紫外激光光源由于具有波长短、聚焦性能好、光子能量高、光点面积小、衍射效应小、分辨率高等优点,使其在加工、检测和生物等领域中都有着广泛的应用。目前针对全固态紫外激光器的研究,多是利用腔外二倍频及三倍频获得高峰值功率紫外激光输出,而传统的和频技术都是采用单块和频晶体进行频率变换,这在提高紫外光输出功率和转换效率方面还有一定的局限性,为此,本文提出一种双和频晶体进行和频获取紫外光的方案。基于这种方法,实验中采用Nd:YAG晶体作为增益介质,使1064nm基频光与其倍频产生的532nm绿光腔外通过双和频晶体进行相互作用,实现了高峰值功率的355nm紫外光输出。其主要研究内容可概括如下：(1)通过对比几种常见的倍频晶体,选取KTP晶体作为倍频晶体。以倍频相位匹配条件以及倍频转换效率方程出发,分析了KTP晶体倍频过程中倍频晶体最佳长度选取的影响因素,以及影响倍频转换效率提高关键因素。(2)通过对比几种常见的和频晶体,选取LBO晶体作为和频晶体。从和频三波耦合方程及其相位匹配条件出发,分析双LBO晶体和频的可行性。结合和频转换效率方程,模拟计算了单／双LBO晶体和频过程的最佳光子数配比、基频光光束发散角、LBO晶体中走离角对LBO晶体长度以及和频转换效率的影响。通过理论计算对比分析单／双LBO晶体和频方法产生355nm紫外激光和频转换效率的区别。(3)在单元技术理论分析基础上进行了实验研究,最终获得355nm紫外光输出最大单脉冲能量为44.28mJ,脉冲宽度为10.08ns,峰值功率达到4.39MW,而1064nm基频光到355nm紫外光转换效率达到18.2%。
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