BBOⅠ类相位匹配非共线参量产生中的群速自匹配

利用重复频率为1kHz的钛宝石激光的倍频蓝光抽运Ⅰ类相位匹配的偏硼酸钡(BBO)晶体，获得了可见光区的非共线参量超荧光.给出了最强光强处参量超荧光的非共线角，波长随相位匹配角的变化.理论计算了在参量超荧光中三波的群速失配随非共线角和相位匹配角的变化规律.结果表明，Ⅰ类非共线相位匹配的参量超荧光关于抽运光中心对称.并且沿光强最强的参量超荧光方向三波的群速失配最小，有效互作用长度最大，即参量超荧光的强度角分布是三波的相速和群速自匹配的结果.该理论和实验研究为减小飞秒光参量放大中三波的群速失配提供了一个理想的几何模型，为获得高增益、窄脉冲宽度的参量光输出提供了理论依据和实验验证. 关键词： 群速自匹配 参量超荧光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

BBOⅠ类相位匹配光参量放大中群速失配的补偿

描述了在BBOⅠ类相位匹配的飞秒光参量放大（OPA）中，利用非共线结构和倾斜抽运光的脉 冲波面来完全补偿三波群速失配的方法.理论计算了三波群速匹配时，非共线角、相位匹配 角、抽运光的脉冲波面倾斜角随信号光波长的变化，并分析了对抽运光光斑尺寸的要求和对 空间走离长度的影响.结果表明，利用该方法不仅能够实现最大的参量带宽，而且能够完全 补偿飞秒OPA中三波的群速失配.此外，选取合适的抽运光光斑尺寸和非线性晶体的长度对提 高参量增益也至关重要. 关键词： 群速匹配 非共线相位匹配 脉冲波面倾斜 飞秒光参量放大     

基于单个BBO晶体载波包络相位稳定的高效率光参量放大器

基于单个BBO非线性晶体,利用非共线光参量放大技术,研究了载波包络相位稳定的高效率可调谐近红外脉冲产生.以载波包络相位稳定的飞秒激光放大系统产生的白光作为种子光,注入一个二类匹配的二级光参量放大器,在1350 nm波段获得抽运-信号光34%的转换效率.利用f—2f光谱相干测量技术,放大脉冲载波包络相位的抖动30 min内小于137 mrad.该方法提供了一种简单高效的载波包络相位稳定的红外脉冲产生技术.     

输出13.5fs激光脉冲的非共线式光参量放大器

利用BBO晶体在400nm的抽运光与信号光夹角为37°时,可同时在可见光范围内很宽的光谱范围里实现相位匹配的特点,实现了在可见光范围内具有极宽输出光谱宽度的飞秒光学参量放大器(OPA)的稳定运转,其输出脉冲能量大于15μJ,转换效率超过15%.并且在仅采用啁啾镜作为脉冲压缩器的情况下,获得了输出脉冲宽度为135fs的极窄光脉冲,其脉冲宽度压缩比高达22倍 关键词： 非共线相位匹配 光学参量放大 啁啾镜     

第Ⅰ类BBO晶体中的参量荧光空间特性理论研究

 采用第Ⅰ类相位匹配BBO晶体的放大传递函数方法,分别对光参量放大过程中单波长信号光注入和多波长信号光注入出现的参量荧光的空间特性进行了详细的理论研究。结果表明:一方面单波长信号光注入时,在某一特定的非共线角和相位匹配角下,它是以泵浦光为中心,呈锥形分布的,而在其它相位匹配区域内,则呈环形分布;另一方面,在多波长信号光入射情况下,参量荧光的光谱在某一特定的相位匹配角下集中分布在很宽的范围内,而在其余相位匹配区域内,参量荧光光谱呈分散分布状态。该结论对于光参量放大中三波群速失配的补偿,高增益和窄脉冲宽度的参量光的产生以及对于参量荧光的控制提供了理论依据,并且对于近年来量子图像处理和量子通讯等领域所关注的纠缠光场的产生也具有参考价值。     

基于预啁啾控制的极宽带光参量放大

在以飞秒钛宝石放大系统的倍频光为抽运光和超连续白光为信号光的光参量放大中，针对抽运光的宽带特点，分析了一种新的极宽带相位匹配方法.结果表明，10nm的抽运光带宽可得到近400nm的相位匹配带宽，若抽运光带宽达到20nm,相位匹配带宽就能达到近600nm.零色散波长为800nm的光子晶体光纤产生的超连续谱经光纤传输后为二次啁啾，宽带抽运光经棱镜对展宽具有线性啁啾，满足了极宽带相位匹配方法所需要的光谱分布.理论计算了对输入脉冲进行预啁啾控制应选择的光纤长度和棱镜对在光路中的插入量，为实现极宽带光参量放大提供了     

