3cm厚KDP晶体实现大口径高效率0.53μm倍频转换

本文主要探讨了大口径KDP晶体在高效率倍频转换中的应用。作者以一块3厘米厚的第二类KDP晶体作为研究对象，实验中采用了一束直径为42毫米、功率密度为0.27吉瓦每平方厘米的1.06微米激光作为驱动源。实验结果显示，在这样的条件下，0.53微米的倍频激光的外部能量转换效率达到了惊人的61.5%，这表明在高功率密度和大口径下，KDP晶体能够实现高效的非线性光学效应。 文章首先回顾了高功率倍频转换领域的研究现状，强调了转换效率受晶体长度、相位失配角和基波激光功率密度的影响。作者基于非线性光学方程进行了详细的理论计算，系统地分析了不同长度KDP晶体在这些参数变化下的效率特征。通过选择3厘米厚的KDP晶体进行实验验证，实验数据与理论预测的匹配良好，证实了理论模型的有效性。 理论部分深入探讨了影响倍频转换效率的多个因素，包括激光器的方向性、晶体质量、环境因素以及激光脉冲的时空分布。在小信号近似的前提下，作者发现转换效率与基波功率密度和晶体长度的平方成正比，与失配量有关。然而，对于高功率密度的情况，这一理论不再精确，需要进行数值计算来获得更准确的结果。 在理想化假设下，如入射光束为平面波、强度均匀、时间分布为高斯型以及整个光束具有相同的失配角，晶体反射损耗较小，作者简化了耦合波方程的分析。通过这样的简化处理，作者得以更深入地理解倍频转换效率的优化策略和限制条件。 这篇论文不仅展示了大口径KDP晶体在高功率倍频转换中的实验成果，还提供了重要的理论基础和优化策略，对于推动高效率非线性光学器件的研发和技术进步具有重要意义。