光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器

为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器（OPO）,泵浦源为基于主振荡功率放大（MOPA）结构的线偏振掺Yb光纤激光器（YDFL）。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754 μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。     

外腔式宽调谐被动调QNd:YVO_4/PPMgLN光学参量振荡器

报道了一个低阈值宽调谐、被动调Q、单谐振掺MgO的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量振荡器。利用被动调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下,实现了PPMgLN晶体的准相位匹配光学参量振荡。光参量振荡的阈值仅为0.27W(单脉冲能量4.5μJ、脉宽35ns);在泵浦光为1.35W(脉冲能量8.2μJ、脉宽35ns),PPMgLN周期为31μm时,获得了161.9mW,3.202μm脉冲激光输出;同时获得了98.5mW的1.594μm信号光输出,总的光光转化效率达到19.3%。通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm,信号光1.43～1.65μm的宽带可调谐激光输出。     

利用连续准相位匹配光学参量振荡器实验强度差压缩态的实验研究

我们利用激光二级管泵浦的全固化单频Nd:YVO4激光器输出1.06μm激光泵浦准相位匹配铌酸锂三共振连续光学参量振荡器,在晶体温度改变8℃的情况下,得到波长范围为1988nm-2293nm的下转换光输出,最低泵浦阈值仅有1.8mW,最高转换效率达16%.并在信号光和闲置光的波长有较大分离(约200nm)的情况下,观察到信号光和闲置光的起伏的关联(0.4dB).     

LD侧泵的声光调Q Nd∶YAG/KTP人眼安全激光器

为获得人眼安全的激光,在一个由激光二极管（LD）阵列侧泵、声光调Q的Nd∶YAG激光器谐振腔中放置一非临界相位匹配的KTP晶体,形成了一个内腔式光学参量振荡器,实现了准连续的1.57 μm激光振荡.通过对单谐振光学参量振荡器阈值公式进行讨论,采用了平凹腔的结构和尽可能短的光学参量振荡器腔长,有效地降低了光学参量振荡器的泵浦阈值.测量了不同声光重复率和不同透射率输出镜下光学参量振荡器输出的各项特性参量.分析了声光重复率和输出镜的透过率对光学参量振荡器的泵浦阈值和输出脉冲波形的影响,并对实验中出现的饱和现象作了解释.当泵浦电流14.5A,声光重复率10 kHz,光学参量振荡器输出镜透过率15%时,在保持单脉冲输出的情况下,获得了1.57 μm激光的最高平均功率输出值1.748 W.     

基于含时分步积分算法反演单体MgO:APLN多光参量振荡能量场

针对脉冲抽运机制下多光参量振荡器内1.57μm和3.84μm跨周期参量光的能量耦合过程,利用含时波动方程建立起关于时间的能量转换模型,并运用分步积分法对模型进行求解,获得参量光转换效率.模拟多光参量放大器输出参量光波形,证实逆转换和模式竞争是影响多光参量振荡的重要因素.进一步,模拟外腔多光参量振荡器1.57μm和3.84μm跨周期参量光的输出情况.分别对比不同输出透过率、晶体长度和谐振腔长度下转换效率的模拟值,证实了输出镜透过率影响1.57μm和3.84μm跨周期参量光的转换效率,同时表明外腔多光参量振荡器存在最佳晶体长度和谐振腔长度.基于仿真结果,开展外腔多光参量振荡器实验.1.57μm和3.84μm参量光转换效率实验值与理论值相吻合,证实此方法能精准地反演多光参量振荡器的能量转换过程,为优化多光参量振荡器、提高参量光转换效率提供了理论依据.     

