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合可以更有

2、效地發(fā)揮SBS壓縮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。然而，SBS壓縮脈沖有著高能量、高功率密度的特點(diǎn)，對(duì)于頻率轉(zhuǎn)換所用的非線(xiàn)性晶體有著相當(dāng)多的限制。本文針對(duì)高功率百皮秒級(jí)激光器，對(duì)高效倍頻與三倍頻方案進(jìn)行了研究、模擬和優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效倍頻與三倍頻設(shè)計(jì)方案，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了高轉(zhuǎn)換效率的倍頻、三倍頻輸出。
　　本論文首先通過(guò)推導(dǎo)與分析倍頻與和頻的物理模型，結(jié)合晶體光學(xué)理論，選擇適合實(shí)驗(yàn)室條件的常用非線(xiàn)性晶體進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與分析對(duì)比。
　　然后，

3、以理論分析為基礎(chǔ)編寫(xiě)和頻過(guò)程的模擬計(jì)算程序，通過(guò)與文獻(xiàn)中的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證計(jì)算程序的正確性。以計(jì)算程序?qū)λx的倍頻晶體進(jìn)行數(shù)值模擬，給出高效的倍頻方案。再通過(guò)實(shí)驗(yàn)，最終選擇LBO晶體Ⅰ類(lèi)相位匹配進(jìn)行倍頻，倍頻轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)73.9％，且能保證連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效的倍頻過(guò)程。同時(shí)，再以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明計(jì)算程序的正確性。
　　最后，將倍頻過(guò)程中所用的計(jì)算程序改寫(xiě)為和頻計(jì)算程序，通過(guò)與文獻(xiàn)模擬結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證計(jì)算程序的正確性。選取LBO晶