准周期LiTaO3光学超晶格及其三倍频效应

在ＬｉＴａＯ３单晶中引入Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ序列铁电畴结构，首次研制成具有直接三倍频功能的准周期光学超晶格．实验证实了光的高次谐波可以通过若干个准位相匹配的二级非线性过程的耦合有效地产生，展示了准周期光学超晶格在非线性光学和光电子技术领域的应用前景     

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.     

准位相匹配铌酸锂波导倍频特性分析与优化设计

用标量有限元方法计算了周期性极化的铌酸锂光波导中模折射率和模场分布,并在计算中引入铌酸锂晶体折射率与温度变化的关系,分析了准位相匹配铌酸锂波导倍频效率与极化反转光栅周期、基频光波长、波导器件温度等关系.理论分析与实验结果符合得很好.在此基础上,分析了波导制作参数与倍频效率、光栅周期与晶体温度,以及温度带宽与光栅通光方向长度等关系,进而对铌酸锂波导倍频器件进行优化设计. 关键词： 铌酸锂 光波导 准位相匹配 有限元     

聚片多畴LiNbO3晶体的倍频效应

通过对聚片多畴LiNbO₃晶体倍频效应的研究,从实验上对Bloembergen等人所提出的准位相匹配理论进行了细致的检验。首先运用Maker条纹法在实验上直接测定了单畴LiNbO₃晶体在e^ω·e^ω→e^2ω非位相匹配下的倍频光强,并采用角度扫描和温度扫描方法,以获得满足准位相匹配条件时的不同片数的聚片多畴晶体的最大倍频强度,从而验证了聚片多畴晶体倍频相对光强与片畴数N成平方关系。在N<200时,取得 关键词：     

聚片多畴LiNbO_3晶体的倍频效应

通过对聚片多畴LiNbO_3晶体倍频效应的研究,从实验上对Bloembergen等人所提出的准位相匹配理论进行了细致的检验。首先运用Maker条纹法在实验上直接测定了单畴LiNbO_3晶体在e~ω·e~ω→e~(2ω)非位相匹配下的倍频光强,并采用角度扫描和温度扫描方法,以获得满足准位相匹配条件时的不同片数的聚片多畴晶体的最大倍频强度,从而验证了聚片多畴晶体倍频相对光强与片畴数N成平方关系。在N<200时,取得令人满意的结果。把聚片多畴晶体的倍频光强与同质量同长度单畴晶体在o~ω·o~ω→e~(2ω)位相匹配下的倍频光强进行比较,其倍频强度提高一个数量级之多。最后,还从实验上讨论了倍频增强效应的结构敏感性。     

1560 nm连续光半导体激光器经PPLN倍频及经铷吸收光谱稳频

将激光器锁定到合适的参考频率上,可以有效地改变激光器的频率稳定性。1560 nm的分布反馈式半导体激光器,可以通过倍频锁定于铷原子吸收线上。实验中我们利用PPLN准位相匹配晶体进行倍频,当输入光为1.6 W时可以获得25 mW的倍频光,非线性转换系数为0.96%/W。我们还将激光器的频率锁定于Rb原子的吸收线上,30 s内剩余频率起伏约为±3.5 MHz。     

瓦级319 nm单频连续紫外激光的实现及铯原子单光子Rydberg激发

结合光纤激光器、光纤放大器和非线性光学高效频率转换技术及准位相匹配材料,服务于原子物理领域铯原子单光子跃迁里德堡激发的实际需求,研究并掌握了产生318. 6 nm波长连续单频紫外激光的关键技术。采用1 560. 5 nm与1 076. 9 nm连续激光先通过单次穿过PPLN非线性晶体和频,再经腔增强谐振倍频过程高效地产生了输出功率大于2 W的318. 6 nm紫外激光,半小时内,光功率的方均根起伏优于0. 87%。采用电子学边带锁频方案,实现了整个紫外激光系统在保持相对于高精细度超稳腔锁定条件下较大范围连续调谐,其连续调谐范围大于4 GHz,残余频率起伏约16 k Hz。采用本文研制的高功率窄线宽可调谐318. 6 nm紫外激光系统,在铯热原子气室中实现了6S_(1/2)→n P_(3/2)(n=70～100)的单光子跃迁里德堡激发,并对相关现象作了相关的理论分析与研究。采用纯光学探测方案观察到了318. 6 nm紫外激光对磁光阱中铯冷原子系综的单光子跃迁里德堡激发。     

