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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 原子、分子&光学 » 光学实验上碰到麻烦了，求师兄师姐们帮帮忙啊！小猫在此拜谢了！
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largesmoke

铁虫 (初入文坛)

[求助] 光学实验上碰到麻烦了，求师兄师姐们帮帮忙啊！小猫在此拜谢了！

用BBO倍频了800nm的光，得到800,400的双色场，然后再聚焦进真空腔，由于真空腔窗口片800、400nm的光色散不一样，使得在焦点出不重合，窗口片厚度大约1mm，请问用什么物质可以补偿窗口片引起的色散，能给出计算这种问题的公式和系数吗？我先谢谢各位师兄师姐了，顺祝大家生活快乐万事如意！
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1楼 2014-09-08 15:08:34
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折戟温侯

银虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by largesmoke at 2014-09-10 12:55:18
和她们做的类似的，看来师兄也是做谐波阿秒的啊~
我现在有些疑问，想向师兄讨教一下，

1.a-BBO和b-BBO的折射率公式是几乎一样的，但是实际上用于倍频800nm光的b-BBO切割角度是19.8度，是不是两者的区别在于切割 ...

1. 我没听过 BBO 分为 alfa 和beta 型啊，我只听过β-BaB2O4，就是BBO， 有 type-I, type-II，是根据切割角度不同。一般倍频用的是type-I,切割角度大约是 29度。type-II，好像是和频差频用的--不是特别清楚。BBO只是一个倍频晶体，不进行色散补偿。而是在这个实验中，BBO和其它光学器件会引入一定的色散，需要用其它的元件来补偿。具体就是方解石calcite。方案那篇nature physics 写的都比较清楚。经过色散元件后，红光比蓝光跑的快（群速度大），就是红光的n小，蓝光的n大---对于一般的光学器件在可见光波段都是这样。这导致红光与蓝光在时间上不重合。但对于双折射晶体，就有两个折射率，ne和no。而 对于方解石，有400nm o光的群速度大于 800nm e光的群速度，就可以便基频光和倍频光在时间上重合。---不知道说的清楚不清楚。
2.这个问题我也考虑过。你可以参考别人做双色场的文章啊。看nature physics上好像是用凹面镜做的。其实你可以找一下资料，看透镜引起的色差（焦点不同）有多少。如果色差远小于瑞利长度的话就没问题了。

另外有一个网站可以查到几乎所有光学材料的色散：http://refractiveindex.info/  ，希望对你有用。

最后，我不是做阿秒的。我的研究方向是强场电离，有一段时间调研过双色场的实验方案，但最终没实验就毕业了。
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智慧的心
9楼2014-09-11 00:26:51
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largesmoke

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
9楼: Originally posted by 折戟温侯 at 2014-09-11 00:26:51
1. 我没听过 BBO 分为 alfa 和beta 型啊，我只听过β-BaB2O4，就是BBO， 有 type-I, type-II，是根据切割角度不同。一般倍频用的是type-I,切割角度大约是 29度。type-II，好像是和频差频用的--不是特别清楚。BBO只 ...

β-BBO确实是分type-I和type-II的，对于800nm，应该是用type-I的，我们的切割角度是19.8°。之前我曾经见过用OPA做倍频的实验，通过转β-BBO与激光的角度从而实现对不同频率的激光（1200nm，1500nm，1800nm）的相位匹配来进行倍频。
至于a-BBO，我猜测本质上和β-BBO是一样的，
“High temperature form BBO (α-BaB2O4) is an excellent negative uni-axial birefringent crystal. It has large birefringence coefficient and good transmission over a broad range, from 189nm to 3500nm. Unlike ß-BBO, α-BBO is not useful for NLO application due to the centric symmetry with its crystal structure.
α-BBO is excellent crystal in Glan Taylor, Glan Laser and Glan Thompson polarizer as well as walk-off beamsplitters, especially for high power and UV polarizers. This is due to their unique UV transparency, good mechanical properties and high damage threshold. Union Optic manufactures many Glan polarizers and beam displacers from high quality α-BBO crystals for UV and high power operations.”
通过Sellmeier方程可以计算出a-BBO是负色散的，其实和方解石效果是一样的~我也不知道哪种好，但是我们实验室里面一般都是用a-BBO来补偿石英什么的。
我计算800o光和400e光，在切割角度为19.8°的type-I型β-BBO，no800=1.6606，ne400=1.6605，是满足相位匹配的。但是利用refractiveindex（那个网站我也上过，谢谢师兄了~）上面的Sellmeier公式，你可以发现800的o光和400的e光折射率并不一样。而且只提供了BBO的该公式。而我在商家的介绍里面才找到对于a-BBO和β-BBO的折射率计算公式，虽然很接近但还是不一样。但我毕竟不是做BBO的，好多还是不是很清楚。

凹面镜聚焦我觉得Dudovich肯定有什么窍门在里面，我比较会调透镜，凹面镜恐怕不能调得像透镜那么好，我本身做谐波的，相位匹配聚焦条件比较麻烦的，凹面镜不太有经验。理想中还是用透镜聚焦之后再透镜后面加一堆东西来变偏振调重合，不知道师兄知道国内哪家凹面镜做的比较好？凹面镜小角度入射有什么技巧吗？
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11楼2014-09-11 01:04:45
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ifelseend

