光纤型宽带可调连续波差频产生中红外激光器

报道一种新型光纤化宽带可调连续波中红外激光器系统,该激光系统采用准相位匹配(QPM)的差频产生(DFG)技术,非线性晶体为多周期的周期性极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN),掺镱光纤激光器(YDFL)用作抽运光源,可调激光器经掺铒光纤放大器(EDFA)功率提升后作为信号光源。利用建立的准相位匹配-差频产生系统,获得了连续波中红外差频光输出;实验发现,温度导致相位失谐的半峰全宽(FWHM)为4.5℃;通过优化选择晶体周期,并结合调节信号光波长和控制温度,该准相位匹配-差频产生系统可在3.1~3.6μm内连续调谐。     

周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡调谐与容差特性分析

研究了周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡的工作机理,并讨论了其波长调谐特性与极化反转光栅周期、抽运光波长与晶体温度的关系.在此基础上,通过对相位失配因子求微分的方案,分析了光参量振荡的增益与光栅周期、抽运光波长与晶体温度的关系,以及光栅周期、抽运光波长与晶体温度容差的关系 关键词： 准相位匹配 周期性极化铌酸锂 光参量振荡     

一阶准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频产生18 mW绿光连续输出

通过高压脉冲电场极化 ,制备了周期为 6 5 μm、长为 12mm、宽为 10mm、厚为 0 5mm的一阶准相位匹配周期性极化铌酸锂 ;由 1 1W连续 1 0 6 μmNd∶YAG激光器抽运 ,在 5°时产生了约 18mW、0 .5 32 μm的倍频连续绿光 ,其对应的二次谐波转换效率约为 1 6 % ,二次谐波的归一化转换效率约为 1 5 %cm- 1 W- 1 ,相当于 79%的周期性极化铌酸锂的理想非线性系数。测量了抽运光功率与倍频光功率的关系     

周期性极化铌酸锂晶体中半非共线型宽带光学参变放大理论研究

基于周期性极化铌酸锂晶体(PPLN)的准相位匹配光参变放大过程,通过倾斜周期极化铌酸锂晶体中极化域(极化光栅)一定角度,实现了介于共线匹配方式和非共线匹配方式之间的一种半非共线型准相位匹配方式,并以该匹配方式下的各光矢量几何关系得出相位匹配曲线,找到在特定抽运光和信号光波长下能获得宽带增益放大的周期极化长度。并研究其极化倾斜角度与温度特性。模拟计算表明,在合适的角度与温度条件下,该方式可以532 nm抽运光抽运的信号光在800 nm和1064 nm处均获得宽带光参变放大。     

准相位匹配倍频系统的带宽性质研究

根据准相位匹配倍频原理,讨论了实现宽带二次谐波转换需要满足的条件.以周期性极化铌酸锂晶体和掺杂氧化镁（7mol%）周期性极化铌酸锂（7mol%MgO-PPLN）晶体为例,分别比较了0型（e+e→e）和Ⅰ型（o+o→e）两种准相位匹配情况下宽带高效二次谐波转换的特性.研究表明,对于7mol%MgO-PPLN晶体,同时满足准相位匹配条件和群速度匹配条件的中心波长和带宽向短波方向移动,且0型（e+e→e）准相位匹配情况下可以获得更大的带宽.     

Ⅰ型准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频蓝光输出

在周期为14．5μm的周期性极化铌酸锂中,利用d31得到了一阶Ⅰ型EY^ωEY^ω-Ez^2ω(oo-e)准相位匹配蓝光二次谐波。在150C下,由114μJ抽运光,得到了52μJ,0．473μm倍频蓝光,对应于平均最大转换效率45．6%。制备了一阶和三阶周期分别为4．5μm和13．5μm的周期性极化铌酸锂。在EY^ωEY^ω-Ez^2ω(ee-e)准相位匹配0．473μm蓝光倍频中。150C下,分别得到了41．3%和19%的倍频转换效率。oo-e准相位匹配比传统的ee-e准相位匹配有较大的光栅周期,尤其在短波长区域倍频输出应用中,降低了周期性结构制作的困难,其较大的容许带宽在实验中提高了频率转换效率。实验结果表明了在周期性极化铌酸锂中准相位匹配倍频的偏振相关性。     

可调谐准相位匹配高效宽带二次谐波转换

高效宽带二次谐波转换在光通信、信号处理和光谱学等很多领域都有重要的应用.通常高效宽带二次谐波转换的研究都集中在几个波长,为了得到可调谐准相位匹配高效宽带二次谐波转换,理论分析了准相位匹配和群速度匹配条件.在此基础上,分别计算了0型和Ⅰ型准相位匹配情况下,温度对5 mol%掺杂氧化镁周期性极化铌酸锂和周期性极化铌酸锂晶体准相位匹配高效宽带二次谐波转换的影响.对于5 mol%掺杂氧化镁周期性极化铌酸锂晶体,在0型和Ⅰ型准相位匹配情况下,分别得到了调谐宽度15 nm和341 nm的可调谐准相位匹配高效宽带二次谐波转换;对于周期性极化铌酸锂晶体,在0型和Ⅰ型准相位匹配情况下,分别得到了调谐宽度44 nm和98 nm的可调谐准相位匹配高效宽带二次谐波转换.拓展了准相位匹配高效宽带二次谐波转换的波长范围.     

