LBO晶体非线性光学效应答辩thtrfg课件.pptVIP

和（倍）频转换效率若不考虑三波走离共线情况下，倍频转换效率公式：走离角双轴晶体中，快光和慢光的电位移矢量是相互垂直的，并且都与波矢垂直。因此，慢光和快光走离示意图如图：LBO一类倍频匹配角基频光波长为1064nm，LBO晶体I类倍频共线匹配时的匹配角数值:LBO晶体I类共线匹配下走离角基本公式可推导走离角公式为：以配角42°为例，其它匹配方向都有类似的规律，即效率正比于通光长度的平方:发表论文1、张鑫，王爱坤，薛建华，宋臻.LBO晶体Ⅰ类倍频相位匹配转换效率的数值计算.激光与光电子学进展.2011.48.1216022、宋臻，王爱坤，薛建华，张鑫.KBe2BO3F2晶体倍频非共线匹配研究,人工晶体学报[已录用]3、宋臻，王爱坤，薛建华，张鑫.氟硼铍酸钾晶体深紫外区域倍频非共线匹配研究,河北师范大学学报/自然科学版/.第36卷/第4期/2012年7月[已出校样]CompanyLogo导师：王爱坤教授LBO晶体I类共线倍频相位匹配下转换效率的研究班级：0913学生：张鑫学号：0020091305立题背景及现状自上世纪60年代激光器问世后，人们才发现了非线性光学效应，变频技术也得到了快速发展，特别是到了20世纪80年代，新型非线性光学材料BBO、LBO晶体的发现更是加快了非线性光学的发展进程。提高变频转换效率是变频技术永久主题，影响转换效率的因素很多，如折射率、走离角、互作用角、有效非线性系数等。由于计算繁杂，目前理论或数值计算只考虑了有效非线性系数的影响，走离角等因素只是做了定性的分析，本文通过耦合波方程考虑所有因素，将定量的研究这些因素对LBO晶体倍频转化效率的影响。主要内容第一部分LBO晶体I类共线匹配下走离角的数值计算第二部分LBO晶体I类共线匹配下折射率的数值计算第三部分LBO晶体I类共线匹配下互作用角的数值计算第四部分根据耦合波方程数值计算转换效率LiB3O4简称LBO晶体，是负双轴晶体，具有良好的理化性质、有较好的光学均匀性，允许角大，走离角小。具有广阔的应用范围，具有较高的激光损伤阈值(25GW/cm2（?=1064nm))晶体结构及对称性：属于正交晶系，mm2点群晶格常数：a=0.84473nm，b=0.73788nm，c=0.51395nm熔点：834℃LBO晶体简介和频转换效率公式：双轴晶体相位匹配基本理论根据和（倍）频转换效率公式可知，当三波的波矢满足满足相位匹配条件。对于LBO晶体共线倍频相位匹配，有两类：Ⅰ类相位匹配：根据波矢和折射率的关系可知：Ⅱ类相位匹配：耦合波方程根据三波耦合波方程组：LBO折射率的计算根据菲涅尔公式：可得：一类倍频相位匹配下基频光和倍频光的折射率在匹配角范围内，LBO晶体1604nm慢光折射率范围为：1.5905～1.6055；LBO晶体532nm快光折射率范围为：1.5824～1.6065，基频慢光和倍频快光折射率随匹配角得变化曲线如图：式中LBO晶体在Ⅰ类倍频匹配范围内1064nm慢光走离角数值求解上述方程组，可得计算结果：1604nm慢光的最大走离角为1.35°LBO晶体在Ⅰ类倍频匹配范围内532nm快光走离角532nm快光的最大走离角为1.52°。LBO晶体I类共线匹配下互作用角的数值计算两基频慢光与倍频快光之间的互作用角，并且满足：LBO晶体在Ⅰ类倍频匹配范围内两基频慢光与倍频快光的互作用角范围为：0~1.15°，如图：LBO晶体I类共线倍频相位匹配下耦合波方程数值求解根据三波耦合波方程组：为方便起见，在求三波耦合波方程时设：设为各波垂直于主平面内光矢量的分量，为各波平行于主平面内光矢量的分量，则三波耦合波方程变为：取边界条件（单位：）：几个代表性匹配方向的第三波振幅随着传播距离的变化曲线：直线斜率的绝对值大小随匹配角的变化曲线直线斜率平方随匹配角的变化曲线图4LBO晶体基频波长1064nm的类倍频在通光长度为20mm时，振幅与匹配角变化关系在通光长度为20mm时，转换效率与匹配角变化关系研究结论计算结果显示转化效率主要取决于有效非线性系数。在不同的匹配方向上，走离角、互作用角、折射率对转化效率影响不同，在匹配角为18°时影响最大，与不考虑这些影响时相对误差约4.7%。考虑走离角、互作用角、折射率影响后，在晶体长度为20mm时，在匹配角为42.2°时转化效率最高，约为3.35%。CompanyLogo