高功率紫外光学材料在强激光加载下的非线性光学性质研究

摘要

KDP晶体是一种性能优异的非线性晶体，被广泛的应用于电光调制、激光的频率转换等方面。强激光作用会导致非线性吸收和自聚焦效应的产生，这在一定程度上不利于KDP晶体损伤阈值的提升。Z扫描方法具有操作简单精度高的特点，是研究材料的非线性光学性质的一种方法。 本文利用皮秒Z扫描技术研究了KDP和DKDP晶体的非线性吸收和非线性折射与样品厚度和激光波长及能量的关系；对杂质离子引起的非线性吸收与晶体损伤之间的关系做了研究，同时也研究了泵浦光作用下KDP晶体的非线性光学效应，其主要研究工作和结果如下： （1）基于薄介质和厚介质的Z扫描理论，研究了样品厚度、激光波长和光功率密度对KDP晶体非线性光学性质的影响。结果表明：在相同的光功率密度下，厚样品表现出更强的非线性吸收和折射；短波长更容易诱导晶体非线性效应的产生，355nm和532nm波长KDP晶体表现出明显的反饱和吸收和自聚焦效应，双光子吸收是非线性吸收的主要机制；1064nm波长KDP晶体并未表现出非线性光学性质。 （2）研究了KDP晶体中的杂质离子与非线性吸收和损伤阈值的关系，也对点籽晶法生长的KDP晶体不同生长部位和DKDP晶体中不同氘含量切割方向和对晶体非线性光学性质的影响进行了研究。结果表明：杂质离子含量越多KDP晶体的非线性吸收越明显，相应的损伤阈值也更低；点籽晶法生长的KDP晶体其非线性光学性质：Z向大于Ⅱ类切割方向，柱面区大于锥面区；DKDP中非线性光学性质随着氘含量的增加而减小。 （3）采用泵浦激光加载，研究了不同发次355nm纳秒激光辐照对532nm皮秒激光作用KDP晶体的非线性光学性质的影响，同时研究了纳秒-皮秒激光同步加载下KDP晶体的非线性。结果表明：随着纳秒激光辐照发次的增加和通量的增加，KDP晶体均表现出更强的非线性吸收，而非线性折射变化不明显。

目录

第一个书签之前

1　绪论

1.1　研究背景

1.2　KDP、DKDP晶体简介

1.3　KDP、DKDP晶体的激光诱导损伤

1.4　三阶非线性光学效应

1.5　KDP、DKDP晶体非线性光学性质的研究现状

1.6　本论文的主要研究内容及创新点

1.6.1　主要研究内容

1.6.2　论文的主要创新点

2　实验与表征

2.1　实验样品参数

2.2　表征

2.2.1　透过率/吸收光谱测试

2.2.2　ICP-MS质谱

2.2.3　Z扫描测试方法及原理

3　激光参数与样品厚度对非线性效应的影响

3.1　薄KDP样品的非线性性质与波长和能量的关系

3.1.1　KDP晶体的透过率测试

3.1.2　355nm波长KDP晶体的非线性性质研究

3.1.3　532nm波长KDP晶体的非线性性质研究

3.1.4　1064nm波长KDP晶体的非线性性质研究

3.2　厚KDP样品的非线性性质与波长和能量的关系

3.2.1　355nm波长KDP晶体的非线性性质研究

3.2.2　532nm波长KDP晶体的非线性性质研究

3.2.3　1064nm波长KDP晶体的非线性性质研究

3.3　本章小结

4　杂质离子与切割方向对非线性效应的影响

4.1　杂质离子与KDP晶体非线性吸收和损伤的关系

4.1.1　样品参数

4.1.2　紫外-可见吸收光谱

4.1.3　ICP-MS质谱

4.1.4　KDP晶体的非线性光学性质

4.1.5　KDP晶体的体损伤阈值测试

4.2　不同氘含量DKDP晶体的非线性性质研究

4.2.1　DKDP晶体的透过率测试

4.2.2　DKDP晶体的非线性光学性质研究

4.3　不同切割方向和部位KDP晶体的非线性性质研究

4.3.1　透过率测试

4.3.2　非线性光学性质研究

4.4　本章小结

5　泵浦光加载下KDP晶体的非线性性质研究

5.1　辐照条件KDP晶体的非线性性质

5.1.1　实验光路及样品参数

5.1.2　非线性光学性能测试

5.2　同步加载条件KDP晶体的非线性性质

5.2.1　透过率测试

5.2.2　非线性光学性质研究

5.3　本章小结

结　　论

致　　谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文