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全固态激光器在国防军事、激光加工、医疗卫生、信息处理、生物和化学等领域有着广泛的应用。利用非线性光学晶体,可以实现固体激光器从红外波段到紫外区域的激光输出。因此,对于非线性光学晶体光学特性的研究便成为一个重要的课题。本文围绕多种非线性光学晶体(KTiOPO4,β-BaB2O4,LiB3O5,CsB3O5和CsLiB6O10)的弱吸收特性和抗激光损伤能力进行了研究,主要工作如下:
1、不同方法生长的KTP晶体弱吸收特性研究。
首次较为系统地对传统助熔剂法生长、液相法合成原料助熔剂法生长、K8P6O19-PbO助熔剂体系生长以及水热法生长的KTP晶体,在1064nm和532nm两种泵浦激光条件下的弱吸收特性展开研究。研究发现采用液相合成法或者采用K8P6O19-PbO助熔剂体系均能在一定程度上有效改善KTP晶体的光学质量;水热法生长的KTP晶体光学质量最好,能够有效抗灰迹。
2、LBO族晶体弱吸收特性与晶体本征结构关系研究。
在1064nm泵清光条件下,首次对LiB3O5(LBO)、CsB3O5(CBO)和CsLiB6O10(CLBO)三种硼酸盐晶体沿各自[100]、[010]和[001]方向的弱吸收特性进行研究,结果表明对于不同晶体的相同晶轴方向,三种晶体的体弱吸收值各不相同;而对于同种晶体的不同晶轴方向,其体弱吸收值也各不相同。结合晶体的结构特点,分析发现弱吸收特性与B-O结构所围成的空隙面积存在一定关联性,即空隙面积越大,体弱吸收值越大。
3、非线性光学晶体激光损伤研究。
自行设计并搭建了一套非线性光学晶体激光损伤阈值(1064nm,532nm)评价系统,对不同方法生长的KTP晶体表面激光损伤进行了研究,结果表明水热法生长KTP晶体的表面激光损伤阈值高于助熔剂法生长的KTP晶体;另外,对β-BaB2O4(BBO)晶体和三种LBO族晶体的体内激光损伤展开了研究,结果表明四种晶体的激光损伤阈值大小关系为:LIDTLBO>LIDTBBO>LIDTCBO>LIDTCLBO,并分析导致其抗激光损伤能力差异的主要原因;此外,研究发现晶体弱吸收特性和激光损伤之间具有一定关联性,即体弱吸收值越大,体内激光损伤阈值越小。