非线性光学材料倍频效应测试系统研究

开展了一种红外和可见波段非线性光学性能测试研究。该研究基于二阶非线性光学原理, 结合光电信号探测技术, 提出了一种采用红外OPO激光以及把倍频光及其他光效应产生的光通过谱仪分光并结合CCD阵列探测器加以区分探测的新检测方案。主要解决了测试使用1 064 nm光源时, 材料的倍频信号532 nm被样品吸收后而探测不到倍频信号的缺点, 以及准确测量了倍频信号强度, 排除了其他光学效应产生的噪声干扰。其特点是采用1 064和1 905 nm的双波长激光替代单一波长的激光源, 该方案能适用于可见和红外非线性材料光学性能的测试。研究工作包括测试系统组成, 工作原理和测试方法, 并给出了采用本方法测试KTP, KDP, AGS以及几种新的红外非线性材料的实验结果, 并且发现了几种有前途的非线性光学晶体材料。研究结果表明本方法具有稳定可靠、判别精度高、操作简单等优点, 可以有效地定性或半定量测试材料的可见-红外非线性光学性能, 为研究可见、红外乃至紫外二阶非线性光学材料提供重要的测试手段。     

KDP晶体三倍频实验和分析

报道了ＫＤＰ晶体中的三倍频产生的实验研究，计算了比较了直接三倍频过程和级联过程对ＫＤＰ晶体三阶有效非线性系数的贡献，并探讨了ＫＤＰ作为非线性晶体材料三阶非线性系数测量基准的可行性。     

基于光学超晶格和全固态激光技术的准白光激光器

激光显示作为新一代的显示技术,有着传统显示方式无法比拟的优势,而红绿蓝三基色/准白光激光器则是激光显示技术的基础.三基色激光町以通过多种技术获得,通过非线性频率转换技术获得三基色激光是其中的一种.基于准位相匹配技术的光学超晶格作为非线性晶体通过微结构的设计能同时完成多个光参量过程.把光学超晶格多波长频率转换功能和全固态激光技术结合在一起,可以实现红绿蓝三色激光的同时输出.在此基础上,通过控制三色光的功率比例还可以获得白光的视觉效果,可称为准白色激光.本文介绍了我们在这一方面的初步工作,并对这一领域的发展作了一些展望.     

应用于ROF系统中的单边带调制微波毫米波生成技术研究

介绍了单边带调制微波毫米波生成技术研究的背景及意义,综述了几种主要的单边带调制微波毫米波生成技术方案,包括移相法、滤波法、非线性效应法,以及在此基础上的改进方法,如应用于ROF系统中基于谐波抑制的新型单边带调制方案、应用超窄双传输峰光纤光栅实现光学单边带调制等。还介绍了两种新型单边带调制生成微波毫米波技术,包括基于极性反转电光调制器的单边带调制技术以及新型光学注入锁定单边带调制实验系统     

透射共振对二次谐波产生的增强

为了提高二次谐波产生转换效率,本文提出将一维周期光学超晶格两端贴上未被极化的厚度可以改变的非线性介质层,通过调整附加介质层的厚度来调制基频波的场,从而观察二次谐波产生转换效率的变化情况.结果表明:基频渡场可以很大程度地调制二次谐波产生;随着能量的增加,二次谐波产生转换效率增加,随着能量的减小,二次谐波产生转换效率减小;...     

非对称耦合量子阱Zn1-xCdxSe/ZnSe的二次谐波产生及其光学各向异性研究

采用反射式二次谐波产生方法对非对称Ⅱ-Ⅵ族耦合量子阱Zn1-xCdxSe/ZnSe的非线性光学特性进行了研究。与衬底相比,非对称量子阱在可见光波段的二次谐波信号增强一个量级以上。测量和比较了室温下量子阱样品与衬底样品的荧光光谱,研究了在入射光和反射光均为p偏振,以及入射光和反射光分别为s偏振和p偏振两种情况下,二次谐波强度随样品旋转方位角的变化关系,可见其有非常明显的二阶非线性一光学各向异性。     

TEMPORAL OPTICAL SOLITONS VIA MULTISTEP χ(2) CASCADING

We consider a multistep χ⁽²⁾ cascading for light pulses with the dispersion of the system taken into account. Using the method of multiple scales we derive a set of coupled envelope equations governing the nonlinear evolution of the fundamental, second and third harmonic waves involved simultaneously in two nonlinear optical processes, i.e. second harmonic generation and sum frequency mixing. We show that three-wave temporal optical solitons are possible in three-and four-step cascading in the presence of a group-velocity mismatch between different pulses.     

