波长可调谐的瓦级连续橙红光激光器

介绍了基于复合腔结构的全固态波长可调谐的连续橙红色激光的输出特性。该复合腔由一个使用周期极化晶体MgO:PPLN的信号光单谐振光参量振荡器和一个LD侧面泵浦Nd:GdVO₄晶体的1 062.9 nm基频光谐振腔构成。s-偏振1 062.9 nm泵浦光抽运单谐振光参量振荡器产生s-偏振信号光腔内独立振荡。通过复合腔结构的优化设计,使独立振荡的p-偏振1 062.9 nm基频光与s-偏振信号光在2个子腔的重叠区内通过Ⅱ类角度匹配KTP晶体的腔内和频过程获得橙红色激光。当MgO:PPLN晶体的调谐温度从30 ℃上升至200 ℃时,s-偏振信号光的中心波长产生红移,导致其与p-偏振1 062.9 nm基频光和频产生的橙红色激光的中心波长从620.2 nm红移至628.9 nm。同时测得中红外波段闲频光的中心波长从3 714.2 nm蓝移至3 438.3 nm。在30 ℃最低设定温度时, 中心波长620.2 nm的橙红色激光和中心波长3 714.2 nm的闲频光最大连续输出功率分别达到2.0 W和2.9 W。     

基于多周期MgO∶PPLN的内腔宽调谐连续中红外光参量振荡器

报道了一种内腔光参量振荡器,该器件通过改变多通道MgO∶PPLN极化晶体的极化周期和温度,可以快速实现3.2~4.1μm中红外参量光可调谐连续输出.采用1.064μm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构,考虑晶体热效应及宽范围调谐参量光振荡过程中光斑模式匹配,通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析,确定最佳腔型结构参数.基于该谐振腔结构,实验研究了多周期MgO∶PPLN晶体的温度和极化周期对参量光波长的影响,实验中克服了MgO∶PPLN晶体在3.8~4.1μm中红外波段较为严重的本征吸收以及量子亏损导致的效率降低问题,获得2.78~4.18μm中红外激光连续调谐输出,调谐范围达1.399μm.在3.2μm、3.5μm、3.8μm、4.1μm四个典型波长下实现了参量光输出,功率分别为1.72W、1.39W、0.79W和0.442W,对应转化效率分别为7.17%、5.4%、3.1和1.84%.     

宽波段连续调谐全固态CW PPMgLN光学参量振荡器

利用半导体激光泵浦输出1064 nm波长的全固态连续Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用周期调谐和温度调谐组合调谐技术,对基于掺氧化镁周期性极化铌酸锂晶体（MgO:LiNbO3, PPMgLN）准相位匹配（QPM）的全固态连续波（CW）光学参量振荡器（OPO）宽波段无分立连续调谐输出特性进行研究。实验采用连续工作模式和外腔结构,基于多周期PPMgLN晶体的30.2,30.4和30.6 m周期,在改变晶体的极化周期的基础上,同时在30～100 ℃范围内调节晶体工作温度。实验结果表明:CW PPMgLN OPO的泵浦阈值仅为0.22 W;不同极化周期需要的温度调谐范围不同;信号光在1 559.8～1 597.2 nm近红外波段和闲频光在3 187.3~3 347.3 nm中红外波段连续调谐输出。实现了外腔式全固态CW OPO在信号光和闲频光波段的无分立连续调谐输出。     

基于MgO∶PPLN晶体差频产生的宽调谐中红外连续激光光源

分别以1 083nm和1 550nm波段的窄线宽连续光源为泵浦光和信号光,搭建基于掺MgO周期铌酸锂晶体(MgO∶PPLN)准相位匹配原理的差频非线性效应产生中红外激光实验系统.根据系统温度和信号光波长调谐特性进行实验研究.在泵浦光波长固定条件下改变信号光波长,实现了窄线宽宽调谐中红外连续闲频激光输出,波长覆盖范围为3 547.6~3 629.1nm.当波长为1 082.8nm的泵浦光和波长为1 549.7nm的信号光功率分别放大到2.8 W和3.5 W时,对波长为3 597.0nm的中红外闲频光输出进行长时间功率扫描监测,得到最大功率为3.2mW,功率抖动引起不稳定度小于±1.6%的高稳定的中红外窄线宽激光输出.该研究结果可为设计和研制多波长窄线宽中红外光源提供参考.     

