KDP晶体非共线非临界倍频技术研究

发布时间：2024-02-02 11:46

　　作为惯性约束核聚变的驱动器,强激光的传输会引发显著的非线性效应,会造成光学元件的损伤,从而对强激光系统的运行和性能发挥有较大的限制。研究表明,短波长的激光对石英玻璃的损伤能力远比长波长激光的损伤能力要大,因此在大型强激光系统中,例如美国点火工程NIF系统,对紫外波段的三倍频光进行聚焦以实现点火的过程中,可能会打坏聚焦透镜或是对系统的其它光学元件造成损伤。针对上述问题,本论文提出预聚焦的方案及非共线非临界的相位匹配构型。预聚焦是指将入射基波与二次谐波先经过聚焦透镜进行预聚焦,然后再经过倍频晶体,从而使和频产生的三次谐波在没有聚焦透镜的情况下实现自动聚焦,克服了高功率紫外激光损坏聚焦透镜的问题。而要实现预聚焦,则要求倍频晶体有较大的角度带宽。共线情况下非临界的相位匹配具有角度带宽大、有效非线性系数大以及没有走离效应的优点。但不同晶体、不同匹配类型的非临界相位匹配所对应的基波波长值也不同。对于NIF系统而言,其基波工作波长为1053nm,而KDP晶体和频I型非临界位相匹配的对应基波波长为738nm。为此,本论文提出非共线非临界的相位匹配构型,即在非共线相位匹配的情况下,将和频光的波矢方向设定...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 透镜的损伤机制
    1.3 预聚焦
    1.4 本论文的研究内容、创新点和章节安排
    参考文献
第二章 KDP晶体的位相匹配
    2.1 KDP晶体的结构、性质与生长动力学研究
        2.1.1 KDP晶体的结构与性质
        2.1.2 KDP晶体的生长方法
        2.1.3 KDP晶体的生长动力学研究
    2.2 位相匹配技术
        2.2.1 相位失配
        2.2.2 准位相匹配
        2.2.3 双折射位相匹配
    2.3 环形相位匹配
        2.3.1 光的散射
        2.3.2 类反常色散
        2.3.3 散射光相辅的环形相位匹配
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 KDP非共线非临界二倍频技术
    3.1 有效非线性系数
        3.1.1 单轴晶体的有效非线性系数
        3.1.2 双轴晶体的有效非线性系数
    3.2 KDP晶体及类KDP晶体的双折射位相匹配
        3.2.1 DKDP晶体的位相匹配角
        3.2.2 类KDP晶体的NCPM波长值
        3.2.3 晶体的温度调节与掺杂调节
    3.3 大讯号条件下,非共线倍频过程的计算
        3.3.1 非共线三波耦合公式的推导
        3.3.2 非共线三次谐波的转换效率
    3.4 KDP非共线非临界532nm倍频光的输出实验
        3.4.1 实验原理
        3.4.2 实验装置与实验步骤
        3.4.3 实验结果与讨论
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 KDP非共线非临界三倍频技术
    4.1 共线临界角度带宽和波长带宽
        4.1.1 角度带宽
        4.1.2 波长带宽
    4.2 非共线非临界相位匹配
        4.2.1 理论构型与非共线I型角度带宽
        4.2.2 非共线II型的角度带宽
        4.2.3 非共线I型的波长带宽
    4.3 KDP非共线非临界355nm和频光的输出实验
        4.3.1 实验过程与现象
        4.3.2 实验结果与讨论
    4.4 非共线非临界I型 SFG转换效率的实验研究
        4.4.1 KDP晶体三倍频光的转换效率实验
        4.4.2 实验数据与实验结果
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
致谢
攻读硕士学位期间的成果



本文编号：3892607