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。     

高强度飞秒脉冲单块BBO晶体三倍频实验

针对脉冲宽度100 fs,带宽25 nm,能量6 mJ左右的超短脉冲基频光(经过透镜缩束后峰值光强为200~900 GW/cm2),采用单块厚度为1.5 mm的BBO晶体进行了三倍频实验研究。在入射基频光强度约300 GW/cm2时,得到的三倍频转换效率约0.8%。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法,对描述飞秒脉冲单块晶体三倍频的耦合波方程组进行了数值计算。研究结果表明,三倍频光主要是由三阶非线性效应产生的;基频光带宽较大是限制三倍频转换效率的主要因素之一;对基频光的入射角度及方位角进行优化,可较好地补偿非线性相位失配,提高单块晶体三倍频转换效率。     

高峰值功率皮秒激光系统KTP 和β-BaB2O4 倍频技术研究

文中对非线性光学晶体KTiOPO4（KTP）和β BaB2O4(BBO)在窄脉宽300ps，峰值功率2×109W激光系统中倍频技术进行了实验研究和理论分析，在基频光(1064nm)能量为550mJ时，KTiOPO4的二倍频效率达到60％；β BaB2O4二倍频效率达到40％。并对KTiOPO4进行了损伤阈值实验，得出其损伤阈值为1.13GW/cm2，这对使用KTP晶体在皮秒级脉宽时获得最佳非线性转换而可能实现的功率密度提供了参考依据。     

高效宽带二倍频激光原理及实现方法

利用两块Ⅰ类KDP倍频晶体级联的方式,研究了时间相位调制宽带激光的二倍频特性.实验获得了二倍频转换效率与入射基频光功率密度的关系,在基频光功率密度为1.6 GW/cm2时,最大二倍频转换效率达70％,接近理论模拟的结果.实验结果表明,在高功率密度和低功率密度基频光条件下,倍频光光谱宽度约为入射基频光带宽的一半,与理论计...     

354.7nm ps强紫外激光

用两块KDP晶体对主被动锁模YAG激光系列脉冲进行倍频及和频。在入射光强度为1.27GW/cm~2条件下,获得脉冲宽度为32ps峰值功率为30MW,平均功率为60mW以及重复率为20次/s稳定的354.7nm激光。计算了Ⅱ类KDP晶体倍频及和频的相位匹配条件,对光束发散角及带宽对SHG、THG转换效率的影响作了定量分析。用条纹照相机的两个     

354.7nm ps强紫外激光

用两块Ⅱ类KDP晶体对主被动锁模YAG激光输出进行倍频及和频,在入射光强度为1.27GW/cm~2条件下,得到脉冲宽度为32ps、峰值功率30MW、平均功率60mW和重复率为20Hz的稳定的354.7nm激光。     

高峰值功率皮秒激光系统KTP和BBO倍频技术研究

文中对非线性光学晶体KTiOPO4(KTP)和β-BaB2O4(BBO)在窄脉宽300ps,峰值功率2×109 W激光系统中倍频技术进行了实验研究和理论分析,在基频光(1064nm)能量为550mJ时,KTiOPO4的二倍频效率达到60%;β-BaB2O4二倍频效率达到40%.并对KTiOPO4进行了损伤阈值实验,得出其损伤阈值为1.13GW/cm2,这对使用KTP晶体在皮秒级脉宽时获得最佳非线性转换而可能实现的功率密度提供了参考依据.     

等离子体开关在TEA CO2激光倍频中的应用

简要分析了脉冲整形对于TEA CO2激光倍频实验的重要性和必要性。目前，获得短脉冲的激光脉冲整形技术中，等离子体开关结构简单，而且脉冲整形效果好，是获得高质量短脉冲比较好的方法。设计了利用激光触发气体击穿产生等离子体的方式进行脉冲整形的等离子体开关，并利用电磁波在等离子体中的反射和传播对其工作原理进行了说明。利用自行研制的等离子体开关进行了TEA CO2激光脉冲整形实验，将主峰半高全宽(FWHM)60 ns，带有长达数百纳秒的氮气拖尾的TEA CO2激光脉冲斩去拖尾、整形，得到了FWHM 30 ns的窄脉冲。在双块AgGaSe2晶体(长分别为11．7mm和19．5mm)倍频实验光路图中加入等离子体开关所得倍频转换效率达12．9％，比起未加等离子体开关时最高转换效率2％有明显的增加。     