双共振准相位匹配光学参量振荡器的调谐特性

利用全固化单频Nd：YVO4激光器泵浦双共振难相位匹配铌酸锂连续光学参量振荡器，实验研究了该光学参量振荡器下转换光的调谐特性。通过改变PPLN晶体的温度及OPO的腔长，下转换光的调谐范围分别为189nm和175nm，通过改变泵浦光频率，信号光频率连续调谐375MHz。实验结果与理论计算值基本吻合。     

1653 nm光参量放大器及在甲烷遥测方面的应用

基于掺氧化镁的周期性极化铌酸锂（MgO:PPLN）晶体,研究了连续波种子光注入结构的光参量放大器(OPA)。采用重复频率为10 kHz、最大平均输出功率为6 W的1064 nm高频脉冲激光作为抽运源,晶体的极化周期为31.02 m,在119 ℃工作温度下,将连续分布式反馈激光器（DFB）作为种子注入,在1652.3 nm处得到最大平均功率为125 mW的OPA信号光输出,量子转换效率为7.47％。实验通过改变注入种子光波长,实现了信号光nm级范围的调谐输出。信号光通过10 m外甲烷气池,观察到其光谱强度明显下降,初步验证了信号光在甲烷遥测领域的可行性。与用种子光直接检测相比,信号光强度更高,检测距离及灵敏度均有较大优势。     

基于PPMgLn晶体全固态宽带可调光学参量振荡器

基于掺MgO周期极化铌酸锂晶体的光学参量振荡器是一种全固态中红外可调谐相干光源.泵浦源为1064 nm声光调Q Nd:YAG激光器.通过温度调谐实现了中红外可调谐参量光的输出,当晶体的温度从40°C升高到200°C时,获得信号光的输出范围为1.561 μm～1.670μm,空闲光的调谐范围为3.342 μm～2.932 μm.当泵浦源脉宽为70 ns,重复频率为10 kHz,平均功率为.161 W,获得波长为1631μm.当泵浦源脉宽为70 ns,重复频率为10 kHz,平均功率为1.61 W,获得波长为1631 nm信号光的输出功率为21 1 mW.     

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。     

高功率MgO∶PPLN光参变振荡器

报道了一台高功率中红外激光器。通过理论计算,得到了光参量振荡器输出波长随MgO∶PPLN晶体温度变化的调谐曲线,分析了晶体热膨胀对输出波长的影响;通过声光调Q,Nd∶YAG激光器输出的1064 nm激光作为抽运光,抽运掺氧化镁的周期性极化铌酸锂晶体(MgO∶PPLN),利用光参量振荡(OPO)技术实现了1.75μm和中红外2.71μm激光输出。当重复频率为7 kHz,抽运光功率为104 W时,总的平均输出功率为53.2 W,转换效率为51%。从转换曲线上看,并没有达到饱和区域,因此在晶体损伤阈值以下,增加抽运光功率,OPO的输出功率将会有所提高。     

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。     

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。     

基于中红外差频激光测量水汽分子同位素丰度

稳定同位素比值的测量在地质学、气象学和地球科学的研究中具有重要的应用价值。水汽同位素丰度的测量对理解与干旱相关的同温层大气科学具有重要的意义。水汽分子在2.7 μm附近具有较强的吸收,适宜于高灵敏度光谱的测量。文章报道了利用差频技术(Difference frequency generation)和准相位匹配技术(Quasi-phase matching),将调谐范围在750～840 nm之间的连续可调谐钛宝石激光器和单频连续的Nd∶YAG激光器,耦合到周期性极化铌酸锂非线性光学晶体中,产生2.5～4 μm波段的中红外可调谐激光。选择周期为20 μm的PPLN晶体,产生2.7 μm附近的中红外差频激光,利用差频产生的中红外激光光源,具有窄线宽、宽调谐等优点。结合光程为100 m的Herriott型多通吸收池,采用直接吸收光谱方法测量了实验室大气中的水汽分子同位素,得到了同位素比值R及17O,18O,D的丰度值δ,实验所测R值与国际标准具有很好的一致性。     

Period and temperature tuning of cascaded opticalparametric oscillator based on periodically poled LiNbO3

We report the broadly tunable source by a cascaded optical parametric oscillator in the periodically poled LiNbO_3 (PPLN) with domain grating period and temperature tuning. The optical parametric oscillator was pumped by a passive Q-switched Nd:YVO_4 laser. Multi-wavelength outputs from visible to infrared were obtained. The temperature of the PPLN crystal changed within the range of 70－150℃ with different periods of PPLN. The tunable range covered from 433 to 1657nm.     

