基于周期極化鈮酸鋰晶體的級聯(lián)非線性效應(yīng)研究.pdf

1、近些年來，由于超短脈沖激光技術(shù)的不斷進步，寬帶激光的頻率轉(zhuǎn)換受到廣泛關(guān)注。寬帶激光與長脈沖或連續(xù)激光的頻率變換過程存在明顯的不同，其極高的峰值功率產(chǎn)生顯著的高階非線性效應(yīng)，而這些高階非線性效應(yīng)對峰值功率較低的長脈沖或連續(xù)激光影響很小。同時，由于頻譜很寬，頻率轉(zhuǎn)換過程不僅要考慮中心頻率，其它頻率成分也會產(chǎn)生重要作用，這使得頻率轉(zhuǎn)換過程比較復(fù)雜。
　　本文針對寬帶激光級聯(lián)二階非線性效應(yīng)和三次諧波產(chǎn)生開展了較系統(tǒng)的理論分析和實驗研究，包

2、括以下兩個方面：
　　1、對寬帶級聯(lián)二階非線性效應(yīng)進行了理論和實驗研究，分析了光譜展寬、頻率漂移和能量轉(zhuǎn)移的產(chǎn)生條件及影響因素。
　　建立了級聯(lián)二階非線性過程的耦合波方程，利用分步傅里葉法對其進行數(shù)值求解，分析了入射光強、相位失配量、群速度失配、群速度色散、晶體長度等參量對級聯(lián)非線性過程的影響。實驗利用PPLN晶體產(chǎn)生二階級聯(lián)非線性過程，獲得了300 nm的光譜展寬，光譜展寬主要受類自相位調(diào)制作用，其中基頻光波中心波長為15

3、50 nm、譜寬為50 nm、脈沖寬度為40 fs。改變?nèi)肷洳ㄩL，輸出光波發(fā)生紅移或藍移，頻率漂移量受相位失配量大小及正負(fù)的影響，實驗獲得了50 nm的紅移和60 nm的藍移。
　　2、對寬帶級聯(lián)三次諧波產(chǎn)生進行了理論分析和實驗研究，分析了高效三次諧波轉(zhuǎn)換的影響因素。
　　建立了級聯(lián)方式產(chǎn)生三次諧波的物理模型，解析推導(dǎo)了三倍頻光波的表達式；對比了長脈沖和寬帶激光入射時，入射光強、相位失配量和傳播距離等參量對諧波效率的影響。考

4、慮走離效應(yīng)，輸入脈寬的閾值約為20 fs。當(dāng)入射強度低于35 GW/cm2時，三次諧波效率主要取決于△kTHG，當(dāng)△kTHG=±5cm-1時轉(zhuǎn)換效率最高；當(dāng)入射強度增加時，轉(zhuǎn)化效率主要取決于△kSHG，當(dāng)△kSHG=±10cm-1時轉(zhuǎn)換效率最高；隨著入射強度進一步增加，諧波轉(zhuǎn)化效率趨于飽和。
　　實驗以波長為1550 nm、脈沖寬度為100 fs的寬帶激光作為基頻光源，在一塊多周期5 mol.％MgO:LN晶體中，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率約