三阶非线性效应对高强度三次谐波转换的影响

研究在高功率条件下I／Ⅱ类角度失谐倍频方案中，KDP晶体的三阶非线性效应对三次谐波转换效率和光束质量的影响。研究结果表明，三阶非线性效应不仅使三次谐波转换效率明显下降，而且还会降低三倍频光的光束质量。     

相位畸变在三次谐波转换中对聚焦光斑形态的影响

采用均方根（RMS）梯度表征的随机相位屏捕述光束的低频相位噪声；用随机相位扰动描述中、高频相位噪声，建立了波前相位畸变模型。以ⅠⅡ类角度失谐KDP晶体的高强度三次谐波转换为例，详细研究了三次谐渡转换过程中，基频光和三倍频光的波前相位畸变之间的定量变化关系，分析了三次谐波转换过程对聚焦光斑形态的影响，研究结果表明，三倍频光的焦斑半径随着基频光低频相位畸变的均方根梯度增大而明显增大，且在均方根梯度较大时，三倍频光的焦斑半径几乎与基频光相近。     

光子晶体中二阶非线性过程产生三次谐波的研究

运用非线性耦合波理论,分析了在非线性光子晶体中,通过二阶过程产生三次谐波的准相位匹配条件。数值模拟结果表明,在入射光中引入倍频光信号,能够极大地改变三次谐波的转换效率。当入射光中倍频光与基频光强度比以及两者复振幅的初相角满足一定的条件时,可在宽的入射光强范围内获得很高的三次谐波转换效率。     

压电晶体表面的声非线性

本文根据非线性反射法通过对压电晶体表面进行部分模场分解,提出了解决声非线性问题的基本途径。非线性压电晶体自由边界反射问题的二次近似解表明:二次谐波场是由四种基本反射波的无数交扰和自作用决定的。由于二阶和三阶弹性、压电、介电等材料参数的缘故,这些互作用在晶体的块体内和表,面上产生2ω的弹性和电效应源。由自模式互作用产生的谐波相位匹配导致声表面波(SAW)二次谐波的产生,振幅沿边界增大。通过解非线性反射问题推导出压电晶体中SAW二次谐波的分析表达式。SAW二次谐波产生的效率取决于基频SAW的所有四种部分波的分布且与材料声非线性参数值、慢模及其相应的幅度和相位成正比。预计压电晶体中非线性SAW稳态波形将不同于传统的N形或“锯齿”形。     

位相畸变三次谐波转换

研究了KDP晶体TypeⅠ /TypeⅡ角度匹配的三倍频方案中 ,离散效应和基波位相畸变对三次谐波的影响。重点考虑了位相畸变所带来的在光束全口径上e光折射率以及相位失配等的变化 ,分析了功率密度分布为超高斯型且具有Zernike多项式表述的各阶像差的光束的三次谐波转换过程 ,得到了不同像差对三次谐波横向光功率密度分布的影响以及转换效率变化曲线。     

有机光纤的非线性特性研究

本文建立了有机晶体芯层光纤和有机包层光纤的分析模型,并对这两种模型进行了模式分析,导出了各类模型的色散方程,然后应用耦合模理论对这两种模型中的非线性互作用进行了讨论,得出了二次谐波转换效率公式.在此基础上,数值计算了二次谐波转换效率和影响它的因素之间的关系,结果指出有机光纤可以利用它们的模式色散特性实现相位匹配,从而产生较强的二次谐波.     

三、五阶非线性光纤中的交叉相位调制非稳研究

从五阶感应电极化强度出发，导出了有损耗单模光纤中同偏振、不同波长的两光波交叉相位调制情况下的五阶非线性折射率；在同时考虑三、五阶非线性的情况下，推导了两光波的慢变振幅满足的耦合非线性薛定谔方程组，并进一步得出了线性化后微扰满足的方程组。分析了三、五阶非线性共存时的交叉相位调制不稳定条件和增益谱。结果表明，与只有三阶非线性的情形相比，在三、五阶非线性共存时，正五阶非线性加强调制不稳定性，使增益谱变宽，峰值变大，负五阶非线性则减弱调制不稳定性；和只有三阶非线性的情况类似，损耗也会使不稳定增益谱的谱宽变窄，谱峰减小；两光波扰动频率的大小关系会影响不稳定增益谱的谱宽、峰值和形状。     

三倍频激光束空间特性传输变换的模型及分析

谐波转换是获取其它波段相干光的重要手段之一,对激光技术的发展具有重要的意义.当前,谐波转换的研究主要集中于转换效率问题,而关于转换过程中光束空间特性的变化一直缺乏全面、系统的研究. 由于谐波转换是涉及衍射、吸收、光束离散和非线性效应等相互作用的复杂物理过程,难以进行全面的解析处理.目前,有关非衍射极限光束在谐波转换中空间特性的变化这一具有实际意义的问题尚未见到详细的报道.本文针对典型的三次谐波转换过程,通过建立简化有效的物理模型,直接给出谐波转换过程对聚焦光斑和所产生旁瓣形态的影响,讨论了光束质量M2因子的变化规律.并与数值计算所得到的结果进行了相应的比较.理论模型分析的结果在神光Ⅱ高功率激光驱动器上获得实验验证.(OG25)     

复合金属颗粒膜光学非线性增强因子的分析与计算

分析了金属颗粒膜的光学非线性增强效应，计算得到了Au和Ag颗粒膜的二次谐波增强因子FSHG与介质的介电常数的关系，以及在等离子体共振吸收频率处的三阶极化率增强因子F（3）.     

