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LBO晶体的倍频特性研究

作　者: 任清华
导　师: 王爱坤
学　校: 河北科技大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 非线性光学 LBO晶体数值计算倍频相位匹配有效非线性系数走离角相互作用长度
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

非线性光学频率变换技术一直是激光领域的研究热点,而倍频是其中最典型,应用最广泛的技术。LBO晶体是负双轴晶体,属于mm 2正交点群,具有较高的破坏阈值、较宽的允许角和较小的走离角,其I类和II类相位匹配范围都比较宽,是一种性能优异的非线性光学晶体。LBO晶体非线性较强,转换效率较高,是相关专业研究的热点之一。本文较全面地综述了国内外对LBO晶体的非线性性质研究现状。在此基础上,针对LBO晶体的倍频特性进行了理论研究和数值计算,取得的主要成果如下:1、从非线性电磁场理论出发,推导了双轴晶体的I类、II类和频转换效率公式。2、数值计算了LBO晶体基频光波长为1064nm的I类倍频相位匹配角。I类相位匹配角在第一象限的范围约为(34°～90°,0°～24°)。3、数值计算了LBO晶体基频光波长为1064nm的II类倍频相位匹配角。II类相位匹配角在第一象限的范围约为(0°～90°,45.5°～90°)。4、对LBO晶体基频波长为1064nm的I、II类倍频,数值计算了全匹配角范围内快、慢光的折射率,并数值计算了转换效率因子。计算结果显示:折射率的不同对转换效率的影响不大。5、数值计算了LBO晶体基频光波长为1064nm I类相位匹配下的有效非线性系数。I类倍频有效非线性系数的绝对值在匹配角约为(42.2°,56°)时有最大值,匹配角约为(90°,45.6°)时有次极大值,且最大值与次级大值近似相等。6、数值计算了LBO晶体基频光波长为1064nm II类相位匹配下的有效非线性系数。II类倍频有效非线性系数的绝对值在匹配角约为(0°,90°)时有最大值。7、由于在各向异性光学材料中每一光束都存在走离角,所以即使两基频光有相同的波矢方向,两者的能流方向也会出现偏离。两基频光能流方向的偏离直接决定着其互作用长度,因而影响倍频转换效率。数值计算了LBO晶体II类相位匹配下两基频光(波长为1064nm)的走离角、能流方向的夹角及互作用长度。在全匹配角范围内,1064nm慢、快两光间的夹角的范围是0°～1.0°。θ≈0°,φ≈90°时,夹角为0°;θ≈45°,φ≈55°时,最大夹角约为1 .0°。慢、快两基频光光斑线度相同时,波矢沿(θ≈5°,φ≈88°)方向入射时,其互作用长度最大。所得结果在技术方面对提高LBO晶体I类、II类相位匹配倍频转换效率具有重要指导作用。同时其研究、计算方法为同类非线性光学材料的光学性质的研究提供参考。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-19
  1.1 非线性光学的发展历程  11-12
  1.2 非线性光学材料研究进展  12-13
  1.3 LBO 晶体简介  13-17
    1.3.1 非线性光学晶体  13
    1.3.2 LBO 晶体的特性  13-17
  1.4 论文选题的背景及意义  17-18
  1.5 研究方法及内容  18-19
第2章基础理论  19-31
  2.1 非线性光学的基本理论  19-23
    2.1.1 非线性光学简介  19-20
    2.1.2 非线性光学效应  20-22
    2.1.3 非线性光学理论  22-23
  2.2 倍频理论  23-30
    2.2.1 共线倍频相位匹配  26-27
    2.2.2 相位匹配技术  27
    2.2.3 相位匹配方式  27-28
    2.2.4 相位匹配条件及相位匹配角  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章 LBO 晶体I 类和II 类相位匹配角及有效非线性系数的计算  31-43
  3.1 LBO 晶体相位匹配角范围计算  31-34
    3.1.1 I 类共线倍频相位匹配角  31-33
    3.1.2 II 类倍频相位匹配角  33-34
  3.2 LBO 晶体有效非线性系数的计算  34-37
  3.3 LBO 晶体1064 纳米、532 纳米快慢光全匹配角折射率的数值计算  37-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 LBO 晶体II 类相位匹配走离角及互作用长度的计算  43-49
  4.1 LBO 晶体II 类相位匹配走离角的计算及分析  43-46
  4.2 LBO 晶体II 类倍频相位匹配慢、快两基频光之间的夹角  46-47
  4.3 互作用长度的计算  47-48
  4.4 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-54
攻读硕士学位期间所发表的论文  54-55
致谢  55

LBO晶体的倍频特性研究

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