選擇激光器合適晶體的方法

Crystal Angle Tilting

NLO晶體主要是按普通的晶體平面方向切割, 所以調(diào)動(dòng)n軸對(duì)提高轉(zhuǎn)換效率并沒(méi)有幫助. 然而在調(diào)動(dòng)m軸, 一般為打點(diǎn)面, 則有明顯的不同效果. 客戶(hù)們必須在轉(zhuǎn)動(dòng)m軸時(shí)加倍留意 . 

    最佳晶體尺寸和切割 

    當(dāng)選擇NLO晶體時(shí), 請(qǐng)盡量提供晶體的切割角度和尺寸. 不同的角度定向主會(huì)產(chǎn)生不同的非線(xiàn)性效果. 例如在I類(lèi)倍頻1064nm時(shí), BBO的切割角度為θ=22.8度和Φ=0度.備注:θ為光軸和通光方向的極角. 而Φ則是與X軸和通光方向在XY平面上的投影方位角.  

晶體中的坐標(biāo)圖(K為光入射方向)

對(duì)于晶體尺寸, 一般是分為寬度(W), 高度(H)和長(zhǎng)度(L), 常用寫(xiě)法是W×H×Lmm³. 晶體尺寸請(qǐng)小心設(shè)計(jì)因?yàn)閮r(jià)格和體積是成正比, 而且晶體長(zhǎng)度是直接影響轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵. 至于晶體高度(H), 激光光束直徑是為主要考慮因素. 最理想的高度是比光束直徑稍為大一點(diǎn)如長(zhǎng)1到2mm左右. 

晶體尺寸圖

當(dāng)設(shè)計(jì)理想晶體寬度時(shí), 光束寬度和可調(diào)波長(zhǎng)范圍為主要考慮條件. 如是一單向NLO過(guò)程,例如是倍頻532nm, 我們會(huì)選擇W=H. 但如是可調(diào)的廣闊波長(zhǎng)NLO過(guò)程, 在染料激光器中用BBO作倍頻440nm到660nm作例子, 晶體就需要從θ=36度調(diào)至θ=66.6度. 寬度(W)可由公式:H+2tan((66.6-36)/2)×L, 如設(shè)晶體高度(H)為4mm和長(zhǎng)度(L)為7mm, W則大約是8mm左右. 

    每一NLO晶體都有其標(biāo)準(zhǔn)作為激光倍頻時(shí)脈沖寬度長(zhǎng)于奈秒(ns)的長(zhǎng)度. 例如,BBO和KTP的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為7mm和5mm. 然而在OPO和OPA中,BBO所需要的長(zhǎng)度則為>12mm, 而在超快脈沖激光中的SHG和THG則要使用薄片晶體小于1mm.