亚皮秒光整流效应

介绍了亚皮秒光整流效应的原理及其应用。亚皮秒光整流效应是一种特殊的非线性光学效应，是指利用亚皮秒脉冲激光和非线性介质的相互作用而产生低频电极化场（ＴＨｚ）的过程。这种低频电极化场可以产生超快电磁波辐射。它可以作为一种非接触探测手段来研究非线性性材料的电光效应，测量非线性材料的二阶非线性极化张量元之间的比值。     

LD侧面抽运Nd∶YAG多波长激光器

利用单根Nd∶YAG晶体棒,实现1 064 nm和1 319 nm双波长基频光振荡及其倍频光532 nm、660 nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1 064 nm和1 319 nm基频光振荡,在此基础上使用非线性频率变换技术获得532 nm和660 nm倍频光的输出.结果表明:1 064 nm和1 319 nm基频激光同时输出时功率分别为30.5 W和8.78 W,单独输出时功率分别为35.6 W和11.2 W|在声光调Q频率分别为10.5 kHz和20.5 kHz时,获得了功率分别为5.34 W和1.353 W的532 nm激光和660 nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72 W和1.902 W各路单独输出,两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%,不稳定度小于2%.     

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.     

车载式1 064 nm 和532 nm双波长米散射激光雷达

 新近研制的车载式双波长米散射激光雷达可用于1 064 nm 和532 nm两个波长对白天与夜晚对流层气溶胶消光系数垂直分布进行的探测。该激光雷达由激光发射单元、接收光学和后继光学单元、信号探测和采集单元以及系统运行控制单元组成，后继光路之间采用光纤导光、高低层分层探测等关键技术。该激光雷达使用1 064 nm和532 nm的两个波长，其单发脉冲能量分别为400和300 mJ，重复频率都为20 Hz，光束发散角小于0.5 mrad ；望远镜接收视场为1～3 mrad，滤光片的中心波长为1 064 nm和532 nm，带宽1 nm。分别使用R3236及H7680的PMT和VT120及Phillips777的放大器对两个波长的信号进行探测；对532 nm波长用3 A/D采集卡、1 064 nm波长用了光子计数卡。给出了双波长测量对流层气溶胶消光系数垂直分布的结果，该激光雷达可以探测10 ^-5～1之间的消光系数，探测高度可达10 km以上。     

基于非线性频率变换的长波红外激光器研究进展

8～12μm长波红外波段激光位于大气传输窗口并覆盖诸多气体分子的吸收带,在大气探测、光电对抗等领域具有重要的应用。目前,通过粒子数反转激光器直接辐射以及非线性频率变换间接辐射是实现8～12μm长波红外激光输出的主要方式。其中,基于非线性光学晶体频率转换的长波红外激光器具有结构紧凑、波长选择灵活、功率拓展性强等优势,近年来得到了快速发展和广泛应用。本文对二阶非线性频率变换的光学晶体、工作原理,以及获得长波红外激光的研究进展进行综述,并对基于受激拉曼散射的三阶非线性频率变换获得长波红外的方法进行了介绍和展望。     

金属有机配合物的热致非线性光学特性的对比研究

利用连续激光z扫描技术研究了两种新型金属有机配合物非线性材料在457nm、488nm和514nm三个激发波长下的热光效应。结合实验曲线和理论公式计算了这两种配合物溶液的热光系数dn/dT和热致非线性折射率n2的值。通过对比研究发现,材料的热致三阶非线性光学性质依赖于材料的分子结构和激发波长,Cu配合物的热光系数和热致非线性折射率的数值较大,且受激发波长的变化影响很小,而Pd配合物的热致非线性随激发波长的增大而减小,这主要是由两种化合物分子结构的差异导致其吸收光谱分布不同决定的。     

高能量高转换效率355 nm紫外激光器

为了得到一种三倍频效率高达60%的355 nm脉冲激光器,采用曲率半径分别为2 m的凹凸高斯镜和9 m的平凹全反镜组合作为谐振腔,加以电光调Q,得到1 064 nm高光束质量激光输出,再将其进行行波放大,获得重复频率10 Hz、脉宽7.3 ns、单脉冲能量1.01 J的1 064 nm基频光输出。利用Ⅰ类相位匹配LBO晶体进行二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行三倍频以得到波长为355 nm的紫外光输出。通过二倍频和三倍频输出特性和非线性晶体参数的分析和实验调试,最终获得了单脉冲能量为608 mJ、脉宽为5.7 ns、线宽为2 nm的紫外激光输出。通过优化二倍频的转换效率,可使1 064 nm基频光到三倍频得到的355 nm紫外光的转换效率达60%。     

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.     

