周期极化KTiOPO4晶体和频单块非平面环形腔激光产生连续单频589nm黄光

单次通过周期极化KTiOPO₄晶体和频单块非平面环形腔1064 nm与1319 nm激光产生连续单频589 nm黄光. 通过琼斯矩阵模拟计算对单块非平面Nd:YAG晶体参数进行了优化设计, 实验获得1080 mW和580 mW的连续单频1064 nm和1319 nm激光输出. 两束激光单次通过周期极化KTiOPO₄晶体和频产生14.8 mW, M²=1.14的589 nm黄光, 相应的和频效率为0.9%. 研究了周期极化KTiOPO₄温度对和频效率的影响, 得到其温度接收带宽为1.5℃. 通过改变1064 nm Nd:YAG晶体的温度可实现589 nm黄光波长精确对应钠原子D_2a吸收谱线, 调谐精度达到0.164 pm.     

La2CaB10O19晶体高效紫外激光输出研究

La2CaB10O19(LCB)为可通过Nd∶YAG激光三倍频产生355 nm紫外激光的非线性光学晶体,其光学性能可与商用化的LiB 3O 5(LBO)晶体媲美,但抗潮解特性优势明显。本文对用LCB晶体实现355 nm紫外激光输出的三倍频产生过程进行了优化设计,利用走离补偿方法来提高激光输出转换效率。通过在光路中加入沿θ=45°方向切割、厚度为1.2 mm的方解石晶体走离补偿片,在脉冲宽度为60 ns、重复频率10 kHz的激光参数下实现355 nm输出功率由12 W提升至20 W;在脉冲宽度为25 ps、重复频率为10 Hz的激光参数下355 nm转换效率由28.3%提升至35.2%。     

Yb:LuAG单晶光纤的连续及脉冲激光性能

单晶光纤是具有准一维结构的功能晶体材料,结合了体块单晶优异的物化性能和传统光纤材料比表面积大的结构优势,是一种极具潜力的激光增益介质.目前单晶光纤激光的研究主要集中于连续激光输出,关于脉冲激光性能的研究相对较少.我们采用微下拉法(μ-PD)制备的Yb:LuAG单晶光纤(SCF)作为增益介质,获得了输出功率大于4 W、斜...     

28.2 W波长锁定878.6 nm激光二极管共振抽运双晶体1064 nm激光器

报道了一种由波长锁定878.6 nm半导体激光器共振抽运两块不同掺杂浓度Nd:YVO4晶体串接的1064nm激光器,并与使用单块的低掺杂浓度晶体和高掺杂浓度晶体情况进行比较,实验表明利用波长锁定878.6nm半导体激光器共振抽运双晶体串接的方式,有利于降低晶体的热效应,提高光光转换效率.当抽运功率为40 W时,获得了28.2 W的1064 nm激光输出,光光转换率为70.5%,斜率效率为70.6%,相对吸收光的光光转换率76%,斜率效率为76.4%,同时该激光器在10?C—40?C的温度变化范围内具有极好的温度稳定性.     

中远红外非线性光学晶体研究进展

3—5μm和8—12μm波段中远红外激光,在国防和民用领域均具有广泛的应用,作为全固态激光频率转换系统的核心部件,非线性光学晶体需要不断地优化和发展.本文从红外非线性光学晶体材料组成角度出发,总结了几种具有重大应用前景的磷族化合物(ZnGeP_2,CdSiP_2)、硫属化合物(CdSe, GaSe, LiInS_2系列,BaGa_4S_7系列)以及准位相匹配晶体(OP-GaAs, OP-GaP)等中远红外波段非线性光学晶体的研究进展.     

