1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
基于非线性耦合波方程分析了神光II升级系统中束匀滑技术对三次谐波转换过程的影响。模拟结果显示：400 μm焦斑所采用的连续相位板将引起1.4%左右的效率下降，近场对比度增加量约为0.02，均在可接受范围内；但当焦斑达到800 μm时将会引起 6%左右的效率下降，并导致近场对比度增加近0.05，无法兼容目前系统设计，必须进一步优化连续相位板设计方案；而谱色散匀滑技术引入光谱展宽达到60 GHz时将引起5%左右的效率下降，且会引发明显的时间纹波扰动；但是谱色散匀滑引入的空间角谱扫描并不会明显影响谐波转换效率，因此在高通量运行时，需要适当减小调制带宽以提高谐波转换效率和系统的稳定性。
非线性光学 束匀滑 三次谐波转换 高功率激光 光学学报
2013, 33(12): 1219002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所， 上海 201800
2 中国科学院上海激光等离子体研究所， 上海 201800
根据神光Ⅱ三次谐波转换中的各种现象，分析了晶体中高频周期相位调制的影响。目前国内大口径KDP晶体在中高频段存在强烈周期性相位调制，相位调制周期约20 mm，调制幅度约35 nm，导致三次谐波近、远场产生明显的强度调制，实验测得三倍频的近场周期条纹对比度在0.1~0.3之间，周期约12 mm，理论分析该周期相位调制导致光束下游元件产生自聚焦风险明显增大，并且会引起三倍频远场畸变分裂，可聚焦能力下降。中高频段的周期调制可能来自于晶体加工过程中真空吸附，需要进一步实验判断并在加工中消除周期性的相位扰动。
非线性光学 相位扰动 三次谐波转换 晶体加工
1 长沙学院 电子与通信工程系, 长沙 410003
2 湖南大学 计算机与通信学院, 长沙 410012
3 上海交通大学 物理系, 上海 200240
提出了一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频技术——组合激光工作模式（宽带激光与窄带激光混频）方案。数值模拟研究表明: 利用窄线宽钕玻璃激光脉冲，可以缓解宽频带激光谐波转换过程中群速度失配对转换效率的影响，从而提高宽带钕玻璃激光的转换效率；并且该方案可以与目前使用成熟的双和频晶体方案结合，从而能支持目前钕玻璃激光装置能达到的最大带宽约5 nm的高效三倍频（理论上效率达约80%）。
三次谐波转换 钕玻璃激光 组合激光模式 群速度失配 third-harmonic generation Nd: glass laser combination of lasers group-velocity mismatching 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3400
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Shanghai Institute of Laser Plasmas, China Academy of Engineering physics, Shanghai 201800, China
Phase mismatching for third-harmonic generation (THG) in barium metaborate (BBO) crystal is investigated in detail. Upon using BBO crystal in the Type I (oo→e) scheme, in the two independent planes (principal section of the crystal and the plane normal to principal section), when the input second-harmonic beam deviates from the expected direction, phase mismatching occurs and the angle deviation produces different effects on the conversion efficiency. We numerically simulate these two cases of phase mismatching and identify the relation between the conversion efficiency and the deviation angle in the air. The computational results indicate that the phase matching tolerance in the principal section is 0.2° (in the air), while the phase matching tolerance in the plane normal to principal section is 4.5° (in the air). After conducting a lab experiment, the results agree perfectly with the computational results, indicating that the deviation angle in the principal section has a greater effect on the conversion efficiency.
三次谐波转换 BBO 相位失配 非线性光学 190.0190 Nonlinear optics 190.2620 Harmonic generation and mixing 320.7100 Ultrafast measurements Chinese Optics Letters
2010, 8(6): 612
1 国防科学技术大学理学院,湖南 长沙 410073
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
基于非线性耦合波理论,对比分析了超短脉冲三倍频过程中不同的特殊群速度组合模式下的谐波转换特性（转换效率和带宽等）。利用分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta积分算法,对脉宽150 fs左右的超短脉冲在KDP晶体中的I类混频过程进行数值模拟,结果表明：三波包“不等速匹配”模式下的综合谐波转换性能（转换效率达到50%和转换带宽达到2 nm）整体要优于其他特殊群速度匹配模式;“三波包不等速”模式更有利于三波包间能量之间的耦合及转换。这一结论为进一步提高超短脉冲三倍频的转换效率及带宽具有理论指导意义。
非线性光学 三次谐波转换 群速度 超短脉冲
以分步离散傅里叶变换和四阶R－K法为基础，给出了解决激光三次谐波转换逆问题(即已知输出三倍频光场分布以及三次谐波转换器参数的情况下，求解输入基频光场分布)的方法，对三次谐波转换的逆问题进行了数值计算和分析，并讨论了逆算的初始光场条件对迭代计算次数及计算精度的影响。结果表明，对于设定的输出三倍频光场分布，可通过逆解三次谐波转换过程及数值迭代方法，求得相应的输入基频光场分布。
非线性光学 三次谐波转换 逆问题 迭代算法 数值模拟 位相调制 nonlinear optics third-harmonic generation inverse problem iteration method numerical calculation phase modulation
1 四川大学电子信息学院,四川 成都 610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
研究了以Ⅰ/Ⅱ类角度失谐设置方式下,高强度激光在KDP晶体中的谐波转换问题。采用了包括三阶非线性、离散及衍射等效应的谐波转换计算模型,详细讨论了在三阶非线性、离散和衍射等效应的情况下,相位扰动与三次谐波转换(THG)效率的关系,绘出了相应的关系曲线。结果表明,相位扰动会使三次谐波转换效率降低,谐波转换效率越高三倍频的调制越小,提高三次谐波转换效率可以抑制相位扰动对其产生的不利影响。
非线性光学 三次谐波转换 相位扰动 高强度激光 KDP晶体 三阶非线性
采用均方根(RMS)梯度表征的随机相位屏描述光束的低频相位噪声;用随机相位扰动描述中、高频相位噪声,建立了波前相位畸变模型。以Ⅰ/Ⅱ类角度失谐KDP晶体的高强度三次谐波转换为例,详细研究了三次谐波转换过程中,基频光和三倍频光的波前相位畸变之间的定量变化关系。分析了三次谐波转换过程对聚焦光斑形态的影响。研究结果表明,三倍频光的焦斑半径随着基频光低频相位畸变的均方根梯度增大而明显增大,且在均方根梯度较大时,三倍频光的焦斑半径几乎与基频光相近。
非线性光学 三次谐波转换 相位畸变 均方根梯度 焦斑
1 四川大学电子信息学院,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳,621900
在惯性约束聚变研究中,为了利用光谱色散进行光束匀滑以及抑制KDP晶体等大口径光学元件中的横向受激布里渊散射,通常需要对激光脉冲进行时间位相调制.详细讨论了高功率条件下KDP晶体Ⅰ/Ⅱ角度失谐三倍频方案中,时间位相调制对三次谐波转换效率和脉冲频谱的影响.研究结果表明,时间位相调制会导致三次谐波转换效率明显下降.
三次谐波转换 时间位相调制 群速度失配 转换效率
分别利用光强对比度和功率谱密度作为激光束的振幅调制和位相畸变的定量描述参量,研究了在高功率条件下,三次谐波转换过程对激光光束质量的影响,详细分析了基频光的光束质量与三倍频光光束质量的定量变化关系.
三次谐波转换 光束质量 振幅调制 位相畸变 光强对比度 功率谱密度
