激光倍频晶体的研究现状分析讲解

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1、摘要:倍频晶体是近几年激光领域人们关注的热点之一，倍频晶体也随之发展起来。本文通过分析国内外各科研机构关于光纤激光器的倍频实验，指出各种常用倍频晶体的优点和缺陷，对未来使用倍频晶体的实验具有指导和参考价值。关键词：倍频晶体；激光器；相位匹配Abstract:Fiberlaseristhefocusofattentionofthepeopleinrecentyears.SHGalsowillbedeveloped.Basedontheanalysisofthescientificresearchinstitutionsathomeanda

2、broadonthefrequencyfiberlaserexperiment,thepaperpointedoutthatvariouscommonlyusedSHGadvantagesandshortcomings,givenguidanceandreferenceforthefutureuseofSHGexperiment.Keywords:Frequency(SHG;Fiberlaser;Phase-matching目录摘要ⅠABSTRACTⅡ引言11实验研究仪器11.1光纤激光器及其结构11.2光纤激光器的倍频22倍频晶体的现

3、状分析22.1倍频晶体22.2PPLN晶体倍频输出绿光32.3PPLN晶体倍频输出可见光42.4PPKTP晶体倍频应用52.5PPLT晶体的倍频应用63结果与讨论74前景与展望94.1实验成果的应用94.2理论研究的应用10参考文献12引言近年来，关于自倍频晶休的研究工作取得了重大进展。自倍频晶体是将激光晶体和倍频晶体合二为一的一类晶体。迄今最主要的自倍频晶体有两种：掺钦和氧化锰的视酸铿和硼酸钦忆铝。自倍频晶体可用于直接产生蓝绿激光，其作用原理如下：用波长为650nm左右的红激光泵浦自倍频晶体，发生激光作用产生波长略大的近红外激光，同时

4、红外激光在晶体中倍频而产生绿激光。目前，可以得到的NMLN晶体的尺寸(10x10x20mm比NYAB晶体的尺寸(4x4x10mm大，但是NMLN用于产生绿激光时有两个缺点：(1NMLN的非临界相位匹配温度高，会引起热感应加宽和激光下能级的吸收，使阂值升高；(2增加MgO的掺杂量能降低相位匹配温度，但吸收损耗也同时增加了。所以，在高温下工作的NMLN至今只用于染料激光泵浦的系统中，输出lmW量级的绿光功率，二极管激光泵浦的NMLN还未见报道。二极管泵浦NYAB产生绿激光的系统已经研制成功，它与二极管泵浦激光器并通过KTP晶体倍频的系统相比

5、有下列优点：(1NYAB的吸收带宽比Nd:YAG的吸收带宽(在808.5nm处0.5nm宽得多；(2NYAB的受激发射截面比Nd:YAG的大或者差不多，但没有Nd:YAG所显示的浓度羚灭效应；(3用KTP倍频时需要一块四分之一波片来改变激光的偏振态，而在NYAB系统中不需要这种波片；(D只用一块NYAB晶体就能产生绿激光，有利于制成输出大功率绿光的微型激光器。1实验研究仪器1.1光纤激光器及其结构光纤激光器是用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，是在光纤放大器的基础上开发出来的。在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作

6、物质的激光能级“粒子数反转”，适当加入正反馈回路（构成谐振腔）形成激光振荡输出。发射激光的波长取决于纤芯掺杂不同的离子和反射面种类（典型的例子是布拉格光栅）。光纤激光器包括一盘双包层掺杂光纤，两个反射镜和一个泵浦源。泵浦源为单芯二极管激光器或二极管激光器阵列，或是一个小功率的泵浦光纤激光器。图1是单膜光纤激光器的结构示意图[1]。图1-1单膜光纤激光器的结构示意图1.2光纤激光器的倍频频率转换是一种扩大高功率激光器应用范围的有效技术，它利用光学介质在强辐射场下的非线性光学效应产生新的频率。利用非线性光学晶体实现光的频率转换以拓宽激光波长

7、范围，可以使激光获得更广泛的应用。随着激光技术的发展，包层光纤激光器能在很宽的频谱范围内提供高功率，大有取代半导体激光抽运固体激光器(DPSSL的趋势。固体激光器技术已经相对成熟，但是在小型化、柔性化方面光纤激光器有着固体激光器所不能比拟的优势，更重要的是光纤激光器更容易获得高光束质量的激光输出。近年来，倍频晶体制作工艺的完善，使得光纤激光器在非线性频率转换中的地位越来越重要。光纤激光器的准相位匹配技术通过改变周期性极化晶体的光栅周期来对角度匹配无法实现倍频的波段进行倍频，在科学技术和激光应用方面有着广阔的前景。例如，利用周期性极化的倍

8、频晶体对光纤激光进行倍频，已经实现了高转换效率的绿光输出[3]。2倍频晶体的现状分析2.1倍频晶体1961年，Franken和他的同事们发现，当红宝石激光束通过石英晶体时，能够产生两倍频该光束的紫外光。该发