2-77  用KDP晶体串接增加THG接受带宽的研究

季来林  朱  俭  马伟新  詹庭宇

近年来，高功率宽带激光3次谐波转换技术倍受关注，其中晶体串接方案比较诱人，它无需对传统光路做大的改动，只需在原3次谐波转换系统后再串接一块KDP晶体即可实现。

晶体串接THG光路布局见图1。第一块晶体为倍频晶体；第二块为混频晶体，设其厚度为l₁、相位匹配失谐量为Δk₁；在其后方串接第二块混频晶体，设其长度为l₂、相位匹配失谐量为Δk₂。对串接三倍频过程的耦合波方程采用数值解法，比较转换效率相对于单块晶体和串接晶体系统相位匹配失谐角的变化，结果见图2。q 为光束入射到整个3次谐波转换系统时偏离最佳位置的角度，相当于光轴与晶体表面法线的夹角，h 为3次谐波转换效率。

由图2两图可见串接晶体的接受角宽要远大于单块晶体，同时转换效率仍保持很高。接受角宽的增大等价于系统接受的带宽增大，两者之间基本成正比关系(-1.6 mrad等效于1 nm)，从图2中可看到串接晶体的接受角宽至少增大了3倍，对应其接受带宽也同样增加3倍，因此利用晶体串接可有效改善3次谐波转换系统的接受角宽和带宽，其高效3次谐波转换带宽大于0.3 nm，能够满足SSD等技术对激光带宽的要求。

为了更好地验证上述理论方案，还设计了大口径晶体方案，准备在下一阶段展开，希望通过这些工作能够为“神光”-Ⅱ升级和以后的PW激光器做好技术准备。