真空紫外氟化物晶體BaMgF4的非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、目前,社會(huì)上對(duì)紫外激光尤其是對(duì)真空紫外激光的需求是越來(lái)越大,(紫外光是指波長(zhǎng)200—400納米,真空紫外光是指波長(zhǎng)100—200納米),原因是由于它在高分辨率光譜學(xué)、微納加工、紫外光刻和醫(yī)藥合成等領(lǐng)域都有非常大的潛在應(yīng)用。和傳統(tǒng)的準(zhǔn)分子激光器相比,利用非線(xiàn)性光學(xué)晶體進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換的紫外或者是真空紫外全固態(tài)激光器呈現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)。它簡(jiǎn)單穩(wěn)定、帶寬窄、光束質(zhì)量高,且可以在紫外和真空紫外連續(xù)可調(diào),因此尋找一種適合的能夠輸出真空紫外相干輻射的非

2、線(xiàn)性光學(xué)晶體成了全世界科學(xué)家們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。而近來(lái)BaMgF4晶體被認(rèn)為是最具應(yīng)用潛力的候選者之一,因?yàn)樗哂袠O短的紫外截止波長(zhǎng)(125nm),且可以用于準(zhǔn)位相匹配(QPM),因此可通過(guò)QPM的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)真空紫外頻率轉(zhuǎn)換。介于此,本文對(duì)BaMgF4晶體的非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　第一,我們對(duì)BaMgF4晶體的二階非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。采用Maker條紋的方法測(cè)量了其二階非線(xiàn)性系數(shù)三個(gè)獨(dú)立非零張量元的大小,分別為

3、d31=0.15pm/V、d32=0.36pm/V和d33=0.12pm/V。以此為基礎(chǔ),我們對(duì)BaMgF4晶體的倍頻與和頻特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和計(jì)算。根據(jù)能量與動(dòng)量守恒關(guān)系,推導(dǎo)了I類(lèi)和II類(lèi)匹配方式下,其相位匹配角以及有效非線(xiàn)性系數(shù)的關(guān)系曲線(xiàn),并最后得到了其最佳位相匹配角。另外,在實(shí)驗(yàn)上采用Nb:YAG激光在BaMgF4晶體中進(jìn)行了I類(lèi)倍頻與和頻實(shí)驗(yàn),倍頻得到了最大轉(zhuǎn)換效率為1.4％的532nm諧波的輸出。通過(guò)和頻實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)到了非常微小

4、的355nm的諧波信號(hào),這是我們所知道的目前世界上利用BaMgF4晶體通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換的方法得到的輸出波長(zhǎng)最短的諧波信號(hào)。
　　第二,我們研究了BaMgF4晶體的三階非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)。用Z-scan的方法測(cè)量了其在400nm波長(zhǎng)光下的非線(xiàn)性吸收以及非線(xiàn)性折射率系數(shù)。把Ti:Sapphire激光器輸出的800nm光經(jīng)BBO倍頻后得到的400nm光作為激光光源,分別測(cè)量了BaMgF4晶體沿著三個(gè)晶軸偏振下的非線(xiàn)性吸收及折射率系數(shù),發(fā)現(xiàn)其都具