飞秒脉冲激光倍频简介

  通过光学倍频技术从近红外飞秒光纤激光器中产生可见光飞秒脉冲是一种高效、简洁的方法。同时，光纤激光器产生光束具备偏振对比度高、功率稳定性好、近衍射极限光斑等特点可显著改善倍频激光性能。光学倍频过程中基频光与倍频光需要满足相位匹配条件，按实现原理可分为双折射相位匹配和准相位匹配。其中，双折射相位匹配常用的双折射非线性晶体有偏硼酸钡（BBO）、三硼酸锂（LBO）、硼酸铋（BIBO）等，而准相位匹配所需的周期性极化晶体则是通过对非线性晶体周期性极化产生，如周期性极化的铌酸锂（LiNbO₃，LN）、钽酸锂（LiTaO₃，LT）、磷酸氧钛钾（KTiOPO₄，KTP）等。准相位匹配技术的优点在于其避免了双折射晶体中空间走离现象，倍频过程中不会对光束产生空间畸变。此外，周期性极化晶体具有远大于双折射晶体的有效非线性系数（d_eff），如第一类准相位匹配的周期性极化铌酸锂晶体（periodically poled lithium niobate，PPLN）的有效非线性系数高达14 pm/V，较大的有效非线性系数有助于提升倍频系统的转换效率。因此，对于输出功率在数瓦量级的飞秒光纤激光器更适合采用准相位匹配技术，以实现高转换效率和光束质量。