成果高等激光技术.pptxVIP

第十一章 激光非线性频率变换技术 高转换效率自倍频激光晶体掺钕硼酸铝钇（NYAB ) 第一节 电磁波在非线性介质中传播 一、耦合波方程设非线性介质,非铁磁性,无损耗的介电体. 二、门雷-罗威（Manley-Rowe)关系 第二节 激光倍频技术一、倍频的波耦合方程及其解 非耗尽近似当倍频光为小信号，相应的入射基频光的损耗可以近似忽略不计， 二、相位匹配技术1、相位匹配原理 LD泵浦的高性能微型绿光激光器结构图 Diagram of a green Diode-pumped solid state laser pointer 准相位匹配技术QPM由于常规的相位匹配（PM） 存在着双折射走离效应、转换效率低、运转阈值高等缺点， 阻碍了常规相位匹配（PM） 在非线性频率变换的应用。基于准相位匹配技术QPM 技术的光学器件,能最大限度地利用非线性光学晶体的有效非线性系数,并能实现所选定方向的匹配， 使其具有转换效率高、体积小、使用方便等特点。以PPLN、PPMgLN、PPKTP 等为代表的周期极化工艺的成熟,极大地促进了准相位匹配技术的发展，拓宽了非线性晶体应用范围,大大提高了频率转换效率。周期极化晶体与其它非线性晶体结合,利用倍频、差频、混频、OPO等技术是实现激光波长拓宽的一种非常有效的手段使得倍频、差频、混频、光学参量振荡(OPO)的应用更加广泛；OPO 具有波长覆盖范围宽、调谐范围大、调谐方便，且适于小型化和固体化等优点，为激光频率变换提供了美好的前景。由于准相位匹配技术有其独特的技术优势， 解决了常规相位匹配（PM） 难以解决的问题， 拓宽了非线性晶体应用范围， 极大地提高了频率转换效率， 已成为非线性光学材料和固体激光器等诸多领域的研究热点之一。 实现晶体的周期极化的方法有多种， 主要包括： 钛扩散法、Cozhcarlski 提拉法、快速热处理后Li2O 外扩散法与质子交换法、电子束扫描法、外加电场极化法等。外加电场极化法是目前被公认为最行之有效的方法之一， 而其它方法存在着极化浓度浅或极化时间长等缺点。典型的外加电场制备PPLN 装置如图 所示。外加电场极化法具有3 个主要的优点： 1.畴反转深度可以贯穿铌酸埋晶片的厚度； 2.畴反转边界区域与铌酸埋晶体的Z 轴平行； 3.畴的宽度可以小到几个微米， 甚至可以达到2 μm 以下。另外还具有能够在室温下极化反转、重复性好、工艺简单等优点。 周期极化装置图 周期性极化铌酸锂PPLN是一种高效的波长转换的非线性晶体，可用于倍频、差频、和频及光学参量振荡和光学参量放大等。PPLN脆硬、透明，使用中须进行温度控制 内腔倍频实验装置 OPO环形腔实验装置 第三节 光参量产生(OPG)、 光参量放大(OPA)、 光参量振荡(OPO)技术 光参量振荡(OPO)的调谐 OPA技术 两个光参量过程 OPCPA 第四节 受激光散射产生受激拉曼散射