基于预啁啾控制的极宽带光参量放大

在以飞秒钛宝石放大系统的倍频光为抽运光和超连续白光为信号光的光参量放大中,针对抽运光的宽带特点,分析了一种新的极宽带相位匹配方法.结果表明,10nm的抽运光带宽可得到近400nm的相位匹配带宽,若抽运光带宽达到20nm,相位匹配带宽就能达到近600nm.零色散波长为800nm的光子晶体光纤产生的超连续谱经光纤传输后为二次啁啾,宽带抽运光经棱镜对展宽具有线性啁啾,满足了极宽带相位匹配方法所需要的光谱分布.理论计算了对输入脉冲进行预啁啾控制应选择的光纤长度和棱镜对在光路中的插入量,为实现极宽带光参量放大提供了 关键词： 啁啾 极宽带相位匹配 光参量放大 光子晶体光纤     

飞秒紫外激光脉冲振荡的实验研究

本文讨论了采用空间光脉冲光谱的啁啾特性和选择聚焦透镜焦距相结合的技术大大提高二次谐波转换效率和产生紫外飞秒光脉冲的实验研究.采用一类相位匹配的BBO晶体,当飞秒钛宝石光脉冲平均功率为560mW时,二次谐波输出功率为352mW,二次谐波转换效率高达63%;采用一类相位匹配的LBO晶体时,获得高光束质量的倍频蓝光输出,输出平均功率为170mW,转换效率大于30%.运用LBO倍频产生的蓝光脉冲和剩余的基频光脉冲进行了三次谐波的振荡研究.三倍频晶体采用BBO,通过优化设计倍频光与基频光之间的空间模匹配及精确时间延迟,得到飞秒紫外光输出,输出功率为2mW,中心波长约为280nm,重复率为100MHz.     

飞秒光参量放大中三波群速失配的补偿

为了消除群速失配对参量放大的不利影响，描述了利用脉冲波面倾斜与非共线相位匹配相结 合，完全补偿飞秒光参量放大（OPA）中三波群速失配的新方法.计算了在BBOⅠ类、Ⅱ类相 位匹配条件下， 三波实现群速匹配时，相位匹配角、脉冲波面倾斜角以及非共线角随信号 光波长的变化.并分析了三波群速匹配对空间走离长度、参量增益和参量带宽的影响.结果表 明，在BBOⅠ类、Ⅱ类相位匹配条件下，利用该方法均能实现飞秒OPA连续调谐时三波的群速 匹配，从而大大增加了三波的有效互作用长度，为能够获得高增益，窄脉宽的参量光脉冲提 供了理论依据和指导. 关键词： 群速匹配 脉冲波面倾斜 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

基于参变下转换效应的光辐射定标方法

介绍了一种新型的基于参变下转换效应的光辐射绝对定标方法,利用固体钛宝石激光器倍频后产生的351 nm的激光光源抽运非线性BBO晶体,制备了一对简并的参变下转换光子对(波长为702 nm),并利用晶体的角度调谐特性,制备了另一对非简并的参变下转换光子对(波长为633 nm和789 nm).定标了光电倍增管的量子效率,介绍了实验原理和定标装置,系统分析了测量过程中引入的不确定度.结果表明,参变下转换效应光辐射定标方法的相对合成不确定度小于5.5%.参变下转换定标方法与传统的基于标准探测器的辐射定标方法作了一个比对,表明两种定标方法相对误差小于10%.     

Broadband noncollinear optical parametric amplifier using a single crystal

A noncollinear optical parametric amplifier in which blue pump pulse generation as well as parametric amplification takes place in the same nonlinear crystal is presented. Broadband spectra tunable throughout over 100 nm in the visible were generated in a simple setup. The green output pulses were compressed to 65 fs, and efficiency (IR-to-visible) of 1.8% was achieved.     

High-average-power femtosecond pulse generation in the blue using BiB3O6

Efficient generation of tunable femtosecond pulses in the blue is reported in the nonlinear crystal BiB3O6. By use of fundamental pulses from a mode-locked Ti:sapphire laser at 76 MHz, single-pass second-harmonic average powers of as much as 830 mW have been generated at 50% conversion efficiency, and a tunable range of 375-435 nm in the blue is demonstrated. Temporal measurements using cross correlation of the fundamental and second-harmonic pulses in a 100-microm-thick beta-BaB2O4 crystal result in blue pulse durations of 220 fs for 130-fs fundamental pulses. Direct experimental comparison with beta-BaB2O4 confirms the superior performance BiB3O6 for second-harmonic generation of femtosecond pulses.     

