热致BBO相位失配对266nm紫外激光转换效率影响的研究

摘要

266nm紫外激光因其具有波长短、衍射效应小、单光子能量高、分辨率高等优点，在激光加工、医疗、精密检测等领域中有着广泛的应用。在使用非线性晶体四倍频获得266nm紫外激光的过程中，非线性晶体吸收部分光能量，引起晶体内通光方向温度升高，破坏了BBO晶体内相位匹配条件导致相位失配，从而影响了266nm紫外激光的输出功率和转换效率。本论文通过理论分析和实验验证两方面研究了热致相位失配对266nm紫外激光转换效率的影响。主要研究内容包括以下几方面:
　　(1)依据热传导理论，分析四倍频BBO晶体内热物理过程，建立了晶体因吸收能量引起内部温升，形成温度分布的物理模型及数学模型，运用MATLAB软件模拟了四倍频BBO晶体内温度分布以及不同条件对温度分布的影响。
　　(2)针对晶体内温度分布，分析了四倍频BBO晶体内相位失配过程，建立了晶体倍频过程中因吸收能量内部温度变化引起相位失配的物理模型和数学模型，模拟了晶体内相位失配分布。在此基础上结合倍频理论，分析了BBO晶体内温升导致的相位失配对266nm紫外激光转换效率的影响，模拟了不同束腰半径及532nm基频光功率下转换效率的变化。
　　(3)基于上述对热致BBO相位失配影响266nm紫外激光转换效率的模拟分析，搭建了266nm紫外激光实验平台，并进行了相关实验研究。注入重复频率10kHz，脉宽为19ns的532nm光功率0.97W时，最终获得266nm紫外激光输出0.04W，绿光→紫外光转换效率为4.12％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 266nm紫外激光器的应用与发展

1．2 非线性晶体内温度分布研究方法

1．3 热致相位失配对转换效率影响的研究现状

1．4 本论文研究内容

第二章 四倍频BBO晶体内温度分布理论分析

2．1 四倍频BBO晶体内热物理过程分析

2．2 四倍频BBO晶体热传导方程建立

2．3 四倍频BBO晶体内温度分布数值分析

第三章 热致BBO相位失配影响266nm紫外激光转换效率理论分析

3．1 四倍频BBO晶体内温度变化引起相位失配物理模型

3．2 四倍频BBO晶体内相位失配数值模拟

3．3 热致BBO相位失配对266nm紫外激光转换效率影响理论分析

3．4 热致BBO相位失配对266nm紫外激光转换效率影响数值模拟

第四章 热致BBO相位失配对266nm紫外激光转换效率影响实验研究

4．1 266nm紫外激光实验装置

4．2 266nm紫外激光实验研究

结论

致谢

参考文献