KDP晶體非共線非臨界倍頻技術(shù)研究.pdf

1、作為慣性約束核聚變的驅(qū)動(dòng)器，強(qiáng)激光的傳輸會(huì)引發(fā)顯著的非線性效應(yīng)，會(huì)造成光學(xué)元件的損傷，從而對(duì)強(qiáng)激光系統(tǒng)的運(yùn)行和性能發(fā)揮有較大的限制。研究表明，短波長(zhǎng)的激光對(duì)石英玻璃的損傷能力遠(yuǎn)比長(zhǎng)波長(zhǎng)激光的損傷能力要大，因此在大型強(qiáng)激光系統(tǒng)中，例如美國(guó)點(diǎn)火工程N(yùn)IF系統(tǒng)，對(duì)紫外波段的三倍頻光進(jìn)行聚焦以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的過(guò)程中，可能會(huì)打壞聚焦透鏡或是對(duì)系統(tǒng)的其它光學(xué)元件造成損傷。針對(duì)上述問(wèn)題，本論文提出預(yù)聚焦的方案及非共線非臨界的相位匹配構(gòu)型。
　　預(yù)聚焦

2、是指將入射基波與二次諧波先經(jīng)過(guò)聚焦透鏡進(jìn)行預(yù)聚焦，然后再經(jīng)過(guò)倍頻晶體，從而使和頻產(chǎn)生的三次諧波在沒(méi)有聚焦透鏡的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦，克服了高功率紫外激光損壞聚焦透鏡的問(wèn)題。而要實(shí)現(xiàn)預(yù)聚焦，則要求倍頻晶體有較大的角度帶寬。共線情況下非臨界的相位匹配具有角度帶寬大、有效非線性系數(shù)大以及沒(méi)有走離效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。但不同晶體、不同匹配類型的非臨界相位匹配所對(duì)應(yīng)的基波波長(zhǎng)值也不同。對(duì)于NIF系統(tǒng)而言，其基波工作波長(zhǎng)為1053nm，而KDP晶體和頻I型非臨

3、界位相匹配的對(duì)應(yīng)基波波長(zhǎng)為738nm。
　　為此，本論文提出非共線非臨界的相位匹配構(gòu)型，即在非共線相位匹配的情況下，將和頻光的波矢方向設(shè)定在與光軸垂直的方向上，以實(shí)現(xiàn)類似共線非臨界匹配的大角度帶寬。該構(gòu)型對(duì)入射基波的波長(zhǎng)沒(méi)有限制，不需要通過(guò)調(diào)節(jié)晶體的摻雜比例和溫度等手段使基波波長(zhǎng)向特定波長(zhǎng)靠近。本文對(duì)非共線非臨界相位匹配具有大角度帶寬這一機(jī)制進(jìn)行了理論上的闡釋，同時(shí)對(duì)非共線情況下的有效非線性系數(shù)、角度帶寬、三波耦合和頻光的轉(zhuǎn)換效率