利用群速度匹配的级联二阶非线性实现超短激光脉冲压缩

提出了一种采用倾斜脉冲的级联二阶非线性来实现超短激光脉冲压缩的方法. 对基于单块BBO晶体中基频光与倍频光群速度匹配的级联二阶非线性的脉冲压缩方案进行了理论分析. 对比研究了群速度匹配与失配情况下利用级联二阶非线性进行脉冲压缩的效果, 并模拟分析了基频光与倍频光的位相失配量、非线性晶体长度、 基频光初始峰值光强和初始脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响. 结果表明, 基频光与倍频光的群速度匹配将会大幅度改善压缩脉冲的时间波形和频谱分布. 通过对位相失配量、晶体长度、初始光强等参数的优化和选取可获得较理想的压缩效果. 采用倾斜脉冲的级联二阶非线性的脉宽压缩方法, 针对中心波长800 nm、脉宽100 fs, 峰值光强为50 GW/cm²的基频光脉冲, 采用25 mm厚BBO晶体, 当基频光与倍频光位相失配量Δk=60 mm^-1(对应失谐角1.98°), 晶体外部脉冲前沿倾斜角γ₀=74°时, 计算获得了质量较好的20 fs剩余基频光, 并同时产生了14 fs的倍频光. 关键词： 倾斜波 级联二阶非线性 群速度失配 脉冲压缩     

表面修饰基团对金纳米颗粒非线性光学效应的影响研究

采用两相法分别制备一级硫醇修饰和二级十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 修饰的金纳米颗粒,通过透射电子显微镜和紫外-可见吸收光谱表征了其结构和线性光学性质. 采用开孔Z扫描技术,研究表面修饰对金纳米颗粒在532 nm波长激光作用下的非线性光学效应及光限幅性能的影响行为.结果表明,二级CTAB的修饰增强了颗粒在激光照射下的局域场作用, 并提高了热电子对非线性光学效应的贡献程度,从而有效地提高了金纳米颗粒的光限幅性能.     

半导体光放大器非线性失真特性实验研究

对半导体光放大器（SOA）用于1 310 nm残留边带幅度调制（AM-VSB）视频光信号放大时的非线性失真特性进行了实验研究.分析了非线性失真机理.给出了当输入光信号波长位于SOA增益谱下降沿且输入光信号功率较大时,SOA所引入的非线性失真主要由其增益随输入光信号功率变化而波动所造成的结论和对应表达式.提出了减小非线性失真的方法.设计了适合于AM-VSB视频光信号放大的SOA并用于有线电视（CATV）系统实验.研究结果表明,在300 mA的工作电流下,SOA在载频647.25 MHz处引入的组合二阶互调失真（CSO）在－42 dB～－38 dB之间,并随输入光信号功率的增加而变大.     

脉冲式2 μm KTiOAsO4光参变振荡器

为了验证KTiOAsO4(KTA)晶体用于光参变振荡产生2μm激光的可行性,设计了脉冲式2μm KTA光参变振荡器,采用θ=49°切割的KTA晶体作为光参变振荡晶体,实现了2μm激光的输出;计算了该系统在双谐振情况下的起振阈值,在实验中测得输出的信号光、闲频光波长在2.16μm和2.09μm附近,与理论计算基本吻合,并测量了脉冲宽度。同时选用了对信闲光透过率分别为60%、70%、90%的镜片作为光参变振荡器(OPO)输出镜,测得了三种情况下的输出能量及电光效率的数值;测得了在380 V电压下,输出镜透过率一定时输出能量与光参变振荡器腔长之间的关系曲线,从而验证了KTA晶体用于光参变振荡产生2μm激光的可行性,为下一步的研究工作打下了基础。     

GaN基薄膜半导体材料不同非线性效应的竞争关系

采用金属有机化合物化学气相沉积方法生长了未掺杂GaN,p型Mg掺杂GaN,InGaN/GaN多量子阱等薄膜半导体材料,研究了其在800 nm飞秒激光激发下的非线性光学性质.实验结果表明,在800 nm飞秒激光激发下,多光子荧光、二次谐波等非线性光学信号之间存在着竞争关系,反映出不同非线性光学信号对激发光的能量分配存在着竞争,并通过其非线性光学信号强度与激发强度之间的依赖关系进行了验证.同时,本文对其竞争机理进行了初步探究.     

