临界及非临界相位匹配KTP光学参量振荡器

报道了利用Nd:YAG激光器二次谐波532nm及基频波1064nm作抽运源,采用临界及非临界相位匹配方式抽运KTP光学参量振荡器的实验结果.实验中获得了具有实用价值的1.53-1.84um人眼安全激光,KTP光学参量振荡器输出总量最大达130mJ,最高能量转换效率64%.分析比较了调谐范围、离分角、接收角、阈值及转换效率,讨论离分角对参量输出的光束质量、转换效率的影响.     

基于闲频光谐振的中红外高能量、高光束质量KTiOAsO4光学参量振荡器

基于砷酸钛氧钾(KTA)晶体优良的非线性光学特性,研究了由1μm Nd:YAG纳秒脉冲调Q激光器泵浦的高能量、高光束质量闲频光单谐振光参量振荡器。选取合适镀膜参数的腔镜、优化腔型设计,建立了一个稳定紧凑的半球形对称闲频光单谐振腔,实现了高能量、高光束质量的近-中红外激光输出。在输入泵浦光的(1.064μm)最大能量为20.2 mJ时,输出信号光(1.535μm)和闲频光(3.468μm)的最大能量分别为2.91 mJ和1.13 mJ,对应信号光和闲频光的斜效率分别为20.9%和8.1%。闲频光单谐振的光参量振荡器具有更大的衍射损耗和光束发散角,可以极大的限制输出光束的光谱带宽、提高谐振闲频光的光束质量等优势,测量了输出中红外闲频光在两个正交方向上的光束质量因子分别为M_x²≈1.1,M_y²≈1.1。     

基于MgO:APLN的多光参量振荡器实验研究及其逆转换过程演化分析

对基于MgO:APLN的多光参量振荡器进行了实验研究. 通过优化MgO:APLN极化结构及参量光耦合输出透过率, 在200 kHz高重复频率1064 nm激光抽运下, 通过单极化晶体实现了1.57 μm, 3.84 μm跨周期参量光输出, 平均功率分别达到2.4 W和1.31 W, 对应光-光转换效率为11.54%和6.25%. 同时针对多光参量振荡过程的逆转换现象, 通过耦合波方程对其进行了数值演化, 并引入“逆转换能量传导区”概念, 指出逆转换能量传导区的存在促使弱增益光学参量振荡器的参量光得到二次增强, 所得结论与实验结果相符合.     

可调谐钛宝石激光抽运的KTP单谐振光学参量振荡器的研究

介绍了 70 0nm～ 980nm的脉冲可调谐钛宝石激光抽运的KTP单谐振光学参量振荡器。通过改变抽运光波长作为光学参量振荡器输出参量光的调谐方式 ,确定了KTP晶体最佳切割角度 (θ=6 2 .5°,φ =0°) ,实验上获得了 12 5 1nm～ 2 5 32nm的连续参量光输出 ,最大输出能量约为 2 7 2mJ,最大转换效率为 35 7% (1311nm处 )。     

高增益LiNbO3光参量振荡器

报道一台采用调Q红宝石激光器泵浦的高增益角度调谐LiNbO_3光参量振荡器.最大输出能量和转换效率分别高达50mJ/pulse和19%.该振荡器从1.1444μm到1.7652μm连续可调谐.     

近红外KTP单共振光参量振荡器

本文报道了角度调谐KTP单共振参量振荡器(SRO)的实验结果,并对结果进行了分析讨论.采用调QNd:YAG激光的二次谐波作为泵浦源.受腔镜涂膜带宽的限制,调谐范围为785～1010nm.最大的参量光脉冲能量为2.4mJ.最大的能量转换效率为26.3%.     

