【摘要】：固體超短脈沖激光器輸出的波長大多處于近紅外和紅外波段,但是在光譜學(xué)、激光誘導(dǎo)核聚變、激光光刻等方面往往需要短波長的超短脈沖。短波長的超短脈沖通常需要通過頻率變換來獲得,因此頻率變換的研究尤為重要。超短脈沖的頻率變換不同于連續(xù)激光的頻率需要同時滿足相位匹配和群速度匹配,使變換過程變的復(fù)雜。本文研究了非共線脈沖的倍頻特性,給出其解析解,并分析其變化規(guī)律。主要內(nèi)容有以下幾個方面。本文首先簡要的回顧了關(guān)于超短脈沖以及激光倍頻的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,然后介紹了超短脈沖倍頻的相關(guān)基本知識,其中包括瞬態(tài)耦合波方程、相位匹配、有效非線性系數(shù)、允許角度及線寬。根據(jù)倍頻的基本理論,推導(dǎo)出Ⅰ型非共線倍頻耦合波方程組,以及非共線相位匹配條件,并針對BBO晶體,數(shù)值求解了其相位匹配角;當(dāng)泵浦脈沖為變換極限高斯脈沖時,獲得耦合波方程組的小信號解析解,分析發(fā)現(xiàn):諧波脈沖中存在一定的展寬,展寬的大小與相互作用長度和走離長度有關(guān);當(dāng)相互作用長度小于晶體長度時,諧波脈沖為理想的高斯型;倍頻光斑的空間分布與脈沖寬度有關(guān),測量其光斑的空間分布,可以測量百飛秒脈沖的脈沖寬度。當(dāng)泵浦脈沖為啁啾脈沖時,解為啁啾高斯脈沖,不同于其他倍頻方式,啁啾的引入并不能用于脈沖的壓縮;同時啁啾的引入對光斑的空間分布存在影響,通過分析能夠準確測量脈沖的啁啾范圍。本研究對超短脈沖倍頻有一定的理論意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN24
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文三倍頻數(shù)值計算模型[31]。美國 P S Banks 開展了關(guān)于單塊晶體三階非線性效應(yīng)產(chǎn)生三倍頻的理論與實驗研究，其利用功率密度為 200GW/cm2的輸入基頻光能夠獲取到 6%的三倍頻轉(zhuǎn)換效率[32]。AudriusDubietis 也對三倍頻進行了理論和實驗的研究，其主要對 KDP 晶體級連形式進行研究[33]。與此同時,我國長春光機所的張鐵軍詳細地理論分析了超短脈沖激光二倍頻、三倍頻、四倍頻等不同頻率轉(zhuǎn)換過程。超短脈沖倍頻過程中，由于其譜寬范圍較小遠遠的超過一般非線性晶體的接受帶寬，導(dǎo)致倍頻的轉(zhuǎn)換效率降低，諧波被展寬。所以在超短脈沖倍頻過程中，不僅僅需滿足相位匹配條件，還需要滿足群速度失配，以及補償晶體的高階色散。目前，通過光譜角色散技術(shù)可以有效增加倍頻晶體的帶寬，如圖 1 所示，該技術(shù)主要是通過棱鏡對或光柵對使超短脈沖色散后的頻率以不同角度入射，從而達到同時滿足相位匹配、群速度匹配的目的。如圖 1-1 所示，是光譜角色散系統(tǒng)光路圖。

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文基頻光中心波長為 800nm、脈寬 70fs、能量 8.1m2的基波經(jīng)過兩塊 BBO 晶體聯(lián)塊[36]。此外，我國用準相位匹配晶體構(gòu)成的波導(dǎo)元件也是一種有效的ford 大學(xué)提出的準相位匹配的啁啾周期極化晶體或產(chǎn)生 6fs 的倍頻光同時可以有效的通過色散補償從。倍頻研究工作主要是基于非線性光子晶體進行大量 所示為多晶體周期結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠通過光傳播完美的實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。此外，如圖 1-3 所示為基于圖，其主要是原理是利用飛秒激光輻照 α-BBO，在BBO 發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為 β-BBO，并可以觀察到倍頻現(xiàn)

頻研究工作主要是基于非線性光子晶體進行大量理論示為多晶體周期結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠通過光傳播方向美的實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。此外，如圖 1-3 所示為基于 BB，其主要是原理是利用飛秒激光輻照 α-BBO，在輻照O 發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為 β-BBO，并可以觀察到倍頻現(xiàn)象圖 1-2 液晶-非線性晶體周期調(diào)制結(jié)構(gòu)Fig.1-2 Liquid crystal modulated structure

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2789208