高功率百皮秒級激光頻率轉(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、功率密度高的特點在光譜技術(shù)、雷達技術(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)對脈寬進行壓縮，可以在進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從近紅外拓展至可見光直至紫外波段，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。然而，SBS壓縮脈沖有著高能量、高功率密度的特點，對于頻率轉(zhuǎn)換所用的非線性晶體有著相當(dāng)多的限制。本文針對高功率百皮秒級激光器，對高效倍頻與三倍頻方案進行了研究、模擬和優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高效倍頻與三倍頻設(shè)計方案，通過實驗得到了高轉(zhuǎn)換效率的倍頻、三倍頻輸出。
　　本論文首先通過推導(dǎo)與分析倍頻與和頻的物理模型，結(jié)合晶體光學(xué)理論，選擇適合實驗室條件的常用非線性晶體進行方案設(shè)計與分析對比。
　　然后，

3、以理論分析為基礎(chǔ)編寫和頻過程的模擬計算程序，通過與文獻中的模擬結(jié)果進行對比以驗證計算程序的正確性。以計算程序?qū)λx的倍頻晶體進行數(shù)值模擬，給出高效的倍頻方案。再通過實驗，最終選擇LBO晶體Ⅰ類相位匹配進行倍頻，倍頻轉(zhuǎn)換效率最高達73.9％，且能保證連續(xù)運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了高效的倍頻過程。同時，再以實驗數(shù)據(jù)證明計算程序的正確性。
　　最后，將倍頻過程中所用的計算程序改寫為和頻計算程序，通過與文獻模擬結(jié)果對比驗證計算程序的正確性。選取LBO晶