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。     

光参量振荡过程的物理图象及BBO参量振荡器

本文采用折射率面来描述光参量振荡过程的物理图象,获得了光参量振荡过程的相位匹配图象和频率调谐的简单的数学表达式,直观简洁地说明了光参量振荡器频率调谐曲线的调谐行为.我们用1.06μm和0.532μm激光泵浦β-BaB2O4(BBO)晶体,获得了角度调谐的BBO光参量振荡器的调谐范围分别为1.7～2.35μm及0.72～2.1μm,最大能量转换效率为15％,还讨论了输出能量与腔长的关系.     

高功率中红外3.8 μm激光器

 采用1.06 μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂（PPMgLN）晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84 μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06 μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06 μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84 μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1％,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。     

LD端面抽运Nd:YLF/KTA连续光参量振荡激光

采用非临界相位匹配切割,尺寸5mm×5mm×20mm的KTA作为非线性光学晶体,进行了基于半导体激光端面抽运Nd:YLF/KTA的内腔式连续光学参量振荡激光研究,获得了中红外3.5μm波段的连续激光输出。为了提高连续光参量振荡腔内信号光的功率密度,降低激光输出阈值,采用对信号光高反射的单谐振腔结构进行激光实验。在8.35W的抽运功率下,分别获得了335mW和110mW的3440nm和1505nm的激光输出,对应的总转换效率达到了5.6%。该实验研究表明半导体激光端面抽运的内腔式KTA连续光学参量振荡也能获得高效的中红外激光输出。     

周期极化铌酸锂晶体的红外光谱测量分析

对周期极化非线性品体的光参量振荡器实现连续调谐输出的条件进行了理论模拟和分析,并且针对基于多周期的掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器进行了实验研究,在掺镁铌酸锂晶体内制作了6个等间隔的晶畴区,其间距为0.5 μm,极化周期范围为29.0～31.5 μm.在室温下采用LD端面抽运的声光调Q Nd:YVO4激光器作泵浦源,实现了PPMgLN光参量振荡器的信号光在1449.7～1665.0 nm、闲频光在3 989.2～2 946.0 nm范围内的调谐输出,其最低激射阈值为108.0 mW、最高激射阈值为149.2 mW.当泵浦功率为649 mW时,获得了信号光最高为118.5 mW的输出,其光-光转换效率为18.26%;闲频光最高输出为46.6 mW,其光一光转换效率为7.18%.以上参数均接近实用化水平.而且,这两个波段的光源分别在整个光纤通信的S+C+L波段和大气层透射窗口范围,具有十分重要的应用前景.     

用于定向红外对抗的中波红外激光器技术

针对定向红外对抗系统对中波红外激光器在激光波段、激光功率、激光束散角、激光重复频率以及调制波形等方面的具体要求,通过对光泵半导体激光器、量子级联激光器和基于光学参量振荡的固体以及光纤激光器的技术特点与发展现状的分析比较,和对双折射相位匹配与准相位匹配的特点和最新发展动态的梳理,提出用高功率高光束质量的1 064 nm固体激光器或光纤激光器泵浦基于掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体（PPMgLN）的光学参量振荡器的中波红外激光器方案,其波段转换效率可达到16%以上。     

高功率中红外MgO∶PPLN光参量振荡器

设计了一种高功率1.06μm激光泵浦单谐振中红外PPLN光参量振荡器并对其进行了研究,研究证明在MgO∶PPLN极化周期29.1μm,工作温度40℃时,采用工作频率10kHz、脉宽10ns、功率34W1.06μm激光进行泵浦,光参量振荡器输出3.81μm中红外波段激光,平均功率5.4 W,光光转换效率15.88%。研究结果可为设计和研究中红外激光光源提供参考。     

520nm泵浦780nm+1560nm双共振光学参量振荡器

我们在实验中演示了520nm单频绿光泵浦的基于周期极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体的780nm+1560nm双共振光参量振荡器,高效制备780nm+1 560nm连续可调谐双色下转换光场。该参量振荡器可输出93.3 mW的1 560nm单频激光和44.6mW的780nm单频激光。通过改变PPKTP晶体的温度所得到的波长粗调范围为:信号光1 529.81nm~1 573.83nm(~44nm),闲置光788.26nm~777.20nm(~11nm);通过连续调谐520nm泵浦激光频率初步得到的闲置光在780.24nm(铷原子D2线)处频率连续调谐范围约1.6GHz。     

