激光在疇反轉光學超晶格中的傳輸、控制和頻率變換研究.pdf

1、變的更加復雜。且近年來，隨著激光技術在現(xiàn)代光學技術發(fā)展中的作用越來越重要，對激光的強度、脈寬、波長范圍等提出了更新、更高的要求。尤其是拓寬激光輸出波長范圍，最常用、最有效的方法之一就是利用光學超晶格晶體的頻率變換技術。 本文根據(jù)鈮酸鋰光學超晶格材料的特有物理特性，即通過對其自發(fā)極化方向的改變，使其非線性系數(shù)和電光系數(shù)發(fā)生調制，通過對光學超晶格的結構設計實現(xiàn)對激光的偏振、強度、脈寬以及頻率等參數(shù)調諧。主要內容如下： 1.晶

2、體疇反轉技術是光學超晶格制備的基礎。本文從鐵電晶體的微觀結構出發(fā)，揭示了晶體疇反轉過程的四個階段，并詳細討論了各個階段的機理。隨后介紹了實際的疇反轉晶體的制備過程，包括了周期和非周期的光學超晶格，并成功制備了非周期的光學超晶格。 2.在疇反轉晶體的電光效應和非線性光學頻率變換的理論基礎上，推導出了在周期性極化鈮酸鋰(PPLN)內同時包含偏振耦合和倍頻效應的耦合波方程。數(shù)值模擬結果顯示在滿足準位相匹配條件下，周期性極化鈮酸鋰晶體內

3、偏振耦合和倍頻之間存在著競爭，并分析了外加電場對晶體內三個光波的偏振和強度的影響。且發(fā)現(xiàn)利用外加的另外一束光波，可以改變晶體內原有的三個光波的能量耦合過程。通過對外加光波強度的控制，可以實現(xiàn)對三個光波的光強調制，起到光控光的效果。為了突破激光的工作波長和晶體工作溫度的限制，我們設計了一種非周期的光學超晶格，能夠同時滿足倍頻和偏振耦合的位相匹配，實現(xiàn)對任意波長的二次諧波的振幅和偏振調制。 3.介紹了在非均勻光柵中用倍頻進行脈沖整形

4、的原理，以及實現(xiàn)各種脈沖整形功能的光柵設計。在此基礎上我們小組提出了一種改進的光柵設計方案，利用遺傳算法尋找一種最優(yōu)的光柵結構，實現(xiàn)脈沖壓縮。為了減少上述方案中未考慮頻率成分對輸出壓縮脈沖的影響，將位相漂白效應引入了光學超晶格結構的設計過程，選用分層遺傳算法尋找最優(yōu)的光柵結構分布進而實現(xiàn)頻域上二次諧波的振幅和位相的調制，模擬結果顯示這種方法能夠有效的提高輸出超短脈沖的質量。 4.飛秒激光脈沖頻率轉換中大的群速度失配會引起時域上的