非線性光學(xué)完整版本214048

AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程非線性光學(xué)----倍頻By:KarlZheng目錄非線性光學(xué)概述------------------------P3和頻效應(yīng)---------------------------------P5OPO（光學(xué)參量震蕩）---------------P7倍頻應(yīng)用---------------------------------P9倍頻晶體和倍頻效率------------------P10IPG光纖激光器倍頻構(gòu)思-------------P11AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語和頻效應(yīng)--SHGAFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語OPOAFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語非線形光學(xué)概述AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語KTP晶體Advantages:LargeNonlinearOptical(NLO)Coefficients

WideAngularBandwidthandSmallWalk-offAngle

BroadTemperatureandSpectralBandwidthHighElectro-Optic(E-O)CoefficientandLowDielectricConstant

LargeFigureofMeritforanOpticalWaveguideModulator

Nonhygroscopic,GoodChemicalandMechanicalPropertiesAFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語KTP晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語TransparencyRange:

350-4500nm,SeeTransparencyCurve

KTPTransparencyCurveRefractiveIndices:

Wavelengthnx

ny

nz

1064nm1.73771.74531.8297

532nm

1.77801.78861.8887

Therm-OpticCoefficients:

dnx/dT=1.1x10-5/oC

dny/dT=1.3x10-5/oC

dnz/dT=1.6x10-5/oC

SellmeierEquations:

n2x=3.0065+0.03901/(l2-0.04251)-0.01327l2

n2y=3.0333+0.04154/(l2-0.04547)-0.01408l2

n2z=3.3134+0.05694/(l2-0.05658)-0.01682l2linearOpticalPropertiesKTP晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語Phase-MatchableOutputRange:

492-1700nm

NLOCoefficients:

d31=2.54pm/V,d32=4.35pm/V,d33=16.9pm/V

d24=3.64pm/V,d15=1.91pm/Vat1064nm

deff(II)?(d24-d15)sin2fsin2q-(d15sin2f+d24cos2f)sinq

Electro-OpticCoefficients:

LowFrequency(pm/V)HighFrequency(pm/V)

g13

9.5

8.8

g2315.713.8g3336.335.0g51

7.36.99g42

9.38.8NonlinearOpticalPropertiesKTP晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語ApplicationsforSHGandSFGofNd:lasersKTPisthemostcommonlyusedmaterialforfrequencydoublingofNd:YAGlasersandotherNd-dopedlasers,particularlyatthelowormediumpowerdensity.ThefollowingTableliststhemajorNLOpropertiesofKTPforfrequency-doublingofNd:YAGlaser.

PMangle

q=90o,f=23.5o,

whereq&farepolaranglesreferringtoZandX.

EffectiveSHGcoefficient

deff

?8.3xd36(KDP)

Angularacceptance

20mrad-cm

Temperatureacceptance

25oC-cm

Spectralacceptance

5.6?-cm.

Walk-offangle4.5mrad(0.26o)

Opticaldamagethreshold

>450MW/cm2,(@1.06mm,10ns,10Hz)

LiNbO3晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語linearOpticalPropertiesTransparencyRange

420-5200nm

LiNbO3TransparencyCurveRefractiveIndices

ne=2.146,no=2.220@1300nm

ne=2.156,no=2.232@1064nm

ne=2.203,no=2.286@632.8nm

OpticalHomogeneity~5x10-5/cm

SellmeierEquations(linmm):

2o(l)=4.9048+0.11768/(l2-0.04750)-0.027169°c2

n2e(l)=4.5820+0.099169/(l2-0.04443)-0.021950°l2

LiNbO3晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語NonlinearOpticalPropertiesNLOCoefficients

d33=34.4pm/V

d31=d15=5.95pm/V

d22=3.07pm/V

EfficiencyNLOCoefficients

deff=5.7pm/Vor~14.6xd36(KDP)forfrequencydoubling1300nm;

deff=5.3pm/Vor~13.6xd36(KDP)forOPOpumpedat1064nm;

deff=17.6pm/Vor~45xd36(KDP)forquasi-phase-matchedstructure.

Electro-OpticCoefficients

gT33=32pm/V,

gS33=31pm/V,

gT31

=10pm/V,

gS31=8.6pm/V,

gT22=6.8pm/V,gS22=

3.4pm/V,

Half-WaveVoltage,DC

Electricalfield½z,light^z:

Electricalfield½½xory,light½½z:

3.03KV

4.02KVDamageThreshold

100MW/cm2(10ns,1064nm)

BBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語主要優(yōu)點?可實現(xiàn)相位匹配的波段范圍寬（409.6—3500nm）

?可透過波段范圍寬（190—3500nm）

?倍頻轉(zhuǎn)換效率高(相當(dāng)于KDP晶體的6倍）

?光學(xué)均勻性好

?高損傷域值（100ps脈寬的1064nm10GW/cm^2）

?溫度接收角寬（55℃左右）

BBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語主要應(yīng)用?

Nd:YAG和Nd:YLF激光的二,三,四,五倍頻

?染料激光的倍頻,三倍頻和混頻

?

