砷酸二氘铯(CD~*A)晶体的倍频效应

我们使用CD~*A晶体对Nd:YAG激光进行了倍频实验.并与ADP、KDP、KD~*P、LI等晶体(本所生长)进行了比较.实验结果表明CD~*A晶体是对高功率钕激光的良好倍频材料.实验使用Nd:YAG脉冲激光器,电光调Q,无放大级.1.06微米激光峰值功率20兆瓦(133兆     

高效率倍频Nd:YAG激光器

Nd:YAG输出波长1.064微米的二次谐波能用CD~*A和KD~*P两种晶体产生。当晶体在基波和二次谐波的折射率相等时——也即称为“相位匹配”条件时,效率接近50％。对于Ⅰ型倍频过程来说,当基波的寻常光的折射率等于二次谐波非常光的折射率时,能满足这个条件。对Ⅱ型倍频来说,必要的条件是:二次谐波非常光的折射率须等于基波的非常光和寻常光折射率两者的平均值。CD~*A的相位匹配能经过Ⅰ型过程在θ_m=90°将晶体温度提高到约100℃来实现,决定于该晶体含氘水合物量。一个长21毫米的CD~*A晶体相对效率曲线的温度宽度是3.25℃(半最大值时全宽)。90°相位匹配允许在入射光发射度比衍射极限大一个数量级的情况下有高效率的倍频,而不致引进由于双折射引起的离散。本文介绍的数据表明:倍频效率为晶体长度和入射平均功率密度的函数,包括考虑到效率和平均功率饱和。KD~*PⅢ型在室温下在θ_m=53°36′相位匹配。在这种情况下,为了得到高效率的倍频,入射基波光束的发散度必须接近衍射极限。按正常轴旋转,一块25毫米长的晶体角半宽度是1毫弧度。与CD~*A比较,采用KD~*P是优越的,因为它容易得到,破坏阈值高,在室温下有高的饱和度和有效性。脉冲能量为3焦耳,重复率为10次/秒Nd:YAG脉冲激光器,波长0.532微米的激光功率已达到10.5瓦。     

红宝石激光辐射对KDP和LiNbO_3非线性晶体的破坏

本文研究了在调Q红宝石激光器聚焦辐射作用下KDP和LiNbO_3非线性晶体的体积破坏。经研究确定,KDP晶体的破坏性质取决于样品的取向。沿光轴取向的KDP晶体的破坏特性定性地证实,晶体的破坏不仅是由于压缩应力所引起,而且是因拉应力所致。在LiNbO_3晶体内观察到的丝状损伤与激光辐射自聚焦有关。本文列出了KDP和LiNbO_3晶体的破坏阈值,采用的激光波长为0.69微米,球面透镜f=3和8厘米。     

超短光脉冲与折射率匹配液的相互作用

在大功率激光器发展中,无论电光调Q、削波、单脉冲选择及倍频等,均用到电光晶体如KDP、KD~*P、ADP等,为防止晶体潮解,通常将它们放 置在装有玻璃窗口的特制盒中。这将引起激光的透过损耗和由表面费涅尔反射造成的干涉效应,降低了光束空间分布的均匀性。     

关于铌酸锂晶体感应折射率椭球方程的一个注记

文献[1]在讨论晶体电光调Q时,提到KDP类和铌酸锂(LiNbO_3)两种晶体的感应折射率椭球方程为 (1/n_0~2-rE)x′~2+(1/n_0~2+rE)y′~2+(1/n_e~2)z′~2=1 (1)其中对KDP类晶体rE=-r_(63)E_x,感应主轴x′,y′相对于原坐标系的Z轴旋转45°;对LiNbO_3晶体,rE=r_(22)E_x,感应主轴也旋转45°。     

非线性器件用ADP,KDP和KD~*P晶体的温度色散

在使用KDP,KD~*P和ADP这些晶体时,由于缺乏合适的温度色散数据,因此在许多实验中,无法解释这些晶体各种参量互作用时的调谐曲线,本人提出一组描述温度色散的方程,可以精确地预计这些晶体的相位匹配特性与温度的关系。     

多光束同时混频的相位匹配装置和匹配角的计算

利用喇曼受激散射光在 KDP 晶体中混频,可以获得频率粗略可调的激光光源。本文从实验和计算两个角度讨论如何在混频时保证相位匹配条件的问题。一、理论计算在 KDP 晶体里混频一般采用共轴混频,即 K_3//K_1//K_2,K_3=K_1 K_2。当实现倍频时 K_1=K_2,K_3=2K_1。以倍频的情况来说明(图1)。设晶体是厚度为ι的平片。基频波 E_0cos(ωt-K_1x)正交入射,所产生的极化场为 P(2ω)∝E_0~2cos(2ωt-2K_(?)x)。晶体内部 dx一小段内的极化场辐射的倍频光传播到出射面时,     

