高功率激光倍频系统的逆问题研究

在考虑光场的近轴衍射、走离效应和晶体吸收等因素的情况下,采用逐次逼近迭代法,对任意空间分布的高功率激光通过Ⅰ类匹配的KDP晶体倍频的逆问题〔1〕,即给定倍频光和KDP倍频晶体参数,求基频光的空间分布,作了详细研究,并给出了相应的数值计算结果。     

大口径快速生长KDP晶体三倍频性能研究

主要研究大口径KDP晶体的高强度三倍频性能。采用正交偏振干涉法测量了晶体的光轴均匀性分布,并在神光III原型装置上利用快速生长二倍频晶体开展了高强度三倍频实验,验证了折射率均匀性分布对三倍频效率和近场的影响。实验结果表明,大口径快速生长KDP晶体的三倍频性能基本上满足神光III装置的要求,但快速生长晶体的受激拉曼散射增益系数和激光损伤阈值等性能仍有待进一步考核。     

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.     

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。     

有机非线性光学晶体——二苯甲酮的研究

本文首次报道了有机非线性光学材料二苯甲酮(DPK)单晶生长条件和方法。采用降温法在乙醇溶液中培养出50mm×80mm×50mm大尺寸的单晶,对单晶进行了定向形貌分析,测定了红外光谱和质谱,用紫外光谱测试了晶体的透射波段,用1064nm的Nd~(3+):YAG激光辐射晶体产生532nm的倍频光,其倍频强度近似KDP单晶。     

两端支撑夹持结构参数对三倍频转换效率的影响

在高功率固体激光器的终端光学组件中,为了提升三倍频转换效率,对大口径薄型KDP晶体采取两侧支撑的夹持方法,并利用有限元分析软件建立了夹持系统的仿真模型。在此基础上,计算分析了晶体以不同倾斜角度放置时,支撑条数目和长度等夹持系统结构参数对晶体附加面形、相位匹配角及三倍频转换效率的影响。研究结果表明:晶体两侧支撑条总数为4时,大口径薄型KDP晶体附加面形的峰谷值和均方根值、晶轴变化的平均值和三倍频转换效率随支撑条长度的变化不大,且可获得理想的三倍频转换效率。解决了反复调试KDP晶体面形质量的问题而缩短了工程装校时间。     

高效率激光倍频

实验所用激光系统由掺钕石榴石激光振荡器和三级钕玻璃放大器组成,输出光束达衍射极限.倍频晶体为KDP和KDP.用非聚焦的平行激光束倍频,最高获得了65%的能量转换效率.相应的峰值功率转换效率为84%左右.在低功率下.利用圆柱面透镜将激光束聚焦的办法使能量转换效率提高了8到30倍.用此方法最高能量转换效率达到了64%.     

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     

大口径KDP晶体高效率倍频的实验研究

本文介绍了利用直径为50mm、Ⅱ类匹配的KDP晶体进行单块晶体倍频和双块晶体串接倍频的实验结果。输入基频激光功率密度分别为2.8GW/cm~2和2.2GW/cm~2时,单块与双块晶体倍频能量转换效率分别为70％和67％。并对实验结果进行了讨论。     

双光子共振增强的简并四波混频

我们采用如图1所示的实验装置.Nd:YAG的1.06微米激光辐射经KDP晶体倍频,倍频效率约10%,即在激光束总能量中,1.06微米的激光占     

大口径电光晶体高精度定轴研究

大口径KDP电光开关是新一代高功率激光器多程放大系统的关键部件。分析了定轴误差对开关性能的影响,介绍了首次研制成功的240mm×240mm×14mm大尺寸KDP开关晶体的制造、定轴及性能测试装置和检测结果。     

一种快速简便测定单轴晶体x(y)轴及半波电压的方法

KDP,DKDP等单轴晶体在激光技术中通常被作为激光器的Q开关使用,在实际应用中,晶体的x(y)轴及其半波电压的标定为激光器的调试带来很大方便,我们介绍一种快速简便测定单轴晶体x(y)轴及其半波电压的方法。     

