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摘要：上世纪90年代以来,随着光刻技术、激光微加工、激光光谱、激光光化学合成等领域的快速进展,对于工作在200nm以下深紫外相干光源的需求越来越大。尤其是工作在这一波段的全固态激光器,由于其具有体积小、带宽窄、光束质量高等优点而吸引了全世界科学家们的广泛兴趣。作为实现深紫外全固态激光器(DUV-ASSL)的关键技术,能够输出深紫外相干辐射的非线性光学晶体始终是人们搜寻和关注的焦点。目前,BaMgF4晶体由于具有极短的紫外截止波长(125nm),并能够通过准位相匹配(QPM)的策略实现全透明波段频率转换,而被认为是最有运用潜力的候选者之一。本论文采取Maker条纹法测量了BaMgF4晶体的倍频系数。以LiNbO3晶体作为标样,分别测量了BaMgF4晶体倍频系数的三个独立非零张量元：d31=0.15pm/V、d32=0.36pm/V和d33=0.12pm/V。另外采取Ti:Sapphire激光和Nb:YAG激光作为泵浦在BaMgF4晶体内进行了倍频与和频实验,观测到了355nm的谐波输出,这是目前为止得到的由BaMgF4晶体输出的波长最短的谐波。本论文采取Z-scan法测量了BaMgF4晶体的三阶非线性系数。以Ti:Sapphire激光器输出的飞秒激光作为光源,分别测量了BaMgF4晶体沿着三个晶轴偏振下的三阶非线性折射率系数：n2,a=2.90×10-19m2/W、 n2,b=6.38×1019m2/W和n2,c=2.35×10-18m2/W。发现其具有较大的值,在深紫外非线性历程和全光开关等领域都具有较大运用。这是世界上首次报道的BaMgF_4晶体三阶非线性系数的测量值。此外采取飞秒激光聚焦的策略在BaMgF_4晶体内观测到了由自位相调制效应引起的超连续现象，并浅析了其与BaMgF_4晶体三阶非线性系数的联系。本论文计算了BaMgF_4晶体准位相匹配参数，并进行了电场极化，观测到了铁电畴反转现象。通过编程计算了BaMgF_4晶体的准位相匹配光栅周期、周期带宽、波长带宽、角度带宽等，为进行准位相匹配实验做好了论述准备。此外，采取标准的室温电场极化工艺对BaMgF_4晶体进行了极化实验，成功实现了BaMgF_4晶体的铁电畴反转。本论文最后对准位相匹配论述进行了扩展，提出了三维准位相匹配论述，设计了三种典型的非线性光子晶体，并预言了通过它们能够产生的新颖的非线性光学现象，进一步拓宽了准位相匹配的探讨领域。关键词：深紫外全固态激光器（DUV-ASSL）论文准位相匹配（QPM）论文BaMgF_4晶体论文非线性光学性质论文
摘要3-5
ABSTRACT5-7
目录7-10
第一章 综述10-34
1.1 引言10-12
1.2 位相匹配技术12-18
1.2.1 相位失配12-14
1.2.2 双折射位相匹配14-15
1.2.3 准位相匹配15-18
1.3 深紫外激光器18-21
1.3.1 准分子激光器19-20
1.3.2 全固态激光器20-21
1.4 深紫外非线性光学晶体21-25
1.4.1 KBBF 晶体21-23
1.4.2 BaMgF_4晶体23-25
1.5 本论文的贡献25-28
实验步骤56-583.3.3 实验结果及讨论58-61
3.4 BaMgF_4晶体中的频率转换实验61-64
3.4.1 400nm 波长二次谐波产生61-63
3.4.2 和频产生 355nm 波长激光63-64
3.5 本章小结64-67
第四章 BaMgF_4晶体三阶非线性效应探讨67-88
4.1 引言67-68
4.2 光致非线性折射率现象68-71
4.2.1 光克尔效应68-69
4.2.2 自聚焦效应69-71
4.3 用 Z-scan 法测量 BaMgF_4的三阶非线性系数71-81
4.3.1 Z-scan 测量技术原理71-75
4.3.2 实验装置及实验步骤75-77
4.3.3 实验结果浅析及讨论77-81
4.4 BaMgF_4晶体的自位相调制实验81-84
4.4.1 自位相调制原理81
4.4.2 实验装置及实验结果讨论81-84
4.5 本章小结84-85