捐助贵宾 (著名写手)

小蜜蜂
这两束光的偏振是不是不一样的呢？
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always_move_forward,_step_by_step.
2楼2014-09-08 22:05:26
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largesmoke

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by ifelseend at 2014-09-08 22:05:26
这两束光的偏振是不是不一样的呢？

对，过BBO偏振垂直，考虑先用垂直的做，然后再用双波长波片转成相同偏振做，都要考虑补偿的问题
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3楼2014-09-09 00:11:39
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ifelseend

捐助贵宾 (著名写手)

小蜜蜂
引用回帖:
3楼: Originally posted by largesmoke at 2014-09-09 00:11:39
对，过BBO偏振垂直，考虑先用垂直的做，然后再用双波长波片转成相同偏振做，都要考虑补偿的问题...

能不能把他们分开，结果不同的透镜，在合到一起去？
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always_move_forward,_step_by_step.
4楼2014-09-09 10:09:04
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linmu123

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
你用什么东西聚焦的？如果用透镜聚焦，焦点不重合很可能不是窗口引起的，可能来源于透镜的色散。换凹面反射镜聚焦试试，包括倍频后的准直。
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5楼2014-09-09 11:22:33
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折戟温侯

银虫 (小有名气)
焦点不重合？如果是焦点不重合应该叫色差吧？因为800nm 和400nm色散不同，经过透镜聚焦后的焦点会有一点差异。但这个差异应该比较小啊，我还没看到别人关注过这个问题。

你说的问题比较像经过色散介质，800nm 与400nm的光在时间上不重合。这个问题在双色场的实验很常见，如：http://www.nature.com/nphys/journal/v2/n11/full/nphys434.html
如果是这个问题，我们还可以详聊。
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智慧的心
6楼2014-09-10 12:18:05
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largesmoke

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
5楼: Originally posted by linmu123 at 2014-09-09 11:22:33
你用什么东西聚焦的？如果用透镜聚焦，焦点不重合很可能不是窗口引起的，可能来源于透镜的色散。换凹面反射镜聚焦试试，包括倍频后的准直。

不是，我把BBO放在透镜后面了
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7楼2014-09-10 12:35:20
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largesmoke

铁虫 (初入文坛)
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6楼: Originally posted by 折戟温侯 at 2014-09-10 12:18:05
焦点不重合？如果是焦点不重合应该叫色差吧？因为800nm 和400nm色散不同，经过透镜聚焦后的焦点会有一点差异。但这个差异应该比较小啊，我还没看到别人关注过这个问题。

你说的问题比较像经过色散介质，800nm 与 ...

和她们做的类似的，看来师兄也是做谐波阿秒的啊~
我现在有些疑问，想向师兄讨教一下，

1.a-BBO和b-BBO的折射率公式是几乎一样的，但是实际上用于倍频800nm光的b-BBO切割角度是19.8度，是不是两者的区别在于切割角度上面？如果纯按照那个sem……公式计算，800的o光和400e光的折射率并不一样，那么相位匹配怎么实现呢。不知道师兄对BBO是否了解，我理解中，b-BBO切割角不一样，从而可以实现对不同频率的光进行倍频。如果b-BBO和a-BBO结构一样只是切割角度不一样，那么是不是可以通过转b-BBO来实现对负色散的补偿？晶体我不太懂，问题可能比较蠢……麻烦师兄了

2.其实透镜对800,400双色场进行聚焦时比较麻烦的，如果双色场过透镜的话两者的焦点是肯定不重合的，当然，我的光斑比较大，可能光斑小一点会好一点。解决办法我考虑的是先用透镜聚焦，然后在透镜后面加b-BBO，再进真空腔，当然这时候800和400偏振垂直，对做谐波实验不好的。所以我考虑实际的实验方案，一个是还是用透镜聚焦，用长焦透镜，后面加b-BBO倍频，然后用双波长波片转偏振，然后再用a-BBO把时间调重合，这种方案的问题就是空间太小，所以我想精确计算出各个材料引起的色散，用尽量薄和少的东西来实现偏振的转换以及时间空间上的重合；还有一种就是前面一个师兄说的，就是在聚焦之前直接倍频，转偏振，调重合，这时候肯定不能用透镜，所以要用凹面镜来聚焦。但是凹面镜也有问题，那就是400nm的光容易将镀银的镜子打坏，而且我考虑要变光的偏振，实际上银对于不同偏振的光的反射率有差率。现在是各种两难，想听听师兄你的意见。
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8楼2014-09-10 12:55:18
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折戟温侯

银虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by largesmoke at 2014-09-10 12:55:18
和她们做的类似的，看来师兄也是做谐波阿秒的啊~
我现在有些疑问，想向师兄讨教一下，

1.a-BBO和b-BBO的折射率公式是几乎一样的，但是实际上用于倍频800nm光的b-BBO切割角度是19.8度，是不是两者的区别在于切割 ...

其实关于bbo，你可以至福晶的网上去看看。BBO 是中国人值得自豪的发现：
http://gb.castech.com/
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智慧的心
10楼2014-09-11 00:28:40
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