半导体激光直接倍频的488nm蓝光激光器

利用波导型准相位匹配周期极化反转铌酸锂(PPLN)晶体直接倍频波长为976 nm的连续半导体激光二极管,在最佳晶体工作温度(28℃)下,获得了波长为488 nm的连续蓝光输出,最大输出功率大于20 mW。所用的晶体尺寸为8 mm×1.4 mm×1 mm,波导截面为4.5μm×3.5μm,极化周期为5.2μm。研究了波导型周期极化反转铌酸锂晶体的倍频效率与温度的关系,与普通的周期极化反转铌酸锂相比,倍频效率与温度关系的敏感度较低。同时,由于晶体可以在室温下工作,简化了加温与温控部件,提高了整机的工作效率。在此实验的基础上,制成了一台小型的全固态488 nm连续蓝光激光器。     

I型准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频蓝光输出

在周期为 14 .5 μm的周期性极化铌酸锂中 ,利用d3 1,得到了一阶I型EωYEωY-E2ωZ (oo-e)准相位匹配蓝光二次谐波。在 15 0℃下 ,由 114 μJ抽运光 ,得到了 5 2 μJ ,0 .4 73μm倍频蓝光 ,对应于平均最大转换效率 4 5 .6 %。制备了一阶和三阶周期分别为 4 .5 μm和 13.5 μm的周期性极化铌酸锂。在EωZEωZ-E2ωZ (ee -e)准相位匹配 0 .4 73μm蓝光倍频中 ,15 0℃下 ,分别得到了 4 1.3%和 19%的倍频转换效率。oo -e准相位匹配比传统的ee -e准相位匹配有较大的光栅周期 ,尤其在短波长区域倍频输出应用中 ,降低了周期性结构制作的困难 ,其较大的容许带宽在实验中提高了频率转换效率。实验结果表明了在周期性极化铌酸锂中准相位匹配倍频的偏振相关性。     

周期性极化铌酸锂波导全光开关特性分析

从理论方面研究了基于和频与差频级联二阶非线性效应的周期性极化铌酸锂波导全光开关的特性,给出了耦合模方程在满足相位匹配条件下小信号近似的解析表达式.用数值方法求解耦合模方程,讨论了相位失配情况下输出的信号光功率与控制光功率的关系.分析了全光开关器件的极化反转光栅周期、晶体温度、控制光波长等参量的容差特性与相互作用长度和晶体温度的关系 关键词： 级联二阶非线性 光开关 准相位匹配 周期性极化铌酸锂     

Tolerance and tuning properties of the optical parametric processes using periodically poled RbTiOAsO4

The maximal tolerance parameters of poling period and phase-matching, temperature in second harmonic generation (SHG) using periodically poled RbTiOAsO₄(PPRTA) as a function of the fundamental wavelength are investigated theoretically. The tolerance of the poling period ΔΛ of PPRTA is found larger than that of PPLN and PPKTP when the fundamental wavelength is beyond 2 μm, which reaches its maximum ΔΛ_max for PPRTA at a fundamental wavelength of 2.7433 μm. However, the tolerance for the phase-matching temperature ΔT of PPRTA is found smaller than that of PPLN and PPKTP with an exception that PPRTA has a larger tolerance of the temperature or a larger temperature phase-matching bandwidth at fundamental wavelength of 2.2474 μm, where the maximum of ΔT(ΔT_max) is obtained. Furthermore, the tuning characteristics of the optical parametric processes using PPRTA for collinear quasi-phase-matching (CQPM) is analyzed. The combination of temperature tuning and poling period tuning enables a quasi-continuous wavelength tuning range of 1493.2-1593.7 nm for the signal and 3201.8-3699.2 nm for the idler, where poling period of 39 μm, 39.5 μm and 40 μm and a temperature between 20 and 120° have been employed in the corresponding theoretical analysis.     

Compensation for the thermal effect in the second-harmonic generation of a Q-switched nanosecond-kilohertz Nd:YVO4 laser

We report the quantitative relationship between the phase-matching condition and the surrounding temperature in a critical phase-matching second-harmonic generation of a Q-switched Nd:YVO₄ laser with a high repetition rate. The thermal effect can be effectively compensated for by appropriately changing the phase-matching angle with respect to the surrounding temperature of a nonlinear optical crystal. A stable wavelength conversion from the 1064 nm fundamental to the 532 nm second harmonic in a type-I critical phase-matching lithium triborate crystal is experimentally achieved and the corresponding conversion efficiency up to 70% is obtained.     