高强度三倍频实验研究

针对KDP晶体的TypeI+ TypeⅡ匹配方式的三倍频方案,采用理论模拟与实验研究相结合方式,从非线性耦合波方程组出发,编制了考虑衍射、离散、吸收和端面反射等物理因素的二维模拟计算程序.针对x、y方向均是六阶超高斯分布的入射基频光,功率密度在2～8 GW/cm2时,得到了TypeⅠ倍频晶体厚度11.8 mm、失谐角300 μrad,TypeⅡ混频晶体厚度9 mm、失谐角为0 μrad的优化参数,此时三倍频转换具有较大的动态范围和较高的效率. 在星光Ⅱ激光装置大厅建立了高强度三倍频实验研究平台,实验平台上基频光光束口径为Φ70 mm、功率密度为1～7 GW/cm2内可调、脉冲宽度约为0.8 ns.在实验平台上采用Φ100 mm能量卡计对基频光(1ω)、二倍频(2ω)和三倍频光(3ω)的能量进行测量,二、三倍频的外部转换效率可达60%以上;利用条纹相机对1ω光和3ω光的脉宽进行测量,脉宽变化基本为0.8 ns(1ω)和0.5 ns(3ω);采用512×512点阵的CCD对1ω光和3ω光的近场分布进行了对应测量,通过图像处理,得到描述光束质量的强度调制度和通量对比度值.基频光的远场发散角利用列阵相机进行监测,得到对应的1ω光光束发散角θ=0.3±0.06 mrad.在倍频晶体后5 m远处用哈特曼小孔阵列板测量基频光和三倍频光的波前分布,得其均方根(rms)分别为1.129 waves和0.425 waves.实验中,当入射基频光功率密度较高时,倍频晶体出现了明显的非线性自聚焦丝破坏现象.(OB11)     

超高强度飞秒脉冲的三次谐波转换

针对超高强度飞秒激光,对利用单块BBO晶体产生三倍频(THG)的过程进行了分析,比较了单块晶体中三阶非线性效应以及级联二阶非线性效应对三倍频转换效率的作用,讨论了入射基频光光强、晶体厚度、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、群速度失配、失谐角、方位角等因素对三倍频光转换效率、时间波形及光谱分布的影响,在此基础上,提出了提高三倍频转换效率的方法.研究结果表明:入射基频光强一定时,三倍频光的峰值光强、脉冲宽度(FWHM)随晶体厚度变化不明显.通过优化基频光入射角度,可提高单块BBO晶体三倍频光转换效率及峰值光强,并减小三倍频光脉冲宽度.此外,方位角的优化也可在一定程度上提高三倍频转换效率.     

神光装置φ200mm口径KDP晶体高功率倍频激光系统

报道了φ２００ｍｍ口径ＫＤＰ晶体高功率倍频激光系统的研制结果，并实现了神光装置信频激光打靶。五十枪次全口径打靶实验表明，倍频激光系统性能稳定。实验中，当入射基频激光强度大于１．５ＧＷ／ｃｍ２，倍频器的外部转换效率保持在６０％以上。最大入射基频激光能量为３５７．８Ｊ时，输出倍频激光能量为２２３．４Ｊ，倍频转换效率为６５．６％。     

皮秒激光抛光KDP晶体的工艺研究

为了改变KDP晶体精密加工难和效率低的状态,采用皮秒超快激光抛光KDP晶体的新方法,系统地研究了激光波长、单脉冲能量密度、激光束入射角、光斑搭接率、扫描方式以及激光焦深等因素对激光抛光KDP晶体质量的影响规律,并对激光与KDP晶体的相互作用机理进行了分析。结果表明,在皮秒激光波长λ=355nm、聚焦镜焦距f=56mm、激光束入射角α=84°、激光重复频率F=800kHz、脉冲能量密度Q=2.4J/cm2、光斑搭接率O=60%、45°多方向交叉扫描以及加工次数T=10次的优化参量条件下,KDP晶体表面粗糙度均方根值可达到76nm。这一结果使激光抛光技术的研究得到了进一步补充。     