环形腔2.05μm单谐振KTP晶体光参量振荡器研究

针对大气CO_2浓度探测差分吸收激光雷达的应用需求,采用稳定环形腔和模式匹配设计,搭建了一套单纵模1 064nm激光泵浦的单谐振KTP晶体光参量振荡器,获得高斜率转换效率、基横模的2.05μm波长纳秒激光脉冲输出.在8字形环形行波稳定腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体以走离补偿方式放置,在20Hz重复频率下,当泵浦单脉冲能量达到11mJ时,获得了单脉冲能量为2.4mJ的2.05μm信号光输出,脉宽约24ns,斜率效率达到53%.2.05μm信号光光束质量因子在x、y方向分别为1.3和1.2.     

基于MgO:APLN的1.57μm/3.84μm连续波内腔多光参量振荡器研究

报道了一种基于MgO:APLN实现1.57 μm和3.84 μm跨周期参量光连续输出的内腔抽运多光参量振荡器. 采用1064 nm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 综合考虑高功率抽运下谐振腔的热稳定性及多光参量振荡过程的光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定了最佳腔型参数. 在此基础上, 进一步研究了谐振参量光透过率对振荡阈值、抽运光下转换效率、输出功率稳定性的影响, 最终实现了3.13 W的1.57 μm和0.85 W的3.84 μm参量光输出, 对应斜效率为6.8%和1.9%, 输出功率稳定性分别达到了1.8%和3%.     

高功率中红外3.8 μm激光器

 采用1.06 μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂（PPMgLN）晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84 μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06 μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06 μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84 μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1％,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。     

温度调谐MgO：LiNbO3晶体光参量振荡器

采用调Q Nd:YAG激光倍频光(0.532μm)泵浦温度调谐MgO:LiNbO_3晶体单、双谐振光参量振荡器(OPO包括DRO、SRO)的实验结果.双谐振(DRO)调谐范围达844.1～1411.3nm,最低泵浦阈值0.22mJ/pulse;单谐振(SRO)调谐范围达738.9～1032.2nm,最低泵浦阈值0.66mJ/pulse.最大能量转换效率为10.4%.     

光参量振荡器的模型仿真

在傍轴近似条件下建立了OPO的数学模型,通过引入三波混频中时间与空间关系,采用分步傅里叶算法模拟了纳秒级脉冲和连续光波在谐振腔内的三波混频过程。理论模型中考虑了不同频率光波之间的色散关系,可以在高转换效率情况下分析不同泵浦脉冲功率、脉冲时长、腔镜透反射比以及不同种子光输入等情况下的输出波形、功率以及OPO阈值等特性。实验中采用掺杂MgO的周期性极化铌酸锂晶体（MgO∶PPLN）为非线性介质,在输入1.06 m泵浦激光脉冲能量为0.4 mJ时,产生3.8 m闲频光超过0.07 mJ输出,与数值模拟结果0.08 mJ较为符合。     

Zig-Zag板条泵浦的2.12μm激光器

 为了实现窄脉宽、高峰值功率2.12 μm激光的稳定输出,设计了基于侧面泵浦Zig-Zag 板条产生1.06 μm基频光,进而泵浦KTP晶体通过II类相位匹配产生2.12 μm激光的光参量振荡实验。对外腔及内腔进行了实验研究,分别获得了1.53%和2.86%的电光转换效率。在20 Hz频率下内腔2.12 μm输出能量达到70 mJ以上,脉宽7 ns~9 ns。其中内腔实验中能量输出稳定度接近8%。     

BiB_3O_6纳秒光参变振荡器

采用电光调Q脉冲Nd:YAG固体激光器的532 nm绿光作为抽运光源(10～13 ns,0～20 mJ),以Ⅱ类相位匹配(θ=57.5°Φ=0°)、尺寸为4 mmX 4 mm×12 mm的三硼酸铋晶体(BiB3O6)与一对1215 nm单谐振波长的平镜组成腔长为40 mm的谐振腔,构建了光参变振荡器的整个实验系统.系统将入射抽运光振荡产生1215 nm的信号光及946 nm的闲频光,结果显示,抽运阈值为9 mJ,最高耦合输出为2.57 mJ,抽运脉冲能量与信号脉冲能量的最高转换效率为14.59%.     