KDP晶体在激光倍频过程中的自动定向

介绍微机控制单块KDP晶体自动定向系统,它可将KDP晶体调整到它的最佳相位匹配位置。系统的控制精度E=±16.3角秒,具有实时跟踪相位匹配角变化的能力,可补偿温度漂移和外界振动对相位匹配角的影响。     

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。     

不同激光波长对KDP晶体损伤的研究

测量了KDP晶体在1.064微米、0.532微米和0.355微米波长上激光偏振方向与KDP晶体的光轴方向相平行和相垂直时激光损伤阈值。发现随着激光频率升高激光损伤阈值明显下降,这一实验结果表明KDP晶体中激光损伤主要是多光子电离击穿起主要作用。     

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。     

GaAs高温退火过程中热应力对晶体缺陷的影响

用X射线衍射技术分析在高温退火过程中GaAs晶片和石墨接触区域的热应力对晶体缺陷的影响.结果表明:在高温退火条件下,GaAs晶体与石墨接触区域散热不均匀造成的热应力,致使该区域范性形变,从而产生高密度的位错.GaAs晶体中的刃型位错受热应力作用向垂直滑移面的平面移动,聚集后可形成小角晶界,从而导致GaAs晶体的晶格参数和取向均发生变化     

Analysis of the stimulated Raman effects in an anisotropic crystal KDP

The semiclassical model of Shen and Bloembergen is applied to discuss the stimulated Raman effects in an anisotropic medium. In crystal KDP when the linear electrooptic effects are suppressed by proper orientation of the laser polarization with respect to the crystal axes, the coupled-wave analysis for Stokes generation give rise to solutions of ten composite Stokes-vibrational waves in the (anisotropic) Raman active medium. These composite waves may be identified as two ordinary forward-traveling waves, two ordinary backward-traveling waves, three extraordinary forward-traveling waves, and three extraordinary backward-traveling waves. When the phonons are nonpropagating, the solutions reduce to only one ordinary and one extraordinary wave in each direction. The thresholds and Stokes generations in this situation are discussed. Owing to the anisotropy of the crystal, it is found that the dispersion of KDP in general allows the momentum-matching condition for the coupling between Stokes and anti-Stokes waves to be nearly satisfied in five different situations.     

聚焦激光在KDP晶体中的传输特性模拟

激光在KDP晶体中制作3维微结构是抑制高功率激光驱动器中横向受激喇曼散射效应的一种有效方法.为了了解激光制作微结构的可行性以及激光参量对制作精度、效率和成品率的影响,对聚焦激光在KDP晶体中的传输特性进行了数学模拟研究.激光焦点峰值功率密度、光斑畸变和位置偏移是影响制作精度和造成晶体碎裂的主要因素;e光焦点形貌会随着晶体光轴与入射激光的夹角增大而发生畸变,其峰值功率密度随着夹角的增大而迅速减小.结果表明,当夹角小于15,e光焦点可使加工效率提升1倍以上;当夹角大于30,低能量加工其影响可忽略,高能量加工则极易造成晶体碎裂,应对e光进行屏蔽.     

采用蒸发法实现KDP单晶柱面扩展

传统的人工生长大尺寸KDP(磷酸二氢钾)单晶过程中，柱面生长很慢，锥面的生长速度较快。实验利用恒温蒸发溶剂的办法，生长出了截面较大的KDP单晶体（8mm×22mm×45mm）。柱面的生长速度较传统的溶液降温法得到了有效的提高，尤其是向下的方向更加明显，这主要是由于液面下降，溶质边界层浓度梯度发生持续变化促使晶体快速生长造成的。对溶液的提纯、预热以及起始温度选择等积累了经验。实验也为后续的晶体生长打下了很好的基础。