KTP内腔倍频YAG激光器

我们研制了一台KTP内腔倍频YAG激光器,输出平均功率达8.9W,脉宽70ns,发散角5mrad。 内腔倍频YAG激光器是获得高平均功率绿光的有效方法之一,但在钛氧磷酸钾(KTiOPO_4)出现以前,大多采用LiIO_3、LiNbO_3和Ba_2NaNb_5O_16作为倍频晶体。它们或者由于倍频系数不够高,或者由于破坏阈值低,或者由于使用条件苛刻等原因,倍     

双掺质对KTP晶体晶胞参数及倍频效应的影响

采用X－射线单晶衍射仪、ICP和激光粉末倍频法,对Nb^5 :Nd^3 :KTP,Nb^5 :Tm^3 ,KTP,Nb^5 :Yb^3 :KTP等三种不同双掺质的KTP晶体的晶胞参数、掺质含量及分配系数和粉末倍频效应进行了测试,并与纯KTP晶体作了比较,讨论了不同双掺质对KTP晶体晶胞参数及倍频效应的影响。     

高纯KTP和掺杂KTP的倍频性能

本文对山东大学晶体所生长的高纯KTP和掺杂As.Rb元素的KTP晶体的倍频性能进行了测试比较,其倍频性能都比一般KTP要好.最大倍频转损效率可达70%,并对其原因进行分析.实验所用晶体长度约6mm.对高纯KTP,测其透过率曲线表明在0.53μ处透过特性明显比一般KTP要好,即吸收系数小.测量最佳匹配方向为θ=90°,φ=22.5°,比一般KTP最佳匹配角φ=23.5°小,有效非线性系数稍有增加,所以转换效率高于一般KTP,且由于吸收小,抗光损伤阈值提高. 晶体掺杂As,Rb元素后,As,Rb原子分别取代了KTP中的K,P原子.晶胞体积     

皮秒激光中KTP晶体灰迹对二次谐波转换效率的影响

高功率激光在KTP晶体中引起的“灰迹”(gray -tracking)现象 ,影响了二次谐波转换效率的进一步提高。本文利用凸 -ARR非稳腔产生的皮秒光脉冲比较和研究了KTP和BBO晶体的倍频转换效率 ,分析KTP灰迹形成对转换效率的影响。腔外倍频实验中 ,分别获得 43 .8%和 3 2 %的转变效率 ;当采用腔内倍频方式 ,其转换效率分别为 5 3 .4%和 70 %。结果指出 :在较低的激光功率下 (小于KTP灰迹产生阈值 )KTP的转换效率高于BBO晶体 ;而在高功率密度情况下 ,由于KTP灰迹的产生 ,使它的倍频转换效率低于BBO晶体。     

双磷酸氧钛钾晶体倍频特性的实验研究

为了研究双块磷酸氧钛钾(KTiOPO4,KTP)晶体串接倍频对于提高绿光倍频激光器的转换效率的作用,采用长度分别为6mm,8mm和15mm的3块KTP晶体两两串接组合进行了实验验证,绘制了单块晶体倍频和双块晶体串接倍频时的转换效率曲线,并对其进行了比较分析。结果表明,基频光功率密度从520MW/cm2到750MW/cm2时,双块KTP晶体正交串接倍频不仅比双块KTP晶体平行串接倍频的转换效率高近10%,而且比长度是两块晶体之和的单块长KTP晶体的倍频转换效率高近30%。这一实验结果对于提高绿光倍频激光器的转换效率有一定的意义。     

利用KD~*P晶体的电光效应测量微小双折射程差

利用KD~*P晶体的一次电光效应对晶片由双折射引起的光程差做连续补偿,一般将待测晶片的双折射程差补偿到Kλ/2,K=0、±1、±2…,λ为光源波长。由KD~*P晶体上所加电压V_2与由V_2产生的双折射程差δKD~*P的线性数值关系,求出对待测晶片所补偿的双折射程差,从而求出待测晶片的双折射程差δX。采用本实验装置,可以标定1/4波片以及双折射程差小于λ的晶片,精度在±10A之内。     

