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飞秒脉冲倍频过程中的相速度补偿新方法

作　者: 周绪桂
导　师: 丁良恩
学　校: 华东师范大学
专　业: 光学
关键词: 非线性光学倍频晶体级联空间走离补偿相速度补偿
分类号: TN24
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,超快激光脉冲技术的不断发展促使该技术在许多领域显示出广阔的应用前景。目前,现有的各种固体超短脉冲激光器输出波长范围大都集中在近红外和红外波段。然而,在实际应用中,超短紫外光脉冲以其波长短、光子能量高等特点在高分辨率成像、光化学及环境监测以及惯性约束聚变等方面有着很高的利用价值。因此,将超短脉冲的波长范围拓展到紫外波段有很重要的意义。激光倍频技术是获得短波长超短脉冲激光的有效途径之一。对于强场超短激光脉冲而言,晶体中的相速度失配、群速度色散、自相位调制和交叉相位调制等非线性效应的产生会严重影响倍频效率的提高。其中,相速度失配导致了基频光和倍频光的时间走离。对此,一些研究小组采用薄的非线性晶体,但是相互作用长度的减小又使适当增加基频光脉冲的强度成为必要,但是基频光强的增加又导致了高阶非线性效应的增加。本文采用晶体级联的方案提高倍频转换效率。晶体级联不需要对光路作大的改动,只需在原来的晶体后面再级联晶体就可实现高效谐波转换,具有简单高效的特点。主要包括以下几方面的内容:1.介绍目前在超短脉冲频率转换的多种方案,包括光谱角色散、啁啾匹配、准相位匹配、折返点匹配方案和晶体级联方案等。分析了各方法的优缺点,其中对晶体级联方案详细讨论。2.针对BBO晶体,从理论上对空间走离和相速度走离进行分析。提出了采用晶体级联角度失谐对相速度走离补偿的方法。3.实验采用两块长度均为0.2mm的BBO晶体级联的实验方案对中心波长为800nm、脉宽70fs、脉冲能量8.1mJ、重复频率10Hz、峰值功率密度100MW/cm~2的激光进行倍频。主要研究两块晶体的光轴夹角、基频光入射方向对倍频效率的影响以及基频光与倍频光的相速度大小之间的关系。最终得到带宽6.7nm、2.8mJ以上的倍频光。其倍频效率高达35.7%,是同等条件下单块晶体倍频转换效率的1.7倍。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-16
  1.1 引言  11-12
  1.2 超短脉冲倍频的现状  12-13
  1.3 本论文的研究内容及意义  13-15
  参考文献  15-16
第二章高效倍频常用的方法  16-24
  2.1 角色散补偿技术  16-17
  2.2 啁啾匹配技术  17-18
  2.3 准相位匹配技术  18-19
  2.4 折返点匹配技术  19-20
  2.5 多晶体级联  20-21
  2.6 本章小结  21-23
  参考文献  23-24
第三章相速度补偿的理论分析  24-36
  3.1 飞秒脉冲二倍频理论模型及分析  25-28
  3.2 晶体选择  28-29
  3.3 飞秒脉冲倍频的空间走离补偿  29-30
  3.4 飞秒脉冲倍频的相速度补偿  30-34
  3.5 本章小结  34-35
  参考文献  35-36
第四章飞秒脉冲高效倍频的实验研究  36-46
  4.1 晶体级联倍频实验装置  37-39
  4.2 BBO晶体中的空间走离补偿  39-40
  4.3 BBO晶体中的相速度补偿  40-42
  4.4 不同情况下基频光所带的啁啾  42
  4.5 实验结果  42-44
  4.6 本章小结  44-45
  参考文献  45-46
第五章总结与展望  46-49
  5.1 总结  46-47
  5.2 下一步的工作及设想  47-49
攻读硕士期间发表的论文  49-50
致谢  50

飞秒脉冲倍频过程中的相速度补偿新方法

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