CLBO晶体的宽带三倍频模拟分析

为了研究高效的宽带三次谐波转换技术，采用了分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta法对CLBO晶体的宽带三倍频过程进行了数值模拟，分析了单倍单混和单倍双混模式下三倍频转换效率随入射基频光强度、频谱带宽的变化关系，并与KDP晶体的宽带三倍频转换特性进行了对比。在强度为3GW/cm2的40阶超高斯脉冲入射下，得到单倍双混模式下三倍频转换效率达到60%时对应的频谱宽度为650GHz，这与利用KDP晶体在相同条件下获得的频谱宽度相比，提高了近250GHz。研究结果表明，在单倍双混模式下使用CLBO晶体作为频率转换的非线性晶体可以有效地提高宽带三倍频的转换效率。     

CsLiB6O10晶体的宽带三倍频模拟分析

为了研究高效的宽带三次谐波转换技术,采用了分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法对CsLiB6O10(CLBO)晶体的宽带三倍频过程进行了数值模拟,分析了单倍单混和单倍双混模式下三倍频转换效率随入射基频光强度、频谱带宽的变化关系,并与KDP晶体的宽带三倍频转换特性进行了对比.在强度为3GW/cm2的0阶超高斯脉冲入射下,得到单倍双混模式下三倍频转换效率达到60%时对应的频谱宽度为650GHz,这与利用KDP晶体在相同条件下获得的频谱宽度相比,提高了近250GHz.研究结果表明,在单倍双混模式下使用CLBO晶体作为频率转换的非线性晶体可以有效地提高宽带三倍频的转换效率.     

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     

GdVO4晶体的受激拉曼散射

采用熔体提拉法生长出了高质量的a轴和c轴GdVO4单晶。测量了GdVO4晶体的室温透过光谱,结果表明GdVO4晶体的短波透过截止边为338 nm,长波透过截止边大于3000 nm,透过范围覆盖紫外、可见、近红外和部分中红外波段,因此可以在较宽波长范围内实现拉曼激光频移。研究了GdVO4晶体在532 nm和355 nm皮秒激光脉冲抽运下的受激拉曼散射(SRS)。采用腔外单次通过方式,获得了3级斯托克斯线(557.98 nm,586.86 nm,618.92 nm)和1级反斯托克斯线(508.01 nm),得到GdVO4晶体一级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为26.6±0.2 cm/GW,二级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为14.0±0.2 cm/GW,受激拉曼散射的整体转换效率达到43%。报道了GdVO4晶体355 nm激发的受激拉曼散射,观察到2级斯托克斯谱线(365.9 nm,378.1 nm),在此条件下测得一级斯托克斯谱线的拉曼增益高达114±9 cm/GW。     

基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化

KDP晶体的光吸收系数是评价其光学质量的重要参数。尤其在惯性约束核聚变装置（ICF）中,其大小直接决定出射脉冲的能量及频率转换效率,因此必须对它进行高精度测量。KDP晶体光吸收系数的数量级一般在10-3/cm~10-5/cm,传统的光吸收系数检测方法已经无法满足该测量分辨率要求。文中针对KDP晶体的特点提出了一种基于光热位移原理的干涉测量方法来解决其吸收系数精密测量的问题。首先利用积分变换思想建立了KDP 晶体光吸收系数干涉测量数学模型,然后基于该模型对测量系统的结构参数进行了仿真优化,得到了系统的设计参数。     

Nonlinear optical properties ofK2La(NO3)5.2H2O and K2Ce(NO3)5.2H2O

The harmonic generating properties of potassium lanthanum nitrate (KLN) and potassium cerium nitrate (KCN) are described. These crystals have much larger nonlinear coefficients than potassium dihydrogen phosphate (KDP) and are nearly noncritically phase matched at room temperature for Type I frequency doubling of 1.064-μm light, and for Type II doubling of light near 0.95 μm. Thus, these crystals are useful for generating blue-green light by frequency doubling high-power near-infrared lasers. The crystal growth of KLN and KCN are described by the three component phase diagrams. Crystallographic data for KCN that confirms its structural similarity to KLN are presented. The optical absorption spectra of the two materials are discussed, and the linear refractive indexes are given