[发明专利]全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法

权利要求书

1.一种全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1给定初设的非共线角度α；

步骤2泵浦光波长λ_p、信号光的中心波长λ_s0和闲频光中心波长λ_i0在非线性晶体内满足波矢匹配的条件：其中波矢k_p＝2πn_p/λ_p，信号光中心波长波矢k_s0＝2πn_s0/λ_s0,闲频光中心波长波矢k_i0＝2πn_i0/λ_i0，n_p是分别泵浦光的折射率，n_s0是信号光中心波长λ_s0对应的折射率，n_i0为闲频光中心波长λ_i0对应的折射率，满足1/λ_p＝1/λ_s0+1/λ_i0,计算泵浦光λ_p、信号光的中心波长λ_s0和闲频光中心波长λ_i0的相位匹配角群其中，i为正整数，相位匹配角群(θ_i,φ_i)表示泵浦光波矢k_p在晶体内部的空间方向，θ表示泵浦光波矢k_p与晶体Z轴的方向，φ表示泵浦光波矢k_p在XOY平面的投影与X轴的夹角；

步骤3根据非线性晶体的有效非线性系数d_eff和相位匹配角群(θ_i,φ_i)的关系，计算有效非线性系数d_eff随着相位匹配角群(θ_i,φ_i)的变化曲线及数值分布；

步骤4根据波矢失配量计算信号光全光谱范围内相位匹配角群(θ_i,φ_i)的波矢失配，其中，宽带信号光波矢k_s＝2πn_s/λ_s，宽带闲频光波矢k_i＝2πn_i/λ_i，满足1/λ_p＝1/λ_s+1/λ_i,其中，λ_s和n_s分别是信号光的宽带波长和对应的折射率，λ_i和n_i分别为闲频光的宽带波长和对应的折射率，当信号光中心波长附近，从λ_i1到λ_i2的波段范围内(λ_i2≥λ_i1)所有波长均满足|Δk*L|≤π时，Δλ＝λ_i2-λ_i1即为增益带宽，计算信号光在晶体长度为L下随着相位匹配角群(θ_i,φ_i)变化的增益带宽Δλ；

步骤5比较步骤3所得有效非线性系数d_eff和步骤4所得的增益带宽Δλ，判断增益带宽Δλ是否满足OPCPA要求：

当增益带宽Δλ不满足OPCPA要求的带宽，则返回步骤1重新选定初始的非共线角度α；

当增益带宽Δλ满足OPCPA要求的带宽，则进入步骤6；

步骤6、判断有效非线性系数d_eff和增益带宽Δλ是否为最优值：

当有效非线性系数d_eff和增益带宽Δλ为最优值时，则选择此时的非共线角α₀和相位匹配角(θ₀,φ₀)为最优非共线角度α₀和最优相位匹配角(θ₀,φ₀)；否则，返回步骤1。

2.根据权利要求1所述的全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法，其特征在于，步骤1中所述的非共线角度α为泵浦光和信号光在晶体内部的夹角，为0°≤α≤5°。