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2015年推荐-单块非线性晶体高次谐波产生取得突破

2015-11-05

  博士研究生陈宝琴等在中国科学院物理研究所李志远研究员的指导下,利用啁啾结构非线性光子晶体具有宽带倒格矢分布的特点,首次实现宽带超连续高次谐波的产生,在单块晶体中实现了二到八次谐波的同时产生。相关的理论和实验工作发表在国际著名期刊Physical Review Letters [115, 083902 (2015)]上。

  课题组在沿光传播的方向,将负畴的宽度选为固定值,通过改变正畴的宽度来改变极化的周期,实现了啁啾结构的周期性极化铌酸锂晶体,并利用高压脉冲极化技术制备了1.6 cm长的实验样品。通过对啁啾结构中畴分布的位置函数进行傅里叶变换得到结构的倒格矢分布情况。理论分析表明,该具有啁啾结构的晶体具有多个宽带的倒格矢带分布,不仅能对高次谐波产生过程中各非线性过程的相位失配进行补偿,还能使入射中红外飞秒脉冲泵浦激光(基频光)的各波长成分都能参与到高次谐波产生的非线性过程当中,从而充分利用激光线宽内的各成分能量,显著提高非线性相互作用的强度,产生高亮度的高次谐波。

  课题组用中红外飞秒脉冲激光器进行实验,当中红外的飞秒激光进入啁啾结构的样品后,在输出端看到了一个非常亮的白光光斑,用光栅对输出光进行分光得到了0阶和-1阶的衍射光斑,充分反映了从啁啾结构样品输出的光具有超连续宽带的可见光分布。经仔细的分析和计算,得到晶体内部的转换效率约为18%(可见光波段400-800nm),远高于用强激光轰击原子气体和等离子体获得高次谐波的转换效率。实验结果表明,经过特殊的设计,高阶谐波的转换效率可远高于低阶谐波。

相关报道http://www.iphy.ac.cn/xwzx/kydt/201509/t20150902_4419956.html