高通量条件下KDP晶体三倍频参数的优化

采用四阶龙格－库塔（Ｒ－Ｋ）数值计算方法，以Ⅰ／Ⅱ角度失谐和Ⅱ／Ⅱ偏振失配两种三倍频方案为例，给出了入射基频光为平面方波，功率密度５ＧＷ／ｃｍ２的情况下，ＫＤＰ晶体三倍频参数的优化结果。

整形脉冲高效三倍频的特性研究

采用具有大动态范围的Ⅰ/Ⅱ角度失谐和Ⅱ/Ⅱ偏振失配双倍频双混频技术方案,对整形脉冲的三倍频效率进行了数值模拟计算分析,并与单倍频单混频方案的结果进行了比较。数值计算结果表明,双倍频双混频方案比单倍频单频方案更利于整形脉冲的三倍频。

晶体面形畸变对三倍频转换效率的影响

在惯性约束聚变(ICF)领域,为了满足物理实验需求,需要采用短波长的紫外激光打靶。目前,国内外高功率固体激光装置普遍采用谐波转换的方式来获得三倍频紫外激光。高效的频率转换必须满足相位匹配条件,而晶体的反射面形畸变过大对准直精度和倍频效率均匀性都会产生不利影响。通过实验验证了晶体准直光斑的质量退化主要来源于晶体因夹持和重力导致的反射面形畸变,证明了改进晶体的夹持方式可以有效改善晶体面形,提高准直精度和准直光斑质量,并显著提升三倍频转换效率。

大动态范围高效率三次谐波转换的特性研究

根据激光核聚变 ( ICF)物理实验中整形脉冲对倍频器的要求 ,对高功率密度下的 KDP晶体 / 角度失谐和 / 偏振失配双倍频双混频两种高效三倍频方案进行了详细的模拟计算和对比分析 .结果表明 :该方案具有动态范围大、调节精度降低等优点 。

高功率高效率三次谐波二维数值模拟研究

对大口径、高功率情况下的三次谐波转换 ,选择 KDP晶体 Type / Type 匹配角度失谐的三倍频方案 ,并从非线性三波耦合方程组出发 ,采用离散傅立叶变换和四阶龙格 -库塔 ( R-K)积分方法 ,编制了二维模拟三次谐波转换的计算程序。计算了各种晶体厚度和不同失谐角条件下 ,二、三次谐波的转换特性和效率。并对入射基频光为六阶超高斯分布时的三倍频器进行了优化 ,三倍频转换效率达80 % 。

大口径快速生长KDP晶体三倍频性能研究

主要研究大口径KDP晶体的高强度三倍频性能。采用正交偏振干涉法测量了晶体的光轴均匀性分布，并在神光III原型装置上利用快速生长二倍频晶体开展了高强度三倍频实验，验证了折射率均匀性分布对三倍频效率和近场的影响。实验结果表明，大口径快速生长KDP晶体的三倍频性能基本上满足神光III装置的要求，但快速生长晶体的受激拉曼散射增益系数和激光损伤阈值等性能仍有待进一步考核。

点籽晶降温法快速生长大尺寸磷酸二氢钾晶体

大尺寸磷酸二氢钾(KDP)晶体在惯性约束聚变系统中主要用于制作变频及开关光学元件。在传统生长技术基础上,开展了点籽晶降温法大尺寸KDP晶体的快速生长技术研究,设计制作大型培养槽及载晶架,采用过热注种方式试验点籽晶生长,培育出尺寸50 cm×50 cm×41 cm的KDP大单晶,其(100)面生长速度稳定为15 mm/d。晶体在300～1 100 nm波段的透过光谱与常规生长的等同,影响晶体生长及光学品质的主要的金属杂质离子Fe3+,Cr3+,Al3+等含量少于10-6,晶体激光损伤基频阈值30 J/cm2,三倍频阈值达到8.6 J/cm2。

KDP晶体三倍频实验和分析

报道了ＫＤＰ晶体中的三倍频产生的实验研究，计算并比较了直接三倍频过程和级联过程对ＫＤＰ晶体三阶有效非线性系数的贡献。

两端支撑夹持结构参数对三倍频转换效率的影响

在高功率固体激光器的终端光学组件中,为了提升三倍频转换效率,对大口径薄型KDP晶体采取两侧支撑的夹持方法,并利用有限元分析软件建立了夹持系统的仿真模型。在此基础上,计算分析了晶体以不同倾斜角度放置时,支撑条数目和长度等夹持系统结构参数对晶体附加面形、相位匹配角及三倍频转换效率的影响。研究结果表明:晶体两侧支撑条总数为4时,大口径薄型KDP晶体附加面形的峰谷值和均方根值、晶轴变化的平均值和三倍频转换效率随支撑条长度的变化不大,且可获得理想的三倍频转换效率。解决了反复调试KDP晶体面形质量的问题而缩短了工程装校时间。

高强度三倍频实验研究

针对KDP晶体的TypeI+ TypeⅡ匹配方式的三倍频方案,采用理论模拟与实验研究相结合方式,从非线性耦合波方程组出发,编制了考虑衍射、离散、吸收和端面反射等物理因素的二维模拟计算程序.针对x、y方向均是六阶超高斯分布的入射基频光,功率密度在2～8 GW/cm2时,得到了TypeⅠ倍频晶体厚度11.8 mm、失谐角300 μrad,TypeⅡ混频晶体厚度9 mm、失谐角为0 μrad的优化参数,此时三倍频转换具有较大的动态范围和较高的效率. 在星光Ⅱ激光装置大厅建立了高强度三倍频实验研究平台,实验平台上基频光光束口径为Φ70 mm、功率密度为1～7 GW/cm2内可调、脉冲宽度约为0.8 ns.在实验平台上采用Φ100 mm能量卡计对基频光(1ω)、二倍频(2ω)和三倍频光(3ω)的能量进行测量,二、三倍频的外部转换效率可达60%以上;利用条纹相机对1ω光和3ω光的脉宽进行测量,脉宽变化基本为0.8 ns(1ω)和0.5 ns(3ω);采用512×512点阵的CCD对1ω光和3ω光的近场分布进行了对应测量,通过图像处理,得到描述光束质量的强度调制度和通量对比度值.基频光的远场发散角利用列阵相机进行监测,得到对应的1ω光光束发散角θ=0.3±0.06 mrad.在倍频晶体后5 m远处用哈特曼小孔阵列板测量基频光和三倍频光的波前分布,得其均方根(rms)分别为1.129 waves和0.425 waves.实验中,当入射基频光功率密度较高时,倍频晶体出现了明显的非线性自聚焦丝破坏现象.(OB11)

非线性光学材料

O437 2000042579用于ICF驱动器高效三倍频方案的分析=Analysis ofthe third harmonic generation schemes for ICFdrivers[刊,中]/秘国江,蔡邦维,杨春林,何钰娟(四川大学激光物理与化学研究所.四川,成都(610064)),魏晓峰,袁晓东,郑万国,袁静(中物院核物理与化学研究所激光技术工程部.四川,成都(610003))//激光技术.—1999,23(5).—304—308用数值计算方法对适用于ICF驱动器的Ⅰ/Ⅱ角度失谐和Ⅱ/Ⅱ偏振失配(在5.0