非谐振腔型KTP光参变振荡器

研究了双晶体走离补偿、非谐振腔型KTP光参变振荡器，利用一套膜片实现了KTP相位匹配所允许的全波段调谐，信号光调谐范围0.698μm-1.026μm，闲频光调谐范围1.105μm-2.237μm。5倍阈值处，信号光840nm最高输出能量53mJ，能量转换效率25.8%，量子转换效率40％，闲频光的量子郊率也达到32％。     

高效率LiB3O5光参量振荡器

本文报道LiB_3O_5(LBO)光参量振荡的运转.输出波长范围为:0.956～1.205μm和1.488～1.583μm(0.828～0.801μm).最高输出能量大于70mJ/pulse,效率为43%.文中还给出了双轴晶体LBO的相位匹配曲线和有效非线性系数的计算方法及结果.     

Amplification of fluorescence using collinear picosecond optical parametric amplification at degeneracy

We demonstrate the output characteristic of broadband parametric amplification of incoherent light pulses in a 355-nm pumped degenerate picosecond optical parametric amplification with either saturated or unsaturated amplification.The optical parametric amplifier is seeded by the fluorescence generated in a solution of pyridine-1 dye in ethanol.With the saturated amplification,we can obtain high energy incoherent light pulses,whose full width at half maximum bandwidth varies from 16 nm to 53 nm for the different phase matching angles near degeneracy.Moreover,the unsaturated bandwidth of the amplified pulses fits well to the calculated result at degeneracy.Selecting s-polarized fluorescence with a Glan-Taylor prism,the maximum bandwidth of the amplified fluorescence is found to be 59 nm for a purely s-polarized seed.The maximum output energy is 0.67 mJ for the optical parametric amplifier.By using an optical filter and compressor,the generated high energy incoherent light has great potential as the incoherent pump,signal or idler wave of a parametric down-conversion process,so that a wave with a high degree of coherence can be generated from an incoherent pump light.     

Generation of broadly tunable picosecond mid-infrared laser and sensitive detection of a mid-infrared signal by parametric frequency up-conversion in MgO:LiNbO₃ optical parametric amplifiers

Picosecond optical parametric generation and amplification in the near-infrared region within 1.361-1.656 μm and the mid-infrared region within 2.976-4.875 μm is constructed on the basis of bulk MgO:LiNbO 3 crystals pumped at 1.064 μm.The maximum pulse energy reaches 1.3 mJ at 1.464 μm and 0.47 mJ at 3.894 μm,corresponding to a pumpto-idler photon conversion efficiency of 25%.By seeding the hard-to-measure mid-infrared radiation as the idler in the optical parametric amplification and measuring the amplified and frequency up-converted signal in the near-infrared or even visible region,one can measure very week mid-infrared radiation with ordinary detectors,which are insensitive to mid-infrared radiation,with a very high gain.A maximum gain factor of about 7 × 10 7 is achieved at the mid-infrared wavelength of 3.374 μm and the corresponding energy detection limit is as low as about 390 aJ per pulse.     

小型化外腔可调谐THz参量振荡器

基于LiNbO3晶体垂直表面输出技术,设计了一台小型化外腔THz参量振荡器。利用小型化灯1064 nm脉冲激光器泵浦MgO:LiNbO3,通过优化设计三波非共线相位匹配的光学参量振荡腔结构,实现THz垂直晶体表面输出,减少LiNbO3晶体对THz波的吸收,提高了THz波输出光束质量。当在泵浦光能量为128 mJ、重复频率为10 Hz时,获得THz波的调谐范围为0.69~3.01 THz,在1.6 THz处获得THz波最大平均功率为10.8 W,脉冲宽度为10 ns,对应THz波能量转换效率为8.4310-6。