研究了中心对称晶体中的三阶非线性频率转换, 并在这类晶体中实现了紫外激光的有效输出.确定了负单轴晶体的相位匹配角公式及相应的相位匹配角.选择带有离域共轭π键的冰洲石晶体和α-BBO晶体进行实验.以飞秒激光作为基频光, 在Ⅱ类相位匹配方式下, 利用α-BBO晶体获得了最高单脉冲能量为37.6 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为2.5%; 利用冰洲石晶体获得了最高单脉冲能量为19.3 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为1.25%.该研究验证了利用中心对称晶体的三阶非线性效应直接获得紫外激光的可行性和获得深紫外激光的可能性, 为紫外非线性晶体的探索和深紫外激光的研究提供参考.

从Sellmeier 方程出发得到了BBO 晶体在1550 nm 波段具有波长不敏感的性质，因此BBO 晶体可用于掺铒光纤锁模激光器的宽带倍频。采用分布傅里叶方法对倍频耦合波方程进行了数值求解，得到了不同功率密度以及不同脉宽基频光的情况下倍频效率和转换带宽随晶体长度的变化关系，提出了晶体最佳长度的选择标准。与小信号近似的选择方法相比，该方法的适用范围更广，可用于不同功率密度情况下的晶体长度选择。

报道了一种半导体激光列阵侧面泵浦Nd：YAG四倍频266 nm全固态紫外激光器，采用Z型腔结构，Ⅰ类临界相位匹配LBO和BBO晶体分别作为二倍频晶体和四倍频晶体。在调制频率为5 kHz时，最终获得了2.1 W的266 nm紫外激光输出，单脉冲能量420 μJ, 绿光到紫外激光的转换率为13.13%，在相同的泵浦功率下利用V型腔结构仅获得305 mW的266 nm紫外激光输出。

利用KTP晶体和BBO晶体,进行了激光二极管泵浦的Nd:YVO4声光调Q激光脉冲四倍频实验。在不同绿光功率入射时,获得光束的束腰半径和紫外转换效率的依赖关系:当绿光功率为1.10 W,束腰半径为12.4 μm时,得到了210 mW的准连续266 nm紫外脉冲输出,四倍频转换效率为19.1%。实验还对紫外远场光斑分别在o光振动面和e光振动面内进行分析,指出了BBO晶体在该两平面内不同的倍频接受角是造成椭圆形紫外光斑和主光斑附近明暗条纹的主要原因。

对高强度超短脉冲单块BBO晶体产生三倍频的过程进行了理论及实验研究。定量分析入射基频光强度、晶体厚度、晶体失谐角和方位角等因素对三倍频光转换效率和时间波形的影响,并对实验参数进行了优化。针对脉冲宽度100fs、带宽25nm、中心波长810nm、能量为6mJ左右的超短脉冲基频光,采用单块BBO晶体开展了三倍频实验研究,获得了0.8%的三倍频转换效率,并对实验结果进行了分析。在此基础上,进一步提出了提高单块BBO晶体超短脉冲三倍频转换效率的改进措施。

对BBO晶体Ⅰ类相位匹配倍频过程和KTP晶体XY平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程进行数值模拟,结果表明:Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配倍频过程,都可通过引入适量的相位失配量实现稳定倍频输出;随着相位失配量的增大,实现稳定倍频输出所需的晶体长度都变小,倍频稳定输出起伏变小,倍频转换效率有不同程度的下降;相对于XY平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程,BBO晶体的Ⅰ类相位匹配倍频过程对相位匹配偏离角更敏感,且稳定输出时倍频转换效率更低.

报道了一种声光调Q激光二极管抽运Nd:YVO4晶体腔外五倍频213 nm深紫外全固态激光器。实验上分别利用KTP和两块BBO晶体产生532 nm倍频绿光,266 nm紫外四倍频以及基波与四倍频的混频,实现了从Nd:YVO4近红外激光到213 nm深紫外激光的频率变换。在10.3 W抽运功率下,获得平均输出功率3.1 mW,脉宽7.5 ns的213 nm深紫外激光输出。

报道了通过自发参量下转换产生单光子态的实验研究,使用中心波长425 nm的飞秒脉冲泵浦Ⅰ类非共线相位匹配的BBO晶体,在实验上得到单光子计数率为2.978×10-4,并分析了实验中的相关问题.

The noncollinear optical parametric amplification of BBO (β-BaB2O4) type-Ⅱ phase matching is theoretically investigated. The phase matching angle is calculated under different noncollinear angles. It shows that BBO type-Ⅱ phase matching has very narrow bandwidth in the simulation of the gain spectrum, which is confirmed in the numerical calculation of the parametric bandwidth. The dependence of the parametric conversion efficiency on the crystal length is simulated. The effects of the non-synchronization of the pump-pulse and signal-pulse and the shape of the incident signal-pulse on the parametric conversion effciency are also discussed. The parametric conversion efficiency has a maximum of 25% corresponding to the optimized crystal length and synchronization. The results indicate that BBO type-Ⅱ phase matching has very narrow parametric bandwidth and gain bandwidth. The approach is useful to the study of the narrow band optical parametric amplification. It also makes BBO crystal more useful in the optical parametric amplification.