高强度飞秒脉冲单块BBO晶体三倍频实验

针对脉冲宽度100 fs,带宽25 nm,能量6 mJ左右的超短脉冲基频光(经过透镜缩束后峰值光强为200~900 GW/cm2),采用单块厚度为1.5 mm的BBO晶体进行了三倍频实验研究。在入射基频光强度约300 GW/cm2时,得到的三倍频转换效率约0.8%。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法,对描述飞秒脉冲单块晶体三倍频的耦合波方程组进行了数值计算。研究结果表明,三倍频光主要是由三阶非线性效应产生的;基频光带宽较大是限制三倍频转换效率的主要因素之一;对基频光的入射角度及方位角进行优化,可较好地补偿非线性相位失配,提高单块晶体三倍频转换效率。     

超高强度飞秒脉冲的三次谐波转换

针对超高强度飞秒激光,对利用单块BBO晶体产生三倍频(THG)的过程进行了分析,比较了单块晶体中三阶非线性效应以及级联二阶非线性效应对三倍频转换效率的作用,讨论了入射基频光光强、晶体厚度、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、群速度失配、失谐角、方位角等因素对三倍频光转换效率、时间波形及光谱分布的影响,在此基础上,提出了提高三倍频转换效率的方法.研究结果表明:入射基频光强一定时,三倍频光的峰值光强、脉冲宽度(FWHM)随晶体厚度变化不明显.通过优化基频光入射角度,可提高单块BBO晶体三倍频光转换效率及峰值光强,并减小三倍频光脉冲宽度.此外,方位角的优化也可在一定程度上提高三倍频转换效率.     

利用晶体串接实现宽带三次谐波转换

从耦合波方程出发,分别在小信号、高功率密度(1.5 GW/cm2)条件下研究了晶体串接三次谐波(THG)转换方案,并利用实验验证了该方案。实验观察到这种方案可以有效提高宽带激光三次谐波转换效率,但混频晶体之间的距离对宽带三次谐波转换效率影响明显。在1.5 GW/cm2平均功率密度下,实验中最佳距离25 mm处,对带宽3.5 nm的啁啾脉冲取得了19.75%的三倍频效率,这对于高功率激光宽带三次谐波转换的解决很有意义。     

位相扰动对三次谐波转换的影响

采用Ⅰ /Ⅱ角度失谐的三倍频方案 ,以超高斯光束作为入射基频光场 ,建立了位相扰动光束三次谐波转换的理论模型 ,并作数值模拟计算。结果表明 ,位相扰动不仅影响二、三倍频光的转换效率 ,还对各谐波光束质量产生影响。     

TEA CO2激光在AgGaSe2晶体中的倍频实验研究

实验上实现了TEACO2 激光在AgGaSe2 非线性光学晶体中的倍频光产生。着重研究了TEACO2 激光的能量、脉冲重复频率以及基波的焦点位置对于倍频光输出的影响。实验中得到了倍频光的角度调谐曲线 ,将入射光聚焦在晶体的中心区域 ,获得最大倍频光输出能量为 1 32mJ。脉冲能量转换效率为 2 4 % ,主脉冲的最大转换效率为 4 %。还分析了脉冲重复频率的变化 ( <10Hz)对倍频转换效率的影响。实验结果发现抑制倍频转换效率的主要因素为晶体的光学质量、激光脉冲低功率密度的拖尾以及激光脉冲的不稳定。特别由于脉冲附带长的拖尾加剧了热透镜效应 ,使得脉冲重复频率的增加引起转换效率的降低。     

CsLiB6O10晶体用于平顶高斯光束和高斯光束二次谐波转换效率的特性比较

本文讨论了CsLiB6O10晶体用于平顶高斯光束和高斯光束二次谐波转换效率的机理，对影响平顶高斯光束的二次谐波转换效率的泵浦光强度、偏振分量比、晶体长度和平顶高斯光束的阶数进行了分析和数值模拟，获得了在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配下，通过CsLiB6O10晶体时平顶高斯光束的二次谐波转换效率理论值逼近于1和78．5％。得出在相同条件下，平顶高斯光束的二次谐波转换效率大于高斯型69．1％的结果。     

35GHz三次谐波低电压回旋管理论研究

用动力学理论分析了三次谐波复合腔回旋管中的注-波互作用,选取了工作点;建立了突变复合腔回旋管的自洽非线性理论模型,该模型既考虑了电子和高频场的自洽相互作用又考虑了复合腔过渡部分模式的耦合,基于该理论模型,对一只三次谐波35GHz突变结构复合腔回旋管中电子注与H₆₁-H₆₂高频场互作用进行了数值模拟,当电流20A,磁场为0.442T时,互作用效率为24%,输出功率为210kW.