High-power, continuous-wave, mid-infrared optical parametric oscillator based on MgO:sPPLT

We report a stable, high-power, cw, mid-IR optical parametric oscillator using MgO-doped stoichiometric periodically poled LiTaO? (MgO:sPPLT) pumped by a Yb fiber laser at 1064 nm. The singly resonant oscillator (SRO), based on a 30 mm long crystal, is tunable over 430 nm from 3032 to 3462 nm and can generate as much as 5.5 W of mid-IR output power, with >4 W of over 60% of the tuning range and under reduced thermal effects, enabling room temperature operation. Idler power scaling measurements at ~3.3 μm are compared with an MgO-doped periodically poled LiNbO? cw SRO, confirming that MgO:sPPLT is an attractive material for multiwatt mid-IR generation. The idler output at 3299 nm exhibits a peak-to-peak power stability better than 12.8% over 5 h and frequency stability of ~1 GHz, while operating close to room temperature, and has a linewidth of ~0.2 nm, limited by the resolution of the wavemeter. The corresponding signal linewidth at 1570 nm is ~21 MHz.     

Low-threshold mid-IR MgO:PPLN optical parametric generation with high reflectivity mirror for signal wavelength

A low-threshold middle-infrared(mid-IR) MgO:PPLN optical parametric generation(OPG)pumped by a laser diode(LDl end-pumped Z-type Nd:YLF laser at 1047 nm is realized with high reflectivity(HR) mirror for signal.At repetition rate of 10 kHz,the OPG threshold of 50μJ has been achieved with HR mirror for signal.Compared with the threshold without mirror,the threshold decreases by 17%.Using HR mirror for pump at output side of crystal,the threshold of 40μJ is achieved.The 2.7-4.1μm continuous tunable output is produced with seven grating periods from 28.5 to 31.5μm and temperatures from 30 to 200℃.When the incident average pump power is 3 W.the OPG idler output power is 0.46 W at 3.26 μm,which corresponds to optical-to-optical conversion efficiency up to 15.3%.     

Widely tunable PPLN/IOPO driven by a diode-end-pumped Q-switched Nd:YVO<Subscript>4</Subscript> laser

This paper reported a broadband tuning intracavity optical parametric oscillator (IOPO), based on the multiple grating periodical poled lithium niobate (PPLN) pumped by a acoustic-optical (AO) Q-switched Nd:YVO₄ laser. The widely tunable OPO output signal wavelength range from 1390 to 1605 nm, which was obtained by changing PPLN poling period from 27.8 to 31.6 μm at a certain temperature of 46°C, while the continuous tuning range was measured from 1475 to 1592 nm with the PPLN poling period of 30 μm by varying the temperature of nonlinear crystal PPLN from 50 to 120°C. The maximum output power of 0.92 W at 1534 nm with the minimum pulse width of 5.17 ns was generated under the incident pump power of 9.6 W at 808 nm. The corresponding peak power and single pulse energy were calculated to be 5.94 kW and 30.7 μJ, respectively. The M ₂-factor was measured to be 2.01 at the signal power of 0.4 W.     

硅基1.55 μm可调谐共振腔窄带光电探测器的研究

制作了一种低成本硅基1.55 μm可调谐共振腔增强型探测器.首次获得硅基长波长可调谐共振腔探测器的窄带响应,共振峰量子效率达44％,峰值半高宽为12.5nm,调谐范围14.5nm,并且获得1.8 GHz的高频响应.本制作工艺不复杂,成本低,有望用于工业生产.     

聚合物弥散液晶材料在1550nm的电光特性研究

实验研究了不同配方及工艺条件下,聚合物弥散液晶（PDLC）材料在1550nm处的电控光透射特性。由此筛选合适的配方和工艺,研制了聚合物弥散液晶电控可调光衰减器样品。实验说明,在1550nm工作点,50％左右合适的液晶含量的聚合物弥散液晶样品能够获得更好的电控光学性能。采用配方质量比ω（DHPA）：ω（E7）：ω（RB）：ω（NVP）：ω（NPG）=100：100：3：2：1．5的配方,制作在1550nm工作的聚合物弥散液晶光衰减器样品。经检测,输入光源为1550mm,223μW时,器件插入损耗为2．3dB,衰减调节范围为13dB,线性工作区域为20～70V。     

Extra-cavity optical parametrical oscillator based on multiple channels periodical poling lithium niobate PPLN

A widely continuous tunable eye-safe laser based on periodical poling lithium niobate (PPLN) crystal, driven by a diode-end-pimped acoustic-optical (AO) Q-switcher Nd:YVO₄ laser was demonstrated. Under the pumped power of 7.74 W at 808 nm and the frequency repetition rate of 45 kHz, the maximum output power of 0.58 W at 1534 nm with the minimum pulse duration of 7.53 ns was obtained. The corresponding peak power and single pulse energy were calculated to be up to 1.71 kW and 12.9 μJ, respectively. By changing 20 different channels with poling period between 27.8 to 31.6 μm, we measured widely continuously tunable wavelength coverage from 1390 to 1605 nm.