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飞秒激光在Nd:YAG中写入波导的脉冲传播建模与实验

DOI：10.3390/cryst9080434 期刊：Crystals 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 本研究采用单向脉冲传播方程（UPPE）模型，研究了硅晶体与掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）晶体中的非线性激光-物质相互作用。通过对比已报道的硅晶体实验结果验证了模拟数据的准确性，并将模型应用于Nd:YAG晶体开展实验验证。使用波长515纳米、脉宽300飞秒、重复频率1千赫兹的脉冲，在Nd:YAG晶体中制备了应力诱导波导?；竦玫牟ǖ计骄渌鸷奈?.21±0.06分贝/厘米，低于先前报道的Nd:YAG晶体中Ⅱ型波导数值。建模与实验结果一致表明：改性轨迹（波导沟道）深度随输入能量增加而加深?；赨PPE模拟框架，本文详细分析了调控波导模场特性的方法。
作者： Tao Feng，Pankaj K. Sahoo，Francisco R. Arteaga-Sierra，Christophe Dorrer，Jie Qiao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用单向脉冲传播方程（UPPE）建模与实验验证研究硅和掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）晶体中的非线性激光-物质相互作用。

研究成果

对硅和Nd:YAG材料内部沿传播方向的脉冲能量、能量密度、等离子体产生及光束腰进行了全面的UPPE模拟分析。建模显示：随着输入脉冲能量增加，峰值能量密度增大并向光束入射方向偏移，同时焦体积沿脉冲传播方向展宽。这些观测结果与已报道的硅材料实验结果及我们针对Nd:YAG的实验观察高度吻合。当采用10微米/秒扫描速度、3微焦耳脉冲能量及30微米光道间距进行波导刻写时，实现了最?。ㄆ骄?.21±0.06分贝/厘米的传输损耗。

研究不足

该研究仅限于使用特定波长（515纳米）在Nd:YAG晶体中进行波导写入，未探讨其他波长的影响。此外，研究也未考察激光脉冲重复频率变化对波导特性的影响。

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