深紫外透明晶體BaMgF4的非線性光學(xué)表征.pdf

1、上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著光刻技術(shù)、激光微加工、激光光譜、激光光化學(xué)合成等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)于工作在200nm以下深紫外相干光源的需求越來(lái)越大。尤其是工作在這一波段的全固態(tài)激光器，由于其具有體積小、帶寬窄、光束質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)而吸引了全世界科學(xué)家們的廣泛興趣。作為實(shí)現(xiàn)深紫外全固態(tài)激光器（DUV-ASSL）的關(guān)鍵技術(shù)，能夠輸出深紫外相干輻射的非線性光學(xué)晶體始終是人們搜尋和關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，BaMgF4晶體由于具有極短的紫外截止波長(zhǎng)（125nm）

2、，并能夠通過(guò)準(zhǔn)位相匹配（QPM）的方法實(shí)現(xiàn)全透明波段頻率轉(zhuǎn)換，而被認(rèn)為是最有應(yīng)用潛力的候選者之一。
　　本論文采用Maker條紋法測(cè)量了BaMgF4晶體的倍頻系數(shù)。以LiNbO3晶體作為標(biāo)樣，分別測(cè)量了BaMgF4晶體倍頻系數(shù)的三個(gè)獨(dú)立非零張量元：31d=0.15pm/V、d32=0.36pm/V和d33=0.12pm/V。另外采用Ti:Sapphire激光和Nb:YAG激光作為泵浦在BaMgF4晶體內(nèi)進(jìn)行了倍頻與和頻實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)到

3、了355nm的諧波輸出，這是目前為止得到的由BaMgF4晶體輸出的波長(zhǎng)最短的諧波。
　　本論文采用Z-scan法測(cè)量了BaMgF4晶體的三階非線性系數(shù)。以Ti:Sapphire激光器輸出的飛秒激光作為光源，分別測(cè)量了BaMgF4晶體沿著三個(gè)晶軸偏振下的三階非線性折射率系數(shù)：n2,a=2.90×10-19m2/W、n2,b=6.38×10-19m2/W和n2,c=2.35×10-18m2/W。發(fā)現(xiàn)其具有較大的值，在深紫外非線性過(guò)程和

4、全光開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域都具有較大應(yīng)用。這是世界上首次報(bào)道的BaMgF4晶體三階非線性系數(shù)的測(cè)量值。此外采用飛秒激光聚焦的方法在BaMgF4晶體內(nèi)觀測(cè)到了由自位相調(diào)制效應(yīng)引起的超連續(xù)現(xiàn)象，并分析了其與BaMgF4晶體三階非線性系數(shù)的聯(lián)系。
　　本論文計(jì)算了BaMgF4晶體準(zhǔn)位相匹配參數(shù)，并進(jìn)行了電場(chǎng)極化，觀測(cè)到了鐵電疇反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。通過(guò)編程計(jì)算了BaMgF4晶體的準(zhǔn)位相匹配光柵周期、周期帶寬、波長(zhǎng)帶寬、角度帶寬等，為進(jìn)行準(zhǔn)位相匹配實(shí)驗(yàn)做好了理論