激光在疇反轉(zhuǎn)光學(xué)超晶格中的傳輸、控制和頻率變換研究.pdf

1、變的更加復(fù)雜。且近年來，隨著激光技術(shù)在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)發(fā)展中的作用越來越重要，對(duì)激光的強(qiáng)度、脈寬、波長(zhǎng)范圍等提出了更新、更高的要求。尤其是拓寬激光輸出波長(zhǎng)范圍，最常用、最有效的方法之一就是利用光學(xué)超晶格晶體的頻率變換技術(shù)。 本文根據(jù)鈮酸鋰光學(xué)超晶格材料的特有物理特性，即通過對(duì)其自發(fā)極化方向的改變，使其非線性系數(shù)和電光系數(shù)發(fā)生調(diào)制，通過對(duì)光學(xué)超晶格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)激光的偏振、強(qiáng)度、脈寬以及頻率等參數(shù)調(diào)諧。主要內(nèi)容如下： 1.晶

2、體疇反轉(zhuǎn)技術(shù)是光學(xué)超晶格制備的基礎(chǔ)。本文從鐵電晶體的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，揭示了晶體疇反轉(zhuǎn)過程的四個(gè)階段，并詳細(xì)討論了各個(gè)階段的機(jī)理。隨后介紹了實(shí)際的疇反轉(zhuǎn)晶體的制備過程，包括了周期和非周期的光學(xué)超晶格，并成功制備了非周期的光學(xué)超晶格。 2.在疇反轉(zhuǎn)晶體的電光效應(yīng)和非線性光學(xué)頻率變換的理論基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了在周期性極化鈮酸鋰(PPLN)內(nèi)同時(shí)包含偏振耦合和倍頻效應(yīng)的耦合波方程。數(shù)值模擬結(jié)果顯示在滿足準(zhǔn)位相匹配條件下，周期性極化鈮酸鋰晶體內(nèi)

3、偏振耦合和倍頻之間存在著競(jìng)爭(zhēng)，并分析了外加電場(chǎng)對(duì)晶體內(nèi)三個(gè)光波的偏振和強(qiáng)度的影響。且發(fā)現(xiàn)利用外加的另外一束光波，可以改變晶體內(nèi)原有的三個(gè)光波的能量耦合過程。通過對(duì)外加光波強(qiáng)度的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)光波的光強(qiáng)調(diào)制，起到光控光的效果。為了突破激光的工作波長(zhǎng)和晶體工作溫度的限制，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種非周期的光學(xué)超晶格，能夠同時(shí)滿足倍頻和偏振耦合的位相匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意波長(zhǎng)的二次諧波的振幅和偏振調(diào)制。 3.介紹了在非均勻光柵中用倍頻進(jìn)行脈沖整形

4、的原理，以及實(shí)現(xiàn)各種脈沖整形功能的光柵設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上我們小組提出了一種改進(jìn)的光柵設(shè)計(jì)方案，利用遺傳算法尋找一種最優(yōu)的光柵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮。為了減少上述方案中未考慮頻率成分對(duì)輸出壓縮脈沖的影響，將位相漂白效應(yīng)引入了光學(xué)超晶格結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，選用分層遺傳算法尋找最優(yōu)的光柵結(jié)構(gòu)分布進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻域上二次諧波的振幅和位相的調(diào)制，模擬結(jié)果顯示這種方法能夠有效的提高輸出超短脈沖的質(zhì)量。 4.飛秒激光脈沖頻率轉(zhuǎn)換中大的群速度失配會(huì)引起時(shí)域上的