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新型非线性光学晶体RbBe_2BO_3F_2的非线性光学特性研究

孙睿  
【摘要】:非线性光学晶体RbBe_2BO_3F_2(RBBF)是一种新型的,具有深紫外输出能力的非线性光学晶体,其光学性质的理论研究还未见报道。本文主要通过理论数值模拟计算研究了RBBF晶体的非线性光学性质,以及RBBF-OPO光参量激光器的光学参量性质的理论研究,以期对后期的实验工作进行指导。本文的主要研究内容包括: 一、根据能量、动量守恒定律和RBBF晶体的色散方程,对其倍频下的I类、II类相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和允许波长等参量进行了数值模拟计算和分析,并与KBe_2BO_3F_2(KBBF)晶体进行了比较。结果表明RBBF具有倍频输出深紫外激光的能力,且具有较小的走离角和较大的允许参量。同时对RBBF晶体的倍频转换效率进行了理论研究。泵浦光采用了平面波和高斯近似两种情况下的I类和II类相位匹配倍频的转换效率进行了数值计算。在平面波近似下,I类相位匹配倍频的转换效率最高可达100%,当偏振分量比为0.8时,II相位匹配倍频的转换效率峰值大约为78%。当泵浦光采用高斯光束入射时,I类相位匹配倍频的转换效率最高可接近70%,当偏振分量比为0.9064时,II类相位匹配时倍频的转换效率可达约80%。介绍了《KBBF族晶体参量计算软件》的特点、功能和使用方法。用户可以利用该软件计算KBBF族晶体倍频的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角、允许波长及转换效率。 二、对RBBF晶体的混频特性进行了理论研究。根据能量、动量守恒定律和RBBF晶体的色散方程,对其混频时的I类和II类条件下的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和允许波长等参量进行了数值模拟计算和分析,并与KBBF晶体进行了比较。通过计算和分析结果表明,RBBF晶体具备混频产生波长在200nm以下的深紫外谐波的能力,在I类相位匹配下最短输出三次谐波波长大约为160nm,在II(1)类相位匹配下最短输出三次谐波波长大约为187.7nm。和KBBF晶体相比,RBBF晶体虽然有效非线性系数较小,但其在走离角、允许角和允许波长都具有优势。 三、对RBBF晶体光参量振荡器的I类和II类相位匹配角度调谐进行了理论研究,并与KBBF晶体和CsBe_2BO_3F_2(CBBF)晶体进行了比较。通过计算和分析结果表明,在I类相位匹配条件下,当泵浦光波长为213nm和266nm时,RBBF晶体的调谐性较好;在II类相位匹配条件下,当泵浦波长为266nm和355nm时,RBBF晶体的调谐性较好。综合比较可知,RBBF晶体作为紫外波段的调谐晶体的性能不如KBBF晶体,但是要优于CBBF晶体。


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