Frequency conversion in nonlinear photonic crystal of strontium tetraborate

Using a nonlinear photonic crystal (NPC) of strontium tetraborate, we obtained the second-harmonic generation of femtosecond pulses in the nonlinear diffraction regime with an efficiency of 1.9% that is tunable in the near-UV spectral range, as well as fourth-harmonic generation under the conditions of random quasi-phase-matching with maximum efficiency of 10⁻⁵ that is tunable in the far-UV spectral range. The efficiency of second-harmonic generation in strontium tetraborate NPC under the conditions of random quasi-phase-matching was significantly lower. The fourth-harmonic was tunable between 187.5 and 232.5 nm. The previously predicted red shift of spectral components in the generated radiation spectrum upon NPC rotation is demonstrated experimentally.     

990 mW average power, 52% efficient, high-repetition-rate picosecond-pulse generation in the blue with BiB3O6

Efficient single-pass second-harmonic generation (SHG) of tunable high-repetition-rate picosecond pulses into the blue is reported in the nonlinear crystal BiB3O6. Using 2.4 ps fundamental pulses from a mode-locked Ti:sapphire laser at 76 MHz and a 10 mm crystal cut for type I (e + e --> o) phase matching in the optical yz plane, second-harmonic average powers as high as 990 mW with excellent stability have been generated at 52% conversion efficiency, and a tunable range of 370-450 nm is demonstrated. From measurements of single-pass SHG in the continuous-wave regime an effective nonlinear coefficient of 3.7 pm/V has been verified for BiB3O6, and direct comparison with beta-BaB2O4 confirms a SHG power enhancement of approximately 23% for the same crystal length. Autocorrelation measurements in a 200 microm crystal of beta-BaB2O4 result in durations of 2.8 ps for the second-harmonic blue pulses.     

Tunable quasi-phase-matched optical parametric generator by translating a segmented crystal

A simple way to realize a fast tunable quasi-phase-matched optical parametric generation without crystal rotation, temperature changing or multi-grating periodically poled crystal translation is presented. The key is to translate a segmented crystal which is stacked by a lithium niobate crystal with three teeth and a single grating periodically poled crystal. The signal wavelength is tunable near 1.55 μm with the signal power of 90 mW.     

基于准相位匹配晶体的宽带可调谐光参量放大过程研究

系统分析了基于准相位匹配晶体的光参量放大过程中极化周期和非共线结构对信号光调谐带宽的影响.提出了最大极化周期的概念,用于描述非共线相位匹配和群速度匹配同时满足时晶体的极化周期所能达到的最大值,给出了用于计算不同温度下周期极化铌酸锂晶体的最大极化周期的数学公式,并确定了宽带可调谐光参量放大过程应使用的最佳非共线结构.当采用此非共线结构时,通过将晶体的极化周期设定为最大极化周期可以在相对最大的波长范围内实现信号光的调谐放大输出.在此基础上提出了一个用于最大化光参量放大过程的信号光调谐带宽、确定工作温度等最佳工作参数以及简化实验操作方法的可行性方案.最后对最大极化周期和非共线结构对光参量放大的参量带宽的影响进行了研究. 关键词： 光参量放大 极化周期 非共线结构 带宽     

Efficient broadband second-harmonic generation by dispersive achromatic nonlinear conversion using only prisms

Using a lossless dispersive apparatus consisting of six prisms, optimized to match a second-harmonic crystal phase-matching angle versus wavelength to second order, we efficiently doubled tunable fundamental light near 660 nm over a range of 80 nm, using a 4-mm-long type I beta -barium borate crystal without tuning the crystal angle. Another set of six prisms after the crystal realigned the propagation directions of the various second-harmonic frequencies to be collinear to within 1/4 spot diameter in position and 200microrad in angle. The measured conversion efficiency of a 40-mJ, 5-ns fundamental pulse was 10%.     

Quantum-noise measurements in high-efficiency single-pass second-harmonic generation with femtosecond pulses

The quantum-noise properties of single-pass second-harmonic blue-light generation with femtosecond pulses have been measured. A conversion efficiency of as much as 63.5% of second-harmonic generation at 428.8 nm was observed in a KNbO(3) crystal with femtosecond (130-fs) pulses with wavelengths centered at 857.6 nm. The quantum noise on the generated blue light was measured to be 1.0 dB (1.4 dB of squeezing inferred) below the shot-noise limit. The noise reduction was found to be sensitive to the average power and the center wavelength of the input fundamental pulses under the condition of strong pump depletion.