KDP晶體非共線非臨界倍頻技術研究.pdf

1、作為慣性約束核聚變的驅動器，強激光的傳輸會引發(fā)顯著的非線性效應，會造成光學元件的損傷，從而對強激光系統(tǒng)的運行和性能發(fā)揮有較大的限制。研究表明，短波長的激光對石英玻璃的損傷能力遠比長波長激光的損傷能力要大，因此在大型強激光系統(tǒng)中，例如美國點火工程NIF系統(tǒng)，對紫外波段的三倍頻光進行聚焦以實現(xiàn)點火的過程中，可能會打壞聚焦透鏡或是對系統(tǒng)的其它光學元件造成損傷。針對上述問題，本論文提出預聚焦的方案及非共線非臨界的相位匹配構型。
　　預聚焦

2、是指將入射基波與二次諧波先經過聚焦透鏡進行預聚焦，然后再經過倍頻晶體，從而使和頻產生的三次諧波在沒有聚焦透鏡的情況下實現(xiàn)自動聚焦，克服了高功率紫外激光損壞聚焦透鏡的問題。而要實現(xiàn)預聚焦，則要求倍頻晶體有較大的角度帶寬。共線情況下非臨界的相位匹配具有角度帶寬大、有效非線性系數大以及沒有走離效應的優(yōu)點。但不同晶體、不同匹配類型的非臨界相位匹配所對應的基波波長值也不同。對于NIF系統(tǒng)而言，其基波工作波長為1053nm，而KDP晶體和頻I型非臨

3、界位相匹配的對應基波波長為738nm。
　　為此，本論文提出非共線非臨界的相位匹配構型，即在非共線相位匹配的情況下，將和頻光的波矢方向設定在與光軸垂直的方向上，以實現(xiàn)類似共線非臨界匹配的大角度帶寬。該構型對入射基波的波長沒有限制，不需要通過調節(jié)晶體的摻雜比例和溫度等手段使基波波長向特定波長靠近。本文對非共線非臨界相位匹配具有大角度帶寬這一機制進行了理論上的闡釋，同時對非共線情況下的有效非線性系數、角度帶寬、三波耦合和頻光的轉換效率