温度调谐MgO：LiNbO3晶体光参量振荡器

采用调Q Nd:YAG激光倍频光(0.532μm)泵浦温度调谐MgO:LiNbO_3晶体单、双谐振光参量振荡器(OPO包括DRO、SRO)的实验结果.双谐振(DRO)调谐范围达844.1～1411.3nm,最低泵浦阈值0.22mJ/pulse;单谐振(SRO)调谐范围达738.9～1032.2nm,最低泵浦阈值0.66mJ/pulse.最大能量转换效率为10.4%.     

单块KTA晶体级联光参量振荡2.6 μm激光器

提出了一种新型的基于非临界相位匹配KTA晶体的自级联光参量振荡(OPO)激光技术。采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.06 m振荡,腔内泵浦按非临界相位匹配角度切割的KTA晶体,将KTA晶体初次OPO产生的1.5 m信号光封闭在腔内用作二次OPO的泵浦光,实现基于单块KTA晶体自级联OPO的转化。在输出功率8 W的808 nm波长半导体激光泵浦下获得输出功率超过400 mW、斜效率12.7%的2.6 m波长激光输出。结果表明基于单块KTA晶体的级联光参量振荡激光器可望成为获得脉冲2.5~2.7 m波段中红外激光的有效途径。     

准相位匹配PPMgLN光参量振荡技术

 理论上分析了PPMgLN光参量振荡波长调谐特性，计算了泵浦阈值和转换效率。准相位匹配情况下，周期调谐是获得中红外波长调谐有效方法之一。采用高斯光束泵浦，当泵浦功率密度超过阈值泵浦功率密度约6.5倍时，可以获得最高转换效率，约71%。采用1 064 nm激光泵浦多周期PPMgLN晶体，实验上获得了波长调谐范围2.7~4.8 mm，当泵浦功率为8 W时，在波长3.7 mm处激光输出功率超过1.6 W，斜效率超过20%，相应的转换效率约为69%，与理论分析基本一致。     

1064 nm高功率明亮压缩态光场制备实验中绿光诱导红外吸收效应

通过实验和理论研究连续变量高功率明亮压缩态光场制备实验中高功率种子光注入光学参量放大器引起的绿光诱导红外吸收效应。首先,通过优化实验系统工作参数,提升反馈控制回路的锁定稳定性,当种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW时,在分析频率为3 MHz处,获得光功率为200μW、压缩度为(-10.7±0.2) dB的明亮压缩态光场。然后,根据实验数据,定量分析高功率明亮压缩态光场与压缩真空态光场产生过程中周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收损耗,发现高功率明亮压缩态光场实验系统的总光学损耗为(9±0.05)%,其中由周期极化磷酸氧钛钾晶体吸收导致的内腔损耗为(5.8±0.05)%,占总光学损耗的(64.4±0.05)%。该条件下周期极化磷酸氧钛钾晶体对高功率明亮压缩态光场的吸收系数为(6.0±0.05)×10^-2 cm^-1。当泵浦光单独注入光学参量放大器时,周期极化磷酸氧钛钾晶体对压缩真空态光场的吸收系数约为2.1×10^-4 cm^-1。由此可知,当高功率种子光注入光学参量放大器时,绿光诱导红外吸收效应使周...     

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镁铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1 064 nm的声光调Q Nd∶YVO4激光器,在重复频率为2 kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30 ℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48 mW.当抽运功率为94 mW时获得了25 mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.     

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镬铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1 064 nm的声光调Q Nd:YVO_4激光器,在重复频率为2 kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48 mW.当抽运功率为94 mW时获得了25 mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.     

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%.