光栅摄谱仪的改进及其在周期性极化的铌酸锂晶体倍频研究中的应用

由于电荷耦合器件(CCD)具有光谱响应范围宽、检出限低、动态范围宽、暗电流和读出噪声低以及具有积分信号、多道同时检测和实时检测等能力的优点,在光谱测量和光谱成象领域获得了广泛的应用。将传统的1m光栅摄谱仪和科学CCD相结合,使其具有实时快速测量激光光谱的能力。将其应用于宽带双包层光纤激光在周期性极化的LiNbO3晶体(PPLN)中倍频特性的研究,观察到了倍频激光光谱随PPLN控制温度的动态变化过程,并对此进行了详细分析。     

低阈值温度调谐PPMgLN红外光参量振荡

研究了温度调谐下周期极化镁掺杂铌酸锂晶体的红外光参量振荡特性。采用外电场短脉冲极化技术,在大小为7.0mm×50.0mm×1.0mm的Z切高镁掺杂(摩尔分数0.05)铌酸锂上制备出了准相位匹配光学微结构器件,极化周期为30.0μm。以输出波长为1064nm的声光调QNd:YAG固体激光器作为基频泵浦光开展了光参量振荡研究。实验表明:泵浦该PPMgLN晶体,实现了室温下低阈值红外光参量振荡产生,阈值功率仅为45mW(重复频率1kHz)。在泵浦输入功率为225mW时,有36mW信号光输出,转换效率达到16.0%,通过调谐晶体温度(20~180℃),获得了调谐范围为1503~1550nm波段的OPO信号光,实现了低阈值可调谐红外光的稳定输出。     

基于中红外DFG光源的甲烷气体光谱检测方法研究

基于中红外光源的气体光谱检测是新的痕量气体监测与分析方法,在大气监测领域具有重要的应用。构建了一套基于中红外DFG光源的甲烷气体光谱检测系统。该系统以1 550 nm和1 060 nm波段可调谐半导体激光器作为基频光源,采用PPLN晶体作为差频非线性变频器件,实现了3.3 μm处的窄线宽可调谐中红外光源输出。实验结果表明,当PPLN晶体工作温度为99.5℃时,闲频光的输出功率为112 μW,差频转换效率达到1.246 mW/W2。晶体的温度接受带宽为4.3℃,泵浦光波长接受带宽为5.3 nm。在此基础上,分别利用直接吸收法和谐波检测法获得了3 028.751 cm-1处的甲烷气体吸收光谱和二次谐波检测信号。     

Broadband second harmonic generation of an optical frequency comb produced by four-wave mixing in highly nonlinear fibers

We demonstrate broadband second harmonic generation of low-energy pulses produced by injecting two single-frequency lasers into a highly nonlinear fiber. Full nonlinear conversion of the corresponding spectra, consisting of broadband (∼200 nm) optical frequency combs at ∼1580 nm, were obtained by using conventional birefringence phase-matching in two BIBO crystals (2-mm and 100-μm long) with a normal incidence configuration. The crystals were not tilted and the pulses were not compressed. This broadband conversion results from the large phase-matching bandwidth of the nonlinear BIBO crystals at ∼1550 nm, but also seems to be a consequence of a fundamental comb with small spectral phase variation.     

掺杂晶体Cd_(0.35)Hg_(0.65)Ga_2S_4的光学特性

研究了掺杂非线性晶体Cd0 35Hg0 6 5Ga2 S4 的线性和非线性光学特性以及相位匹配 .在相同的实验条件下 ,与已知的中红外晶体相比较 ,测定了该晶体的损伤阈值 .实现了CO2 激光二次谐波产生实验 ,与理论预测相一致     

掺杂晶体Cd0.35Hg0.65Ga2S4的光学特性

研究了掺杂非线性晶体Cd0.35Hg0.65Ga2S4的线性和非线性光学特性以及相位匹配.在相同的实验条件下，与已知的中红外晶体相比较，测定了该晶体的损伤阈值.实现了CO2激光二次谐波产生实验，与理论预测相一致. 关键词： 掺杂非线性晶体 Cd0.35Hg0.65Ga2S4 二次谐波产生 CO2激光     

Optical parametric oscillation in periodically poled lithium niobate driven by a diode-pumped Q-switched erbium fiber laser

We describe what is to our knowledge the first nanosecond periodically poled lithium niobate (PPLN) optical parametric oscillator (OPO) driven by a fiber laser. The source was frequency doubled by a PPLN sample before pumping a second, 20-mm-long, PPLN crystal. The OPO threshold was <10muJ, with pump depletions of as much as 45% and a tunable signal range of 945-1450 nm (1690-4450-nm idler range). We demonstrated 130-nm signal tuning by varying the pump wavelength and doubling crystal's temperature. Also, we achieved 15-nm tuning with all crystals at a constant temperature. The results demonstrate the potential of the fiber laser:PPLN combination for practical, versatile, and tunable sources.     

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。