1. 实验负责人：
2. 小组成员：

• *月*日版本：

光学倍频是利用一种非线性材料实现激光频率为输入光频率两倍的效应。光学混频是指两束或者两束以上不同频率的单色强光同时入射到非线性介质后，通过介质的两次或更高次非线性电极化耦合，产生光学和频与差频光波的现象，倍频现象是二阶非线性效应的一种特例。而光学参量振荡器是指由多波混频产生的非线性光学效应。光学参量振荡是二阶非线性混频过程。其中三波混频的光学参量放大与振荡研究得最多，并已广泛用于可调谐激光的产生。从第一台红宝石激光器成功研发以来，研究学者们并没有满足于单一波长激光器的研究，如今通过混频和光学参量振荡，可以得到各种激光波长，不同的波长在不同的领域都有其特殊优势，体现了研究学者对科学发展的追求与社会责任。

二倍频实验：基于1064nm Nd: YAG激光器、KTP晶体，通过光路调节实现腔外倍频，研究倍频效率的影响因素，并进行光能量测量和光谱测量。

实验目的和实验内容：

（1）熟悉Nd: YAG激光器的结构并能够调试激光器。

（2）了解激光调Q的基本原理，掌握相应的实验方法。

（3）了解倍频过程中的相位匹配原理，及其实现手段：晶体的温度控制和晶体角度的调谐。

（4）了解激光倍频原理，观察倍频现象（二倍频）。

（5）观察倍频特性。

基本实验步骤：

在激光腔外的倍频晶体架上放上倍频晶体，倍频晶体后放上滤光片（滤 1064nm 的光，通 532nm 的光），并使倍频晶体中心与光轴重合，开机，转动倍频晶体，使输出光最强。使用分光装置，测量输出的 532nm 的光的能量。

数据处理与分析：

（1）计算倍频转换效率。

（2）分析Q开关延时和输出532nm 的光的能量之间的关系。

三倍频实验：基于1064nm Nd:YAG激光器和KTP晶体和BBO晶体，通过光路调节实现腔外三倍频，研究三倍频效率的影响因素，并进行光能量测量和光谱测量。

实验内容和实验步骤：

（1）了解产生激光三倍频的物理机制：三倍频通常利用级联非线性过程产生，首先对输入光束进行倍频，然后利用倍频光和基频光的和频实现三倍频过程，这两个过程均是基于非线性晶体材料的χ(2)非线性的。

（2）搭建三倍频装置：波长为1064nm的红外输入利用一个倍频器实现了波长为532nm的绿米，然后利用一个和频器实现了355nm的光。

（4）通过分光装置分出纯的355nm激光，测量输出的 355nm的光的能量，计算倍频转换效率。

（5）测量并分析三倍频输出光功率和 BBO晶体主平面旋转角的关系。

四倍频实验：基于1064nm激光器、LBO和BBO晶体，通过光路调节实现四倍频，研究四倍频效率的影响因素，并进行光能量测量和光谱测量。

实验内容：

（1）了解产生激光三倍频的物理机制：四倍频是一种非线性频率变换，得到的光的频率是输入激光的频率的四倍，通过使用两个连续的倍频器实现。

（2）搭建四倍频装置：一个波长为1064nm的红外输入光束通过一个倍频过程后产生了一个波长为532nm的绿光，该绿光再次经过倍频后产生了波长为266nm的光。

（3）通过分光装置分出纯的266nm激光，测量输出的266nm的光的能量。计算倍频转换效率。

光学参量震荡 OPO 谐振腔实验：基于OPO晶体实现光学参量振荡，通过调节晶体角度实现波长调谐，并进行光能量测量和光谱测量。

实验内容：

（1）了解光学参量振荡器（OPO）的工作原理：类似于激光器的光源，也需要采用激光器谐振腔，但是并不是利用受激辐射，而是利用非线性晶体材料中参量放大过程产生的光增益，需要一个高空间相干性的泵浦源。

（3）了解参量放大过程需要高效率的相位匹配，通常的实验方法。

（4）搭建一个光学参量振荡器装置：一个具有很高光强和空间相干性的泵浦源，一个具有非线性晶体的环形谐振腔光参量振荡器，泵浦光束通过二色性反射镜注入，信号光束是共振的，闲散光通常由谐振腔反射镜反射出去。

（5）研究参量光能量和泵浦光能量之间的关系。

（6）研究OPO转换效率和泵浦光能量之间的关系。

（1）熟悉Nd: YAG激光器的结构并能够调试激光器。

（2）熟悉二倍频、三倍频、四倍频和OPO光路的调节。

（3）了解非线性效应及其掌握激光晶体的种类。

（4）熟悉光脉冲探测器、能量计、示波器、波长计等使用。

倍频、三倍频、四倍频、光学参量振荡、激光晶体、相位匹配、非线性效应

生命科学、材料科学、化学

固体激光器调Q实验、瞬态光谱实验、多波长输出激光器搭建、原子分子的多光子电离实验

欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01