【摘要】：固體超短脈沖激光器輸出的波長(zhǎng)大多處于近紅外和紅外波段,但是在光譜學(xué)、激光誘導(dǎo)核聚變、激光光刻等方面往往需要短波長(zhǎng)的超短脈沖。短波長(zhǎng)的超短脈沖通常需要通過(guò)頻率變換來(lái)獲得,因此頻率變換的研究尤為重要。超短脈沖的頻率變換不同于連續(xù)激光的頻率需要同時(shí)滿足相位匹配和群速度匹配,使變換過(guò)程變的復(fù)雜。本文研究了非共線脈沖的倍頻特性,給出其解析解,并分析其變化規(guī)律。主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。本文首先簡(jiǎn)要的回顧了關(guān)于超短脈沖以及激光倍頻的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,然后介紹了超短脈沖倍頻的相關(guān)基本知識(shí),其中包括瞬態(tài)耦合波方程、相位匹配、有效非線性系數(shù)、允許角度及線寬。根據(jù)倍頻的基本理論,推導(dǎo)出Ⅰ型非共線倍頻耦合波方程組,以及非共線相位匹配條件,并針對(duì)BBO晶體,數(shù)值求解了其相位匹配角;當(dāng)泵浦脈沖為變換極限高斯脈沖時(shí),獲得耦合波方程組的小信號(hào)解析解,分析發(fā)現(xiàn):諧波脈沖中存在一定的展寬,展寬的大小與相互作用長(zhǎng)度和走離長(zhǎng)度有關(guān);當(dāng)相互作用長(zhǎng)度小于晶體長(zhǎng)度時(shí),諧波脈沖為理想的高斯型;倍頻光斑的空間分布與脈沖寬度有關(guān),測(cè)量其光斑的空間分布,可以測(cè)量百飛秒脈沖的脈沖寬度。當(dāng)泵浦脈沖為啁啾脈沖時(shí),解為啁啾高斯脈沖,不同于其他倍頻方式,啁啾的引入并不能用于脈沖的壓縮;同時(shí)啁啾的引入對(duì)光斑的空間分布存在影響,通過(guò)分析能夠準(zhǔn)確測(cè)量脈沖的啁啾范圍。本研究對(duì)超短脈沖倍頻有一定的理論意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN24
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文三倍頻數(shù)值計(jì)算模型[31]。美國(guó) P S Banks 開(kāi)展了關(guān)于單塊晶體三階非線性效應(yīng)產(chǎn)生三倍頻的理論與實(shí)驗(yàn)研究，其利用功率密度為 200GW/cm2的輸入基頻光能夠獲取到 6%的三倍頻轉(zhuǎn)換效率[32]。AudriusDubietis 也對(duì)三倍頻進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)的研究，其主要對(duì) KDP 晶體級(jí)連形式進(jìn)行研究[33]。與此同時(shí),我國(guó)長(zhǎng)春光機(jī)所的張鐵軍詳細(xì)地理論分析了超短脈沖激光二倍頻、三倍頻、四倍頻等不同頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程。超短脈沖倍頻過(guò)程中，由于其譜寬范圍較小遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)一般非線性晶體的接受帶寬，導(dǎo)致倍頻的轉(zhuǎn)換效率降低，諧波被展寬。所以在超短脈沖倍頻過(guò)程中，不僅僅需滿足相位匹配條件，還需要滿足群速度失配，以及補(bǔ)償晶體的高階色散。目前，通過(guò)光譜角色散技術(shù)可以有效增加倍頻晶體的帶寬，如圖 1 所示，該技術(shù)主要是通過(guò)棱鏡對(duì)或光柵對(duì)使超短脈沖色散后的頻率以不同角度入射，從而達(dá)到同時(shí)滿足相位匹配、群速度匹配的目的。如圖 1-1 所示，是光譜角色散系統(tǒng)光路圖。

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文基頻光中心波長(zhǎng)為 800nm、脈寬 70fs、能量 8.1m2的基波經(jīng)過(guò)兩塊 BBO 晶體聯(lián)塊[36]。此外，我國(guó)用準(zhǔn)相位匹配晶體構(gòu)成的波導(dǎo)元件也是一種有效的ford 大學(xué)提出的準(zhǔn)相位匹配的啁啾周期極化晶體或產(chǎn)生 6fs 的倍頻光同時(shí)可以有效的通過(guò)色散補(bǔ)償從。倍頻研究工作主要是基于非線性光子晶體進(jìn)行大量 所示為多晶體周期結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)光傳播完美的實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。此外，如圖 1-3 所示為基于圖，其主要是原理是利用飛秒激光輻照 α-BBO，在BBO 發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為 β-BBO，并可以觀察到倍頻現(xiàn)

頻研究工作主要是基于非線性光子晶體進(jìn)行大量理論示為多晶體周期結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)光傳播方向美的實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。此外，如圖 1-3 所示為基于 BB，其主要是原理是利用飛秒激光輻照 α-BBO，在輻照O 發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為 β-BBO，并可以觀察到倍頻現(xiàn)象圖 1-2 液晶-非線性晶體周期調(diào)制結(jié)構(gòu)Fig.1-2 Liquid crystal modulated structure

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 武德崴;俞夢(mèng)越;吳永健;;冠狀動(dòng)脈光學(xué)相干斷層成像與血管內(nèi)超聲成像臨床應(yīng)用進(jìn)展[J];心血管病學(xué)進(jìn)展;2014年01期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2789208