常温条件下KTP晶体应用于1319nm激光三倍频相位匹配角的测量

针对常温工作条件下利用磷酸氧钛钾(KTP)晶体对钇铝石榴石(Nd…YAG)晶体1319nm激光三倍频产生440nm蓝色激光的实验,对三倍频KTP晶体的相位匹配角进行了理论计算和实验研究。通过多组色散方程得到KTP晶体的相位匹配角,并计算出相应的有效非线性系数。选取一组结果(θ=84.6°,φ=0°)对KTP晶体切割,利用一台1319nm激光器,将晶体放入腔中,采用旋转晶体偏角和调节温度的方法寻找出三倍频KTP晶体最佳匹配角度(θ=85.04°,φ=0°)。该晶体经过重新切割,440nm蓝色激光输出的光束强度有了明显的提高,最佳工作温度为18℃。     

基于楔形Nd:YVO_4/KTP双折射滤波的单频绿光激光器

通过研究双折射晶体Nd:YVO_4的偏振特性,利用楔角为10°的Nd:YVO_4激光晶体和倍频晶体KTP(磷酸钛氧钾)在绿光激光器中构造了一个新型双折射滤波器。理论分析了KTP晶体的长度、基频光在KTP中的入射角度和KTP的温度对双折射滤波器选频的影响。实验中使用长度为4.4,5,7 mm的KTP,采用V型腔结构,最后分别获得了90,120,104 mW的单频绿光。实验结果表明,由楔形Nd:YVO_4和KTP构成的双折射滤波器成功实现了激光单纵模运转,且方法简单易行。当KTP晶体长度为5 mm时,测得楔形Nd:YVO_4/KTP激光器的单纵模运转温度范围约为5℃。     

万兆瓦级倍频激光输出

在大装置上获得高效率倍频输出主要要解决:(1)大口径倍频器的获得;(2)在强激光作用下,获得稳定的大口径高转换效率;(3)倍频光束尽可能保持基波光束的光束质量。 本实验是在3万兆瓦象传递激光系统上进行的,脉冲宽度1毫微秒,输出总能量30～60焦耳,0.5毫弧度内能量占70％,光束指向稳定性(±5″/2天),激光光谱宽度30(?)。 倍频器是由温度控制的晶体炉、φ46毫米KDP晶体和调整架组成,晶体放在空气绝热的恒温圆筒内,温控精度±0.01℃,倍频器对1.06微米激光的透过率为71％(KDP3厘米厚)。     

级联晶体倍频器件温度适应性扩展研究

级联晶体能有效扩展倍频器件的温度适用范围。在考虑空气色散的基础上推导出了级联晶体倍频过程中的能量转换效率公式。根据该公式,通过仿真计算出了级联两KTiOPO_4晶体倍频1064nm激光时转换效率随温度变化的特性,并进行了实验验证。实验结果表明:级联晶体中倍频光能量随晶体间距呈余弦分布,空气色散引起的相位失配量为2π的整数倍时,级联晶体的倍频温度特性最佳,最大转换效率可达47.9%,比单个KTP晶体倍频时的最高效率高12.9%,温度半宽度可达78℃,是单个KTP晶体倍频温度半宽度的两倍。提出的理论分析能合理解释级联晶体倍频过程中的实验现象,有助于提高倍频激光的温度稳定性。     

Cr4+:YAG被动锁模Nd:YAG绿光激光器研究

分析Cr~(4+):YAG被动锁模机理及KTP晶体的倍频效率,设计合适的谐振腔以保证Cr~(4+):YAG处有足够大的激光功率密度和通过KTP的光束为平行光束。实现了Cr~(4+):YAG作为可饱和吸收体的脉冲式Nd:YAG内腔倍频激光器的被动锁模运转,得到波长532nm、输出能量为13.5mJ的皮秒单脉冲序列。     

连续Nd∶YAG稳频倍频激光器

在连续稳频Nd:YAG激光器的基础上,重新设计了腔形,使用角度匹配的KTP和MgO:LiNbO_3晶体倍频。在输入功率为2.5kW时,获得基频光800mW输出,强度波动小于2％,频率稳定性优于2MHz。同时获得50～100mW的倍频光输出,强度波动小于5％,频率稳定性优于5MHz。     

对YAG激光倍频用的几种晶体的评价

本文提供在已知基波光束性能的情况下、如何选择合适的倍频晶体,以及相应的相位匹配方式。报导了用常见的非线性晶体LiIO_3,KDP和Mg:LiNbO_3分别作了一类角度,二类角度和温度相位匹配的实验,文中作了详细的理论计算,讨论了实验结果,最后对三种晶体作了评价,指出它们适用的范围。