基于PPMgLN晶體高功率二次諧波產(chǎn)生中抑制現(xiàn)象的研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的發(fā)展，人們對光的研究不僅僅局限于線性領(lǐng)域，更多的開始了非線性領(lǐng)域的探索。激光器也越來越向小型化、高效率、高功率方向發(fā)展。
　　鈮酸鋰晶體具有可以任意波長實現(xiàn)相位匹配、非線性系數(shù)大、并且可以加工成波導(dǎo)等優(yōu)點(diǎn)，成為制造緊湊高效型激光器最具吸引力的選擇之一。但最近有報道稱，當(dāng)用激光器輸出連續(xù)綠光的功率超過一定值時，將會出現(xiàn)抑制二次諧波產(chǎn)生的現(xiàn)象。這種抑制現(xiàn)象不僅使激光器的輸出功率達(dá)不到預(yù)期的值，反而會降低轉(zhuǎn)換效率。這已嚴(yán)重

2、影響到緊湊高效型激光器的研制。因此，弄清引起這種抑制現(xiàn)象的原因成為我們急需要解決的問題。
　　本論文圍繞高功率二次諧波產(chǎn)生過程中的抑制現(xiàn)象，主要進(jìn)行了如下的工作:
　　首先，闡述了二次諧波產(chǎn)生的基本原理并給出了三光波的耦合波方程，還從實現(xiàn)相位匹配的兩種技術(shù)及準(zhǔn)相位匹配技術(shù)出發(fā)，定量的分析了二次諧波的產(chǎn)生過程，同時理論介紹了引起熱效應(yīng)和光折變效應(yīng)的原因。
　　其次，分別對熱效應(yīng)和光折變效應(yīng)引起相位失配，最終導(dǎo)致高功率二次

3、諧波的產(chǎn)生過程中抑制現(xiàn)象的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析:
　　(1)從認(rèn)識鈮酸鋰晶體出發(fā)，分析了基于周期極化摻5％mol氧化鎂鈮酸鋰波導(dǎo)在高功率條件下產(chǎn)生399nm光波過程中，由于光吸收而引起熱效應(yīng)，最終導(dǎo)致抑制現(xiàn)象發(fā)生的原因，并采用熱光學(xué)耦合模型對399nm光波產(chǎn)生過程進(jìn)行了仿真實驗。通過實驗的模擬，我們發(fā)現(xiàn)優(yōu)化波導(dǎo)長度和控制溫度后，當(dāng)輸出0.393W的功率時，幾乎沒有產(chǎn)生熱效應(yīng)。因此，利用二次諧波技術(shù)可以在鈮酸鋰波導(dǎo)高功率中實現(xiàn)緊湊而有

4、效的399nm激光器。
　　(2)依據(jù)耦合波方程，將光折變與溫度調(diào)諧結(jié)合起來解釋了周期極化摻氧化鎂鈮酸鋰波導(dǎo)中，光折變效應(yīng)抑制高功率二次諧波產(chǎn)生的過程并對這一過程進(jìn)行了模擬仿真。仿真結(jié)果表明:在輻射區(qū)域，光折變誘導(dǎo)折射率的非線性變化占主導(dǎo)地位，而熱效應(yīng)的誘導(dǎo)相對微弱些。因此，抑制二次諧波轉(zhuǎn)換效率的主要因素是光折變而不是熱效應(yīng)。除此之外，還發(fā)現(xiàn)在不同橫截面大小的PPMgLN晶體中，橫截面較大的波導(dǎo)對高功率二次諧波的產(chǎn)生更有利，因為此