Photonic multi-shape UWB pulse generation using a semiconductor optical amplifier-based nonlinear optical loop mirror

We propose and demonstrate a scheme to implement photonic multi-shape ultra-wideband(UWB) signal generation using a semiconductor optical amplifier(SOA) based nonlinear optical loop mirror(NOLM).By employing the cross phase modulation(XPM) effect,cross gain modulation(XGM),or both,multi-shape UWB waveforms are generated including monocycle,doublet,triplet,and quadruplet pulses.Both the shapes and polarities of the generated pulses are flexible to adjust,which may be very useful in UWB pulse shape modulation and pulse polarity modulation.     

半花菁衍生物LB膜的非线性光学性能研究

本文利用二次谐波产生、紫外－可见吸收光谱、Ⅱ－Ａ曲线等方法，探讨了四种分子结构相近的半花菁染料衍生物ＬＢ膜的非线性光学性能。研究了它们的分子结构与β值大小的关系，分析了引起β值变化的主要原因，证实了极性基团的强弱顺序。并讨论了ＬＢ膜中聚集效应程度不同的原因。通过光学二次谐波信号强度与膜层数的关系，对比了样品的成膜性能。     

Generation of femtosecond laser pulses at 396 nm in K_3B_6O_(10)Cl crystal

K_3B_6O_(10)Cl(KBOC), a new nonlinear optical crystal, shows potential advantages for the generation of deep ultraviolet(UV) light compared with other borate crystals. In this paper we study for the first time the second harmonic generation(SHG) of a femtosecond Ti:sapphire amplifier with this crystal. Laser power is obtained to be as high as 220 m W at the central wavelength of 396 nm with a 1-mm-long crystal, and the maximum SHG conversion efficiency reaches 39.3%. The typical pulse duration is 83 fs. The results show that second harmonic(SH) conversion efficiency has the room to be further improved and that the new nonlinear crystal is very suited to generate the high efficiency deep ultraviolet laser radiation below 266 nm.     

Theory of enhanced second-harmonic generation in some artificial materials

We review the recent theoretical investigation on enhanced second-harmonic generation (SHG) in soft nonlinear optical materials based on ferrofluids, graded metallic films, and graded metal-dielectric films of anisotropic particles. The SHG of soft ferrofluid-based nonlinear optical materials possess magnetic-field controllabilities, i.e., magnetic-field-controllable anisotropy, red-shift and enhancement, which are caused to appear by the shift of a resonant plasmon frequency due to the formation of the chains of the coated nanoparticles. Both graded metallic films and graded metal-dielectric films of anisotropic particles can serve as a novel optical material for producing a broad structure in both the linear and SHG response and an enhancement in the SHG signal, due to the local field effects.      

KBBF族非线性光学晶体的发现及其深紫外谐波输出能力

回顾了在20世纪90年代,面对200 nm壁垒的科学难题,KBBF族非线性光学晶体的发现过程,系统阐述了该晶体的线性和非线性光学性质,详细介绍了其深紫外谐波输出能力的最新研究成果.     

基于单晶体的可调谐参量超荧光的产生

研究了一种基于单晶体的可调谐超荧光产生机理，在一个偏硼酸钡(BBO)晶体中实现了飞秒脉冲倍频过程和光参量产生过程.实验中采用kHz高功率钛宝石激光系统输出的飞秒脉冲光倍频后的蓝光作为抽运光，获得了可调谐范围为480—530 nm参量超荧光光谱输出.理论上分析了这种超荧光产生机理，并利用放大传递函数模拟出参量超荧光环的产生过程.结果表明，在一个BBO晶体中，当抽运光源输出光入射晶体角度同时满足倍频相位匹配角和非共线光参量产生相位匹配角时可产生参量超荧光环，通过微调相位匹配角可控制参量超荧光光谱调谐输出.该理论和实验研究为控制参量超荧光和量子纠缠态的产生提供了理论依据，对于量子成像和量子通讯等领域的发展具有重要意义.