04--KTP 晶体能量损伤阈值的实验研究.pdf

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第 27 卷第 12 期 2 2 中国激2 2 光 V ol. A 27, N o. 12
2000 年 12 月 CH INESE JOU RNAL O F LA SER S D ecember, 2000
KT P 晶体能量损伤阈值的实验研究
王长山张军许凤明邵中兴
(中国科学院长春光机所长春 130022)
提要给出了 KTP 晶体在 10 ns~ 10 m s 不同脉冲宽度的N d YA G 激光作用下的能量损伤阈值。
参考前人的工作, 得到了 KTP 晶体在 1 ns 到CW 激光作用下的能量损伤阈值曲线。其结果为在各
种不同脉宽下使用 KTP 晶体获得最佳非线性转换而可能实现的功率密度提供了参考依据。
关键词 KTP 晶体, 能量损伤阈值, 最佳非线性转换
1 引言
KTP 晶体是目前使用最普遍的非线性晶体材料之一[1, 2 ]。特别是倍频N d YA G 激光器获
得绿光输出, KTP 晶体几乎是最佳倍频材料[3~ 5 ]。为了获得最佳非线性转换效率, 在晶体材料
上聚焦非常高的功率密度是非常有效的手段。限制获得高功率密度的主要因素之一是晶体材
料的损伤阈值。损伤阈值不仅与材料生长方式“水热法”( , H ydrothermal grow n 和“助溶剂法”,
F lux grow n) 有关, 而且与生长质量(材料内部缺陷等) 有关。在纳秒级脉冲宽度的激光作用下,
已经测得[1, 6 ] 水热法生长的 KTP 晶体损伤阈值< 1 GW cm 2, 一般地约为 500 MW cm 2; 助溶
剂法生长[4 ] 的为几个至十几个 GW cm 2。实际上, 晶体材料的损伤阈值除与本身性质有关外还
与作用于材料上的激光持续时间有关。或者说, 不同脉冲宽度的激光作用到晶体上, 其损伤阈
值是不同的。
随着N d YA G 激光技术应用的发展, KTP 晶体经常可能被应用到各种脉冲宽度的激光
系统中。例如应用在声光调制的连续波或声光调制的长脉冲激光系统中。为了获得最佳非线
性转换, 提出了各种激光脉冲宽度下基波光聚焦限度问题, 也即 KTP 晶体的损伤阈值问题。目
前, 除纳秒级脉冲宽度下的 KTP 损伤阈值已报道较多外, 尚未见其他脉冲宽度下的 KTP 晶体
损伤阈值的详细报道。本文用 10 ns~ 10 m s 间各种脉冲宽度的N d YA G 激光器对水热法生长
的 KTP 晶体进行了损伤阈值实验, 获得了 KTP 晶体的损伤阈值实验数据。由于人们在实际工
作中考虑脉冲系统的激光能量更方便些, 因此, 为了使用和叙述方便, 本文称本实验结果为能
量损伤阈值。
2 实验条件
为获得 10 ns~ 10 m s 间不同脉宽的 N d YA G 激光, 实验中使用了两种不同类型的激光
国家自然科学基金(编号: 69637040) 资助项目。
收稿日期∶ 1999 05 19; 收到修改稿日期∶ 1999 07 02
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0901 中国激光 27 卷
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