BBO晶體四倍頻的紫外激光器研究.pdf

1、本論文采用BBO晶體和KTP晶體分別對(duì)燈泵電光調(diào)Q脈沖序列和LD泵聲光調(diào)Q準(zhǔn)連續(xù)脈沖序列進(jìn)行紫外四倍頻研究，并建立相應(yīng)的理論模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BBO晶體在e光振動(dòng)面上極小的倍頻接受角，紫外光束嚴(yán)重的走離效應(yīng)及非線性過程中倍頻增益飽和效應(yīng)將限制四倍頻效率的提高，并使紫外光束質(zhì)量退化。 文章對(duì)BBO晶體的非線性光學(xué)特性進(jìn)行了研究，通過球面三角學(xué)計(jì)算得到單位長度BBO晶體在e光振動(dòng)面上的倍頻接受角△θx=0.276mrad*cm和o光振

2、動(dòng)面上的倍頻接受角△θy=46.25mrad*cm。通過比較BBO晶體長度L和光束的有效倍頻孔徑長度La，將晶體的走離效應(yīng)對(duì)紫外轉(zhuǎn)換效率的影響分為三個(gè)范圍；并修改“Heuristic theory”理論，使之更適用于強(qiáng)會(huì)聚綠光高斯光束的紫外四倍頻過程。 對(duì)燈泵電光調(diào)Q脈沖序列和LD泵聲光調(diào)Q準(zhǔn)連續(xù)脈沖序列的紫外四倍頻過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。前者獲得了最高單脈沖能量2.26mJ，脈沖重復(fù)頻率lHz～5Hz的紫外脈沖輸出，紅外光到紫外光

3、的能量轉(zhuǎn)換效率為17.8％；后者獲得了最高平均功率為215mW，脈沖重復(fù)頻率為15KHz的準(zhǔn)連續(xù)紫外脈沖輸出，紅外光到紫外光的能量轉(zhuǎn)換效率為9.8％。在此基礎(chǔ)上，對(duì)準(zhǔn)連續(xù)綠光光束采用柱透鏡會(huì)聚入射到BBO晶體中，當(dāng)入射功率為0.9W時(shí)，相比與普通正透鏡會(huì)聚綠光光束14.1％的四倍頻轉(zhuǎn)換效率，前者獲得了18.1％的四倍頻轉(zhuǎn)換效率和更好紫外遠(yuǎn)場(chǎng)光斑。 對(duì)燈泵電光調(diào)Q脈沖序列的紫外四倍頻過程建立數(shù)學(xué)模型，模型考慮綠光光束在截面上光強(qiáng)的

4、高斯分布，在BBO晶體中的相位失配以及紫外四倍頻過程中倍頻增益飽和。對(duì)LD泵聲光調(diào)Q準(zhǔn)連續(xù)脈沖序列的紫外四倍頻過程建立數(shù)學(xué)模型，模型考慮綠光光束在BBO晶體中的相位失配和紫外光束嚴(yán)重的走離效應(yīng)，還考慮了綠光光束在晶體中傳播時(shí)光斑半徑的實(shí)時(shí)變化。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較吻合。 對(duì)被動(dòng)調(diào)Q和增益開關(guān)型微片激光的速率方程和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行研究，獲得準(zhǔn)連續(xù)紅外激光脈沖的時(shí)間特性和頻譜曲線；最后對(duì)被動(dòng)調(diào)Q激光器的脈沖序列參數(shù)進(jìn)行紫外四倍頻的可行