7.1全固态激光器及其非线性光学频率变换技术

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PPLN
全固态激光器及其非线性光学频率变换技术
全固态激光器特点
全固态激光器就是半导体泵浦的固体激光器， 全固态激光器就是半导体泵浦的固体激光器， 英文为： Diodesolid英文为：Laser Diode-pumped solid-state laser，简写为LDP－ laser，简写为LDP－SSL ，或DPL ，或DPL 效率高 光束质量好 稳定性好 体积小、重量轻 可靠性好，易于维护
内腔倍频高功率绿光激光器
平均功率：110W 平均功率：110W 重复频率：1 30kHz; 重复频率：1~30kHz; 脉宽：wenku.baidu.com230ns 脉宽：<230ns 不稳定性: 不稳定性: <1.03% 03%
基于全固态激光器的激光电视
基于准相位匹配技术光学参量振荡
准相位匹配是在“ 准相位匹配是在“介电体超晶 中实现。所谓介电体超晶格 介电体超晶格， 格”中实现。所谓介电体超晶格， 是指在介电晶体中引入可与经典波 光波和声波） （光波和声波）波长相比拟的超周 期结构， 期结构，此种晶体也被称为光学超 晶格、声学超晶格或微米超晶格。 晶格、声学超晶格或微米超晶格。 通过调节超晶格的倒格矢， 通过调节超晶格的倒格矢，即调节 超晶格的周期， 超晶格的周期，可以弥补由于折射 率色散而产生的波矢失配， 率色散而产生的波矢失配，这就是 准相位匹配” “准相位匹配”。
ω1 +ω2 +ω3 −ω4 + ω5 = ωsig
ωsig
波矢量必须满足
r r r r r r k1 + k 2 + k3 − k 4 + k5 = k sig
当这两个条件同时满足时，我们 就认为其满足了相位匹配条件 （Phase-matched）
倍频过程中的光子转换
光子能量
Energy
ω1 +ω1 = ωsig ⇒ ωsig = 2ω1
典型全固态激光器
半导体 激光器
典型全固态激光器结构
全固态激光器的的技术发展
Rod
Slab
Disk Fiber
非线性光学频率变换技术
在非线性晶体中，如果注入的泵浦光足够强， 在非线性晶体中，如果注入的泵浦光足够强， 就会发生一系列的非线性效应。 就会发生一系列的非线性效应。
非线性过程中的光子
光子能量必须满足
波矢量 r r
ω1 ω1
ωsig
2ω1 ⇒ 2 n(ω1 ) = n(2ω1 ) c0 c0 相位匹配条件
r k1 + k1 = k sig
ω1
r k1
r k1
n(ω1 ) = n(2ω1 )
r k sig
最早的倍频实验
P.A. Franken, et al, Physical Review Letters 7, 118 (1961)