基于周期極化鈮酸鋰晶體的級(jí)聯(lián)非線性效應(yīng)研究.pdf

1、近些年來，由于超短脈沖激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，寬帶激光的頻率轉(zhuǎn)換受到廣泛關(guān)注。寬帶激光與長(zhǎng)脈沖或連續(xù)激光的頻率變換過程存在明顯的不同，其極高的峰值功率產(chǎn)生顯著的高階非線性效應(yīng)，而這些高階非線性效應(yīng)對(duì)峰值功率較低的長(zhǎng)脈沖或連續(xù)激光影響很小。同時(shí)，由于頻譜很寬，頻率轉(zhuǎn)換過程不僅要考慮中心頻率，其它頻率成分也會(huì)產(chǎn)生重要作用，這使得頻率轉(zhuǎn)換過程比較復(fù)雜。
　　本文針對(duì)寬帶激光級(jí)聯(lián)二階非線性效應(yīng)和三次諧波產(chǎn)生開展了較系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，包

2、括以下兩個(gè)方面：
　　1、對(duì)寬帶級(jí)聯(lián)二階非線性效應(yīng)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，分析了光譜展寬、頻率漂移和能量轉(zhuǎn)移的產(chǎn)生條件及影響因素。
　　建立了級(jí)聯(lián)二階非線性過程的耦合波方程，利用分步傅里葉法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值求解，分析了入射光強(qiáng)、相位失配量、群速度失配、群速度色散、晶體長(zhǎng)度等參量對(duì)級(jí)聯(lián)非線性過程的影響。實(shí)驗(yàn)利用PPLN晶體產(chǎn)生二階級(jí)聯(lián)非線性過程，獲得了300 nm的光譜展寬，光譜展寬主要受類自相位調(diào)制作用，其中基頻光波中心波長(zhǎng)為15

3、50 nm、譜寬為50 nm、脈沖寬度為40 fs。改變?nèi)肷洳ㄩL(zhǎng)，輸出光波發(fā)生紅移或藍(lán)移，頻率漂移量受相位失配量大小及正負(fù)的影響，實(shí)驗(yàn)獲得了50 nm的紅移和60 nm的藍(lán)移。
　　2、對(duì)寬帶級(jí)聯(lián)三次諧波產(chǎn)生進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，分析了高效三次諧波轉(zhuǎn)換的影響因素。
　　建立了級(jí)聯(lián)方式產(chǎn)生三次諧波的物理模型，解析推導(dǎo)了三倍頻光波的表達(dá)式；對(duì)比了長(zhǎng)脈沖和寬帶激光入射時(shí)，入射光強(qiáng)、相位失配量和傳播距離等參量對(duì)諧波效率的影響。考

4、慮走離效應(yīng)，輸入脈寬的閾值約為20 fs。當(dāng)入射強(qiáng)度低于35 GW/cm2時(shí)，三次諧波效率主要取決于△kTHG，當(dāng)△kTHG=±5cm-1時(shí)轉(zhuǎn)換效率最高；當(dāng)入射強(qiáng)度增加時(shí)，轉(zhuǎn)化效率主要取決于△kSHG，當(dāng)△kSHG=±10cm-1時(shí)轉(zhuǎn)換效率最高；隨著入射強(qiáng)度進(jìn)一步增加，諧波轉(zhuǎn)化效率趨于飽和。
　　實(shí)驗(yàn)以波長(zhǎng)為1550 nm、脈沖寬度為100 fs的寬帶激光作為基頻光源，在一塊多周期5 mol.％MgO:LN晶體中，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率約