高效率LD端面抽运准连续355 nm激光器

报道了一台激光二极管（LD）端面抽运Nd：YVO₄晶体腔内倍频和腔外和频相结合的声光调Q准连续355 nm 紫外激光器。采用LD端面抽运双侧翼键合YVO₄基质的Nd：YVO₄晶体,在腔内置入Ⅰ类相位匹配的LiB₃O₅（LBO）晶体进行倍频实现1 064 nm和532 nm双波长准连续激光输出,通过消色差透镜将双波长激光聚焦耦合到Ⅱ类相位匹配的LBO 晶体中进行和频,并采用双向和频光路,获得了高效率、高光束质量、高重复频率的准连续355 nm 紫外激光输出。在抽运功率为28.6 W、重复频率为20 kHz时,355 nm激光最大输出功率4.2 W,脉宽为20.6 ns,光-光转换效率为14.7%,激光器光束质量因子M_x²和M_y²分别为1.29和1.23。     

Tunable,continuous-wave single-resonant optical parametric oscillator with output coupling for resonant wave

We present a continuous-wave singly-resonant optical parametric oscillator with 1.5% output coupling of the resonant signal wave, based on an angle-polished Mg O-doped periodically poled lithium niobate(Mg O:PPLN), pumped by a commercial Nd:YVO4laser at 1064 nm. The output-coupled optical parametric oscillator delivers a maximum total output power of 4.19 W with 42.8% extraction efficiency, across a tuning range of 1717 nm in the near- and mid-infrared region.This indicates improvements of 1.87 W in output power, 19.1% in extraction efficiency and 213 nm in tuning range extension in comparison with the optical parametric oscillator with no output coupling, while at the expense of increasing the oscillation threshold by a factor of ～ 2. Moreover, it is confirmed that the finite output coupling also contributes to the reduction of the thermal effects in crystal.     

High-power picoseconds 355 nm laser by third harmonic generation based on CsB3O5 crystal

We report on the high average power third harmonic generation (THG) of a mode-locked picosecond laser in a CsB₃O₅ (CBO) crystal. The picosecond laser beam at 1064 nm is produced by a home-made 30 W master oscillator power-amplifier (MOPA) Nd:YVO₄ laser system. The maximum THG output at 355 nm is up to 5.4 W. We also investigate the phase matching angle at different temperatures. During high power operation, the temperature of the CBO crystal is set at a high temperature of more than 100 °C. The THG system has shown a fine long-term stability for more than two months of operation. PACS 42.55.Px; 42.55.Rz; 42.70.Mp; 42.70.Nq; 42.65.Ky     

低对称性非线性光学晶体硼酸铋(BIBO)的1064nm三倍频性质

采用高温溶液法成功生长出高光学质量的硼酸铋 (BIBO)晶体 ,尺寸达到 2 4mm× 19mm× 35mm ,质量为4 8g。对BIBO晶体进行了定向 ,并测量了该晶体的主轴折射率。讨论了BIBO晶体的 10 6 4nm三倍频性质 ,包括相位匹配角、有效非线性光学系数deff、容限角、走离角等。结果表明 ,BIBO晶体的最佳三倍频方向为 (137.7°,130°) ,其有效非线性光学系数值达到 3.6 0 pm/V ,属I类相位匹配。就主平面内的相位匹配方向而言 ,(14 6 .4°,90°)具有最大的有效非线性光学系数值 ,为 3.16pm/V。在 10 6 4nm的腔外三倍频实验中 ,(14 6 .4° ,90°)BIBO晶体的转换效率达到 39.5 % ,角度容限半宽为 0 .2 2mrad·cm ,该数值与 0 .175mrad·cm的计算值基本符合。由于(33.6°,90°)BIBO晶体的有效非线性光学系数较小 (0 .31pm/V) ,其三倍频转换效率小于 5 %。     

Er~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的红外光学特性

采用坩埚下降法成功地生长了Er~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)(NLF)单晶体。测定了单晶体在400~2 500nm波段的吸收光谱与2.5~25μm红外波段的透过光谱。Na_5Lu_9F_(32)单晶体在400~7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性,在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7μm中红外波段的吸收,说明单晶体中OH~-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱,通过Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)在单晶体中的光学强度参数Ω_t(Ω_2=2.08,Ω_4=2.07,Ω_6=0.75),以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10~(-20)cm~2(~4I_(13/2)→~4I_(15/2))和1.66×10~(-20)cm~2(~4I_(11/2)→~4I_(13/2))。在980 nm半导体激光器(LD)激发下,研究了单晶体的近红外1.5μm与中红外2.7μm的发射光谱特性。     

