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超短脉冲激光倍频技术研究

作　者: 韩耀锋
导　师: 蔡邦维；张彬
学　校: 四川大学
专　业: 光学
关键词: 超短脉冲激光频率转换光束质量转换效率
分类号: TN771
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 2次
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内容摘要

大多数超短脉冲激光器输出波长范围均集中在近红外和中红外波段，而短波长宽频带超短脉冲激光具有更大的应用潜力。目前，获得短波长超短脉冲激光行之有效的方法是对输出超短脉冲激光进行频率转换，而超短脉冲倍频技术作为实现短波长超短脉冲激光的关键技术得到了人们广泛的关注。在超短脉冲激光倍频技术研究中，倍频转换效率和倍频光的光束质量这两个问题一直是研究的核心内容。为了改善倍频光光束质量和提高倍频转换效率，对影响倍频转换效率和光束质量的物理因素进行深入研究是十分必要的。本文围绕超短脉冲激光倍频技术的两个核心问题——转换效率和光束质量开展研究工作，主要内容包括以下几个方面： 1．建立了完整的超短脉冲激光二倍频和单块晶体三阶非线性效应产生三倍频的物理模型，主要考虑了群速度失配、群速度色散、自相位调制和交叉相位调制、晶体吸收等多种物理因素，编制了超短脉冲倍频数值模拟程序，并验证了所编制程序的正确性和可靠性。 2．研究了超短脉冲激光在KDP晶体中的二倍频过程，详细分析了入射基频光脉冲宽度、功率密度、倍频晶体厚度、三阶非线性效应等因素对二倍频过程中光脉冲波形、频谱分布以及倍频转换效率的影响。 3．研究了由单块BBO晶体三阶非线性效应产生三倍频的物理过程，分析了在超强超短脉冲激光输入条件下，群速度失配、群速度色散、三阶非线性效应等物理因素对三倍频转换效率和光束质量的影响。 4．提出了利用初始角度失谐和基频光频率啁啾的方法来补偿倍频过程中由三阶非线性效应引起的位相失配，改善输出光脉冲形状，提高倍频转换效率。

全文目录

第一章引言  9-21
  1.1 超短脉冲激光的应用  9-10
  1.2 超短脉冲激光技术发展历程  10-12
  1.3 产生超短脉冲激光的革命性技术-啁啾脉冲放大技术  12-15
  1.4 超短脉冲激光谐波转换技术研究现状及涉及的主要问题  15-16
  1.5 本论文的研究意义和内容安排  16-18
  参考文献  18-21
第二章超短脉冲谐波转换物理模型及计算程序校核  21-31
  2.1 超短脉冲激光谐波转换物理模型与数值计算方法  21-25
    2.1.1 超短脉冲激光二倍频物理模型  22-23
    2.1.2 超短脉冲激光单块晶体的三倍频物理模型  23-25
  2.2 超短脉冲激光谐波转换数值计算方法  25-28
  2.3 超短脉冲激光倍频计算模拟程序校核  28-29
    2.3.1 基频光脉冲波形变化的比较  28
    2.3.2 倍频光脉冲波形变化对比  28-29
  2.4 小结  29-30
  参考文献  30-31
第三章超短脉冲激光二次谐波转换分析  31-47
  3.1 超短脉冲激光二倍频的脉冲时间波形分析  32-35
    3.1.1 群速度失配和三阶非线性效应对脉冲波形的影响  32-34
    3.1.2 输入基频光脉冲宽度和晶体厚度对二倍频光脉冲波形的影响  34-35
  3.2 超短脉冲激光二倍频过程的频谱特性分析  35-37
    3.2.1 基频光功率密度和群速度失配对频谱特性的影响  35-36
    3.2.2 基频光脉冲宽度和倍频晶体厚度对光谱的影响  36-37
  3.3 超短脉冲激光二倍频转换效率影响因素分析  37-40
    3.3.1 群速度失配和三阶非线性效应对超短脉冲倍频效率的影响  37-39
    3.3.2 输入基频光脉冲宽度和功率密度对转换效率的影响  39-40
  3.4 提高超短脉冲激光二倍频光束质量和转换效率方法的探讨  40-43
    3.4.1 输出基频光脉冲和倍频光脉冲波形的改善  40-42
    3.4.2 角度失谐和基频光的啁啾对倍频转换效率的提高  42-43
  3.5 小结  43-45
  参考文献  45-47
第四章超短脉冲激光单块晶体三次谐波转换过程分析  47-63
  4.1 输出三倍频光脉冲时间波形特性分析  48-51
    4.1.1 输出光脉冲时间波形对比及输入基频光脉冲宽度对其的影响  48-50
    4.1.2 基频光功率密度和晶体厚度对三倍频光脉冲时间波形的影响  50-51
  4.2 谐波转换过程中频谱特性分析  51-53
    4.2.1 基频光功率密度和相位调制对频谱的影响  51-52
    4.2.2 晶体厚度和基频光脉冲宽度对倍频光频谱的影响  52-53
  4.3 单块晶体三次谐波转换效率分析  53-56
    4.3.1 相位调制和基频光脉冲宽度对转换效率的影响  53-54
    4.3.2 基频光功率密度对转效率的影响  54-55
    4.3.3 二阶非线性效应对超短脉冲激光单块晶体三倍频效率的影响  55-56
  4.4 提高超短脉冲激光单块晶体三倍频光束质量和倍频转换效率的方法  56-59
    4.4.1 对单块晶体三倍频光脉冲波形的改善  56-58
    4.4.2 对单块晶体三倍频光转换效率的提高  58-59
  4.5 小结  59-61
  参考文献  61-63
第五章超短脉冲激光二倍频实验研究  63-71
  5.1 KDP晶体损伤实验  63-66
    5.1.1 实验目的及实验器材  63
    5.1.2 实验光路及实验结果  63-66
  5.2 超短脉冲激光二倍频实验  66-70
    5.2.1 实验目的及实验器材  66
    5.2.2 实验结果及分析  66-70
  5.3 小结  70-71
第六章全文总结  71-73
攻读硕士研究生期间发表的论文  73-74
独创性声明  74
学位论文版权使用授权书  74-75
致谢  75

超短脉冲激光倍频技术研究

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