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伦振强:新型非线性光学晶体 BIBO 腔内倍频特性研究·1·

新型非线性光学晶体 BIBO 腔内倍频特性研究

(工程技术学院光电工程系光信息科学与技术伦振强)
(学号:2001303008)

内容摘要:本文结合文献报道,利用 SNLO 软件总结了 BIBO 晶体的宏观物理性质与非线性
光学性质,并对 BIBO 晶体进行了连续波和准连续波腔内信频实验,并与 LBO 晶体进行了比较,
证实了 BIBO 晶体具有良好的非线性光学性能。
关键词::BIBO,,相位匹配,有效非线性系数,1342nm 腔内倍频
教师点评:本论文在理论和实验上对新型高效的非线性光学晶体 BIBO 的腔内倍频特性进行
了系统的研究,获得了较好的理论和实验结果,并进行了相关的讨论。论文条理清晰,思路明确,
重点突出,是一篇优秀的毕业论文。(点评教师:杜晨林,副教授)

引言
在光信息存储、彩色复印、材料加工、原子吸收谱分析等诸多领域中,可见光激光器及紫外
激光器具有重要意义. 利用体块晶体、玻璃、薄膜等材料的非线性将Nd∶YAG等产生的近红外
激光进行频率转换,是得到此类激光光源的有效方法,从而开辟了非线性光学及其材料发展的新
领域。
非线性光学晶体与激光紧密相连,是实现激光的频率转换、调制、偏转和 Q 开关等技术的
关键材料。当前,直接利用激光晶体获得的激光波段有限,从紫外到红外谱区,尚有激光空白波
段。而利用非线性光学晶体,可将激光晶体直接输出的激光转换成新波段的激光,从而开辟新的
激光光源,拓展激光晶体的应用范围。

1、晶体性质
硼酸铋晶体(BiB3O6 ,缩写为 BIBO) 晶体是一种低对称性的非线性光学晶体,虽然早在 1962
年就已有 BiB3O6 晶相的报道,但是直到 1999 年才有可用于倍频性质测试的 BiB3O6 单晶出现,
尺寸为 20mm ×20 mm ×30 mm 。BiB3O6 晶体属单斜晶系,点群 2 ,空间群 C2 ,晶胞参量为 a = 0.
71204 nm , b= 0. 49949 nm , c = 0. 65078 nm ,β= 105. 6°。BiB3O6 晶体除了具有不潮解、物化性
能稳定、光损伤阈值高等特点之外,其显著优势是有效非线性光学系数( deff ) 比较大, 甚至高于
磷酸钛氧钾( KTiOPO4 , KTP) ,在1064 nm 的腔外倍频实验中其转换效率可达到近70 % 。此外,
BiB3O6 晶体的透光波段为 270~2600nm ,不仅可实现 1064 nm 的倍频,还可实现 1064 nm + 532
nm →355 nm 的和频,即通常所谓的 1064 nm 三倍频,这是磷酸钛氧钾晶体所力不能及的(其紫外
透过截止波长位于 350 nm 附近) 。BiB3O6 晶体的双折射率差较大,相位匹配波长随角度的变化
灵敏,因此不仅可用作高效的倍频、和频器件,而且在光学参变振荡(Opticalparamet ric oscillator ,
OPO) 等领域也具有一定应用前景。


2、1342nm 腔内连续波倍频实验
实验装置图
实验中,我们使用了折叠腔结构,以减少各种可能的腔内