基于无机材料体系连续激光驱动的全光谱白光研究进展EI北大核心CSCD

全光谱白光具有和太阳光光谱接近的覆盖可见到红外连续波段的光谱特征,对光学研究具有重要意义。连续激光驱动光学活性材料的全光谱白光因其特殊的发光性能及高效的发光效率吸引了研究者广泛的研究兴趣。本文首先从有无激活中心角度对可产生全光谱白光的无机材料进行了分类总结。然后从光谱性能、温度性能及光电性能三个方面对无机材料体系中的全光谱白光的光物理过程进行了归纳分析,并对全光谱白光的应用做出了展望。最后对这一非线性光学效应的全光谱白光发光现象未来的研究方向及发展趋势进行了总结。     

ZnS Nanospheres for Optical Modulator in an Erbium-Doped Fiber Laser

Zinc sulfide (ZnS), which belongs to transition metal monochalcogenides, is a semiconductor material with wide direct band gap. It can potentially show some special applications (such as luminescence, phosphor, sensors, infrared window materials, photocatalysis) by changing the morphology, size, and crystal structure of semiconductor materials. However, ZnS nanospheres have not been studied as optical modulators until now. Herein, ZnS nanospheres are synthesized by the hydrothermal method and are used to realize optical modulators in an Er-doped fiber laser. The evanescent field effect is utilized to incorporate the ZnS nanospheres on a tapered fiber. Furthermore, with the increase in pump power, the modulation interval gradually decreases to a minimum of 34.36 ns corresponding to the modulation frequency of 29.1 MHz, which is the highest modulation frequency to our knowledge in a ring cavity all-fiber laser. These results demonstrate ZnS nanospheres together with the interaction of dispersion and nonlinearity in optical fibers can modulate the proposed lasers. This not only provides a new method for controlling the power and frequency of all optical modulators, but also marks an important step for ZnS materials in optics research and device applications.     

一种新型的用于差分吸收激光雷达中脉冲式光学参量振荡器的种子激光器的频率稳定方法

提出了一种新型的用于差分吸收激光雷达中脉冲式光学参量振荡器的种子激光器的频率稳定方法. 详细介绍了该稳频方法的工作原理和实验装置, 并在理论上对该方法的稳频精度及其影响因素进行了分析. 利用该方法, 在实验中将种子光激光器稳定在水汽的吸收峰中心(935.6849 nm)处, 频率抖动的标准差小于8 MHz. 测试了种子注入后的光学参量振荡器输出的脉冲光的频率抖动, 测试结果表明, 脉冲光频率能够与种子光保持一致, 频率抖动的标准差小于28.7 MHz, 该稳频结果完全能够满足差分吸收激光雷达的需求.     

连续波激光器腔内倍频晶体半解析分析方法的研究

连续波激光器系统腔内倍频非线性光学晶体吸收基频光辐射产生谐波的同时,也会在晶体内部产生非均匀温升,引起折射率变化,破坏位相匹配条件,影响激光器谐波转换效率.解决问题的关键是准确得出晶体内部温度场.由于激光器中激光模式和边界条件的复杂性,无法得到温度场的解析解.利用半解析热分析方法得出了晶体工作在TEM00模式下产生的温度场计算公式,分析了对温度场分布的各种影响.所得结果对连续波腔内倍频激光系统设计将起到指导作用.     

低分析频率压缩光的实验制备

基于PPKTP晶体的阈值以下光学参量振荡(OPO)过程,制备了共振于铷原子D1线795 nm的压缩真空态光场,研究了分析频率处于千赫兹范围的主要噪声来源,特别是795 nm激光及其二次谐波397.5 nm激光在晶体内吸收引起的非线性损耗增加和系统热不稳定的问题(397.5 nm激光处于PPKTP晶体透光范围边缘,具有高于其他波长数倍的吸收系数).以795 nm和1064 nm为例,分析了非线性损耗及晶体内热效应对压缩度的影响.受限于以上因素,795 nm压缩光很难得到1064 nm波段同样的压缩度.探测系统中的噪声耦合则限制了压缩频带.实验上对分析频率为千赫兹的经典噪声进行了有效控制,通过使用真空注入的OPO、垂直偏振及反向传输的腔长锁定光、低噪声的平衡零拍探测器、高稳定度的实验系统及量子噪声锁定等方法,最终在2.6—100 kHz的分析频段得到了约2.8 dB的795 nm压缩真空.该压缩光可用作磁场测量系统的探测光以提高测量灵敏度.     

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。     

强耦合激子-声子系统中的三阶非线性光学系数的理论计算

应用Dyson-Maleev变换,对强耦合激子—声子系统中非线性光学性质进行了理论研究.结果表明,当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时,系统的非线性光学吸收和克尔（Kerr）系数显著增大,从而证明了激子-声子的强相互作用对介质的非线性光学性质的影响相当大,并且当考虑激子偏离玻色子模型时,这种影响将进一步增大.