Ti:Sappire和Alexandrite激光的二,三,四倍頻

?光學(xué)參量放大器(OPA)與光學(xué)參量振蕩器(OPO)

?氬離子,紅寶石和Cu-vapor激光的倍頻

?在全固態(tài)可調(diào)激光,超快脈沖激光,DUV激光等高、精、尖激光技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)領(lǐng)域BBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語主要性能：

BBO

是一種負單軸晶體，它的o-ray折射系數(shù)（no）要比e-ray（ne）折射系數(shù)大，可通過Selleimer方程來計算(λinμm):

no2=2.7359+0.01878/(λ2-0.01822)-0.01354λ2

ne2=2.3753+0.01224/(λ2-0.01822)-0.01516λ2

通過角度調(diào)諧可獲得I、II類的相位匹配，圖1是倍頻下的相位匹配角。

有效倍頻系數(shù)由下列方程式得出：

I類:deff=d31sinθ+(d11cos3φ-d22sin3φ)cosθ

II類:deff=(d11sin3φ+d22cos3φ)cos2θ

θ和φ分別指向極坐標(biāo)中的z(=c)和x(=a)

BBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語線性光學(xué)特性透光范圍189-3500nm折射系數(shù)

1064nm

532nm

266nmne=1.5425,no=1.6551

ne=1.5555,no=1.6749

ne=1.6146,no=1.75711熱光系數(shù)dno/dT=-9.3x10-6/℃

dne/dT=-16.6x10-6/℃BBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語非線性光學(xué)特性：

相位匹配輸出波長189-1750nm非線性光學(xué)系數(shù)d11=5.8xd36(KDP)

d31=0.05xd11

d22<0.05xd11電光系數(shù)γ11=2.7pm/V,γ22,γ31<0.1γ11半波電壓48KV(1064nm)損失閾值

1064nm

532nm5GW/cm2(10ns);10GW/cm2(1.3ns)

1GW/cm2(10ns);7GW/cm2(250ns)BBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語Nd:YAG激光器中的應(yīng)用

BBO晶體在Nd:YAG激光二、三、四倍頻上的性能優(yōu)異，是213nm光五倍頻的最佳選擇。二倍頻的轉(zhuǎn)換效率大于70％，三倍頻60％，四倍頻50％，213nm光五倍頻的輸出功率可達200mW。表1是Nd:YAG激光下BBO和KD*P的性能比較。表2是BBO從二倍頻到五倍頻的基本非線性光學(xué)特性比較。

BBO對高功率Nd:YAG激光腔內(nèi)倍頻的效果也非常理想。使用福晶防反射鍍膜BBO的聲光調(diào)QNd:YAG激光器腔內(nèi)倍頻可獲得15W平均功率的532nm光。使用600mW倍頻輸出的鎖模Nd:YLF激光器泵浦，Brewster斜角BBO腔外共振可輸出66mW的266nm的光。

表1.BBO和KD*P的諧波效果比較晶體1w(mJ)SHG(mJ)THG(mJ)4HG(mJ)5HG(mJ)BBO2201053918.556003501407020KD*P600270112.545/

LBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語主要優(yōu)點?

可透光波段范圍寬（160—2600nm）

?

光學(xué)均勻性好，內(nèi)部包絡(luò)少

?

倍頻轉(zhuǎn)換效率較高(相當(dāng)于KDP晶體的3倍）

?

高損傷域值（1.3ns脈寬的1053nm激光可達10GW/cm2)

?

接收角度寬，離散角度小

?

I,II類非臨界相位匹配（NCPM）的波段范圍寬

?

光譜非臨界相位匹配（NCPM）接近1300nm

LBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語主要應(yīng)用

?二倍頻方面:

1.醫(yī)用與工業(yè)用途的Nd:YAG激光

2.科研與軍事用途的高功率Nd:YAG與Nd:YLF激光

3.Nd:YVO4,Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦

4.紅寶石,Ti:Sappire與Cr:LiSAF激光

?三倍頻方面:

1.Nd:YAG與Nd:YLF激光

2.光學(xué)參量放大器(OPA)與光學(xué)參量振蕩器(OPO)

3.高功率1340nm的Nd:YAP激光的二,三倍頻LBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語光學(xué)及非線性光學(xué)特性

LBO屬負雙軸晶體，主軸X,Y,Z(nz＞ny＞nx)分別與結(jié)晶軸a,c,b平行。表2.給出了LBO晶體在不同波長下的折射系數(shù)。折射系數(shù)與波長的關(guān)系可用塞米爾（Selleimer）方程式表示如下(λ表示μm)：n2x=2.454140+0.011249/(λ2-0.011350)-0.014591λ2-6.60×10-5λ4

n2y=2.539070+0.012711/(λ2-0.012523)-0.018540λ2+2.00×10-4λ4

n2z=2.586179+0.013099/(λ2-0.011893)-0.017968λ2-2.26×10-4λ4

在1.064um光下，LBO晶體的有效SHG系數(shù)是KDP的3倍.點群mm2的LBO晶體的非零非線性（光學(xué)）極化率計算如下：

表2.主要折射系數(shù)波長(nm)nxnynz10641.56561.59051.60555321.57851.60651.62123551.59731.62861.6444d31=1.05±0.09pm/V

d32=-0.98±0.09pm/V

d33=0.05±0.006pm/V

LBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語

LBO的光損失閾值是常用無機非線性光學(xué)晶體中最高的。因此，它是高功率二次諧波發(fā)生器和其他非線性光學(xué)應(yīng)用的最佳選擇。表3將LBO與其他常用晶體在1.3ns1053nmNd:YLF激光下的光損傷閾值進行了比較。

表3.1053nm光損傷閾值晶體能量密度

(J/cm2)功率密度(GW/cm2)比率KTP

KDP

BBO

LBO6.0

10.9

12.9

24.64.6

8.4

9.9

18.91.00

1.83

2.15

4.10LBO晶體AFR市場內(nèi)部培訓(xùn)教程---貿(mào)易條件與術(shù)語室溫下LBO的SHG及T