新型光学晶体KABO的非线性频率变换特性.pdf

第32卷第4期光子学报Vol.32No.4

2003年4月ACTAPHOTONICASINICAApril2003

新型光学晶体KABO的非线性频率变换特性*

周城叶子青郑权钱龙生
(中国科学院长春光机所,吉林长春130022)

摘要简述了新型非线性晶体KABO的光学特性根据相位匹配角公式、非线性有效系数公
式、走离角公式和允许角公式,详细计算了KABO晶体倍频时的相位匹配角、非线性有效系数、倍
频时谐波走离角、允许角随波长变化的理论曲线特别是对LD泵浦掺钕的全固态激光器532nm
输出时,得到了KABO晶体采用I类相位匹配进行四倍频的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时
谐波走离角、允许角分别为:58.1、025410-12m/V、2.8、18233mrad!mm;并将该晶体与目前
可应用于紫外倍频的晶体比较,在考虑走离效应的情况下,研究了四倍频转换效率随KABO晶体
长度、基频光光斑半径的变化规律
关键词KABO晶体;四倍频;非线性频率变换
中图分类号TN248.1文献标识码A
群P321;对称性为D点群;单胞参量a=b=
0引言3
0.8530nm,c=0.8409nm;光学均匀性n<105/cm;
-12
当前获得紫外固体激光最直接的方法是对掺钕非线性光学系数d11=04810m/V;破坏阈值为
离子固体激光的近红外波进行腔内或腔外频率转1GW/cm2(1064nm,10nS);其Sellmeier方程为[6]
换,产生三次或四次谐波而采用非线性频率变换22
no=237888+001287/(-001980)-
方法获得紫外激光的研究主要集中在BBO[1]和
0016222(1)
[2]
CLBO晶体上但由于BBO晶体的紫外吸收较22
ne=217367+000947/(-001763)-
多,相位匹配的接收角和温度允许范围较小,走离角
0006712(2)
较大[3]这样不仅对大功率Nd∀YAG的四次谐波产
式中,n是o光的在晶体中的折射率,n是e光的
生的相位匹配条件要求比较严格,而且使高的倍频oe
折射率,是光的波长,其单位为m
转换效率和好的光斑质量不能同时获得CLBO晶
1.2倍频时的相位匹配曲线
体由于在室温下易吸收水分而潮解,以至于断裂[2]
根据NYe等人[6]给出的Sellmeier方程和能
这两种倍频晶体对于LD泵浦固体紫外激光器的产
量守恒定律及单轴晶体中三波相互作用的相位匹配
业化生产来说,都有局限性1998年,中国科学院福
条件[7],即
建物构所的叶宁等人首次报道了K2Al2B2O7
222
[4]2ne(2∀)[no(2∀)-no(∀)]
(KABO)晶体,该晶体具有较好的物理化学性sin!m=222(3)
[no(2∀)-ne(2∀)]no(∀)
质、相当高的光学均匀性、且其走离角和接收角与2222-1/2
[cos!m/no(2∀)+sin!m/ne(2∀)]=
CLBO非常接近、容易生长等优点,非常适合于
2-1{n(∀)+[cos2!/n2(∀)+
NdY∀AG激光的高次谐波,可能是最有希望实现实omo
22-1/2
用化的紫外倍频晶体[5]sin!m/ne(2∀)]}(4)
本文详细计算了KABO的相位匹配角,有效非式中,!m是相位匹配角,no(∀)是基频波o光
线性系数,倍频时的谐波走离角和允许角等参量,以在晶体中的折射率,ne(∀)是基频波e光的折射
及四倍频转换效率随KABO晶体长度、基频光光斑率,no(2∀)是倍频波o光在晶体中的折射率,

半径的变化规律ne(2∀)是倍频波e光在晶体中的折射率,式(3)是
#类相位匹配条件式是∃类相位匹配条件可
1KABO晶体的非线性特性,(4)
以得到KABO晶体倍频时的相位匹配曲线分别如
1.1光学性质图1和图2所示对基频波长为1064nm的光,
KABO晶体,化学式是K2Al2B2O7,是负单轴晶KABO晶体倍频时的#类相位匹配和∃相位匹配的
体;透光波段为180nm~3600nm;晶体结构为:空间相位匹配角分别为:!=28.0和!=40.7;四倍频的
#类相位匹配的相位匹配角为:!=58.1二倍频的
*国家863计划(No.8633071302)资助项目
Tel:[phone]最短基频波长分别为459.5nm和600.6nm这意味
收稿日期:20020618着利用KABO晶体倍频时,获得的最短波长为
386光子学报32卷

230.0nm,比KDP(260nm)、CLBO