基于基频放大的紫外皮秒355 nm输出效率提升系统

在腔外和频获得紫外355 nm皮秒激光输出的过程中,和频晶体的长度是影响转换效率的重要因素.和频过程的激光输入参数和晶体吸收系数都会影响和频晶体的最适长度选取.目前缺乏对于腔外和频产生紫外355 nm激光过程中输入激光光子数配比以及晶体吸收对于和频晶体最适长度影响的研究.本文基于三波耦合方程进行了理论推导和数值模拟,讨论了不同入射条件下最高和频效率的稳态解,分析了不同光子数配比以及LiB3O5晶体吸收对于最适和频晶体长度的影响,提出了放大基频光同时缩短晶体长度并提高转换效率的方案.在该方案中,将1064 nm皮秒基频光在倍频产生532 nm二次谐波后进行分离放大,再与532 nm倍频光在LiB3O5晶体内进行和频,从而产生紫外355 nm皮秒激光输出.模拟结果表明,通过基频放大改变和频过程中的光子数配比,可以缩短取得最高转换效率的和频晶体最适长度,同时减少和频晶体对于355 nm激光的吸收和走离影响,输出功率较传统方案提升40%以上,从而获得了高效率紫外355 nm皮秒激光输出.