波长锁定878.9nm激光二极管抽运内腔式YVO_4/BaWO_4连续波拉曼激光器

采用波长锁定878.9 nm激光二极管共振抽运复合Nd:YV04激光晶体,改善热效应的同时提高抽运吸收率,分别以YVO_4和BaWO_4晶体作为拉曼介质,实验和理论研究了晶体性能、谐振腔结构和稳定性对内腔分体式连续波拉曼激光器性能的影响.结果表明:由于内腔分体式拉曼激光器腔长较长,谐振腔稳定性对激光器性能影响较大,选择高增益的拉曼晶体,不仅可获得高拉曼转换效率,还能一定程度上减轻热效应.而平凹腔结构中输出镜的曲率半径越小,拉曼晶体中基频光的功率密度越大,腔的动态稳定区越宽,获得的拉曼激光输出功率更高.最终以30 mm的BaWO_4晶体作为拉曼介质,在抽运功率25.1 W时,获得了3.02 W的连续拉曼激光输出,光-光转换效率达到12%.     

Raman gains of ADP and KDP crystals

In this paper, the Raman gain coefficients of ammonium dihydrogen phosphate(ADP) and potassium dihydrogen phosphate(KDP) crystals are measured. By using a pump source of a 30-ps, 532-nm laser, the gain coefficients of ADP and KDP are 1.22 cm/GW, and 0.91 cm/GW, respectively. While for a 20-ps, 355-nm pump laser, the gain coefficients of these two crystals are similar, which are 1.95 cm/GW for ADP and 1.86 for KDP. The present results indicate that for ultra-violet frequency conversion, the problem of stimulated Raman scattering for ADP crystal will not be more serious than that for KDP crystal. Considering other advantages such the larger nonlinear optical coefficient, higher laser damage threshold,and lower noncritical phase-matching temperature, it can be anticipated that ADP will be a powerful competitor to KDP in large aperture, high energy third-harmonic generation or fourth-harmonic generation applications.     

2.5-W, continuous-wave, 629-nm solid-state laser source

We report an efficient, high-power, cw, 629-nm laser source based on a diode-pumped Nd:YAG laser and a periodically poled lithium niobate (PPLN) frequency converter. This device integrates two separate frequency-conversion steps in a single crystal, taking advantage of the ability to fabricate PPLN with nearly arbitrary grating periods and phase-matching temperatures. This device uses a single PPLN crystal that has two grating regions in series. The first region quasi-phase matches a standard optical parametric oscillator process (1064nm?1540nm +3450nm), and the second region quasi-phase matches a sum-frequency process whereby the pump and the signal light make red light (1064nm+1540nm ?629nm). Using a four-mirror ring cavity, we were able to convert 21% of the 1064-nm pump to 629-nm output, yielding 2.5W of red output with 11.8W of input.     

注入功率比可调控的双泵浦复合腔501 nm青光激光器

为了探究提高500 nm附近激光高准确度应用的理论和技术依据,本文采用双泵浦源复合腔结合非线性和频变换,实现腔内两种波长基频光无增益竞争,可提高基频光输出功率,同时在复合腔内进行多次非线性频率变换,通过调控基频光注入功率比,使腔内光子数配比达到1∶1,从而有效提高了光-光转换效率及和频输出功率。对首次建立的理论模型进行了实验验证,分别采用Nd:YAG和Nd:YVO₄作为增益介质获取946 nm和1064 nm基频光输出,LBO为和频晶体;通过双泵浦源结构实现946 nm和1064 nm基频光无增益竞争,调节注入LBO光功率,对比注入功率比不同时的和频转换效率及输出功率,最终在基频光注入功率比为1.48∶1(即腔内光子数配比为1∶1)时获得最大输出功率923 mW的501 nm青光。     

