●  非线性频率转换的激光光束合成技术

     我们建立激光光束合成技术,将激光的相干合成和非线性频率转换结合起来,将传统方法中先光束合成,再频率转换的两个过程,在倍频晶体中一步完成,不仅简化了实验装置,而且显著提高了激光的倍频效率和输出光束的质量。


图1 基于相位控制非线性频率转换的光束合成装置

     从飞秒激光器中发出的激光首先被分成多束,每束激光经过调制器中的对应像素,其相位可以在 之间连续调节。利用透镜将多光束聚焦到BBO晶体(Ⅰ类相位匹配, 5mm×5mm×2mm)中实现多束激光的相干合成和频率转换。
     利用此装置,我们获得了多项重要成果。
    (1)多光束合成倍频光的强度达到单光束倍频的数十倍。
    (2)实现了相干合成光强度的自由调节


图2 四束光相干合成输出光强度随其中一束光的相位改变曲线,其中(a)为实验测量结果,(b)为理论模拟结果

    (3)实现了相干合成光强度分布的自适应优化


图3 (a)优化前和(b)优化有后输出光束强度形状

     此研究的成果发表在国际知名光学期刊Optics Express后,立刻引起国内外专家的关注,英国物理学会(IOP)将其作为亚太地区物理学的重要研究进展与亮点予以报道。编辑评价此方法为获得高强度二次谐波激光的新手段,并指出:“These results have wide ranging applications where the desired frequency of the combined laser beam is different from that of the frequencies of the source beams.” 在此基础上我们改造了此装置,我们获得了多项重要成果。 
    (1)多光束合成倍频光的强度达到单光束倍频的数十倍。 
    (2)完善了光束合成的理论分析 



 

 
 
 
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