紫外脉冲激光退火发次对KDP晶体抗损伤性能的影响

在R-on-1的辐照模式下, 利用355 nm的紫外脉冲激光以低于KH₂PO₄ (KDP)晶体零概率损伤阈值的通量对其进行不同发次的全域扫描, 目的是为了研究KDP晶体在接受不同发次的紫外激光辐照后其抗损伤能力的变化规律及机制. 辐照后的1-on-1损伤测试表明, 适当的紫外激光退火可以有效地提升KDP晶体的抗损伤能力, 提升的幅度与其接受激光扫描的次数有关. 通过荧光和紫外吸收检测深入探讨了晶体内缺陷对激光退火的影响, 结果表明: 紫外脉冲激光辐照后KDP 晶体内的氧空位电子缺陷的存在与否是导致其抗损伤能力变化的主要原因; 通过拉曼和红外光谱的测量表明, 辐照后KDP 晶体内的PO₄, P–OH和P＝O基团的极化变形也导致了其抗损伤能力的改变. 关键词： 激光退火 荧光 拉曼 红外     

基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频的440 nm蓝光固体激光器

阐述了一种基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频实现440 nm蓝光输出的实验方案。根据周期极化铌酸锂晶体的Sellmeier方程以及倍频与和频的相位匹配条件,在一块周期极化铌酸锂晶体上设计了两段不同的极化周期,使其在同一工作温度下能分别实现倍频与和频,在先后经过倍频与和频后,实现级联三倍频输出。实验采用Nd: YAG产生的1319 nm光作为基频光,重频400 Hz,脉宽110 ns,横向和纵向光束质量因子分别为1.81和2.65。耦合进周期极化铌酸锂晶体后,出射光中检测到660 nm的红光和440 nm的蓝光。通过调整工作温度和入射基频光功率,得到2.4 mW的最大蓝光输出,此时工作温度55.5 ℃,基频光功率530 mW。实验结果验证了单块晶体实现级联三倍频440 nm蓝光输出的可行性。     

自准直法测GdTaO4晶体折射率

本文利用自准直法在473, 532, 632.8和1064 nm的激光波长上精确地测量出GdTaO₄晶体的折射率, 得到了Sellmeier方程, 并计算了在632 nm处光轴与折射率主轴n_z的夹角为21.75°, 进而得知GdTaO₄晶体是正光性双轴晶体.     

高功率,红光至中红外可调谐腔内和频光学参量振荡器

本文利用高重复频率,高平均功率大模场面积飞秒光纤激光器作为同步抽运源,抽运以多周期极化掺氧化镁铌酸锂为非线性晶体的单共振光学参量振荡器,获得了高功率可调谐红光至中红外光,信号光调谐范围为1450—2200 nm,闲频光调谐范围为2250—4000 nm,在2 W的抽运功率下,信号光输出波长为1502 nm时获得最大输出功率374 mW,转换效率为18.7%,脉冲宽度为144 fs,此时中红外输出中心波长为3.4μm,平均功率为166 mW.再利用BBO晶体对信号光进行腔内和频,获得和频光输出波长调谐范围为610—668 nm,在4.1 W抽运的情况下,最高平均功率为615 nm处的694 mW,转换效率达16.9%.     

多模1064nm光纤激光器实现一维远失谐光晶格

采用1064 nm多模30 W连续光纤激光器, 搭建了一个周期为25 μm的一维远失谐光学晶格势场. 对铷原子进行磁光阱装载和偏振梯度冷却, 实现了铷冷原子团在光晶格中的装载. 借助于短程飞行时间法, 测量晶格中冷原子温度为20 μK, 为下一步实现量子信息存储实验奠定了基础.     

平顶高斯光束的相关概念和对称化变换

对平顶高斯光束有关的一些重要概念,例如场分布和束宽等作了物理分析。进一步将二维平顶高斯光束推广到三维情况,并且对三维平顶高斯光束的对称化变换,包括在X和Y方向束宽相等和ｚ平面处曲率半径相等,进行了详细的研究。