1.3-2.0μm光参量振荡的实验研究

本文首先阐述光参量振荡器的调谐原理及其温度调谐的计算.接着讨论研制光参量振荡器的若干技术问题.最后给出信号单谐光参量振荡的实验结果.波长谐范围为1.3—2.0μm.当波长调谐到1.9μm且工作重复率为10PPS时,输出能量为0.37mJ/脉冲.     

宽调谐高效率的BBO光参量振荡器

本文报道用354.7nm泵浦的单共振BBO脉冲光参量振荡器在413～661nm和2513～765nm波段内获得了可调谐的振荡输出,最高总能量转换效率达52％;文中还讨论了输出特性。     

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.     

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。     

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.     

高增益LiNbO3光参量振荡器

报道一台采用调Q红宝石激光器泵浦的高增益角度调谐LiNbO_3光参量振荡器.最大输出能量和转换效率分别高达50mJ/pulse和19%.该振荡器从1.1444μm到1.7652μm连续可调谐.     

ps参量放大效应

本文报道用0.53μm波长超短脉冲序列泵浦角度调谐的LiNbO_3参量晶体,获得1%单程参量放大能量转换效率,并在0.8～1.6μm范围测得参量信号光和空载光波长调谐曲线.     

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%.     

β-BaBO_2O_4光参量振荡器

本文首次报道用1.064μmNd:YAG激光二次谐波泵浦的单共振和双共振β-BaB_2O_4光参量振荡器(OPO)的实验结果.振荡器的调谐范围分别为0.83～0.89μm 、1.63～1.73μm、和0.97～1.18μm.单共振和双共振的最大输出能量分别为200μJ/pulse和1mJ/pulse.     

4.1μm高功率中红外内腔光参量振荡器

提出了一种紧凑型、声光调Q、高功率的4.1μm中红外内腔式氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡激光系统.基于内腔单谐振光参量振荡器动力学模型,对内腔光参量振荡器的阈值倍数及下转换效率的影响因素进行分析,提出实验中对光参量振荡阈值调节的办法,优化了大功率情况下光参量振荡的下转换效率.引入共振泵浦与单端键合晶体方式提高了大功率泵浦的热稳定性.基于光场传输理论与谐振腔稳定性理论,并考虑增益介质热效应,数值模拟了大功率泵浦注入时腔内基频光、信号光及闲频光的三波光场模式匹配,以确保光参量振荡器在高功率下稳定运转.对光参量振荡阈值进行调节,提高了参量光的下转换效率,最终得到4.125μm的中红外高重频脉冲瓦级激光输出,激光重复频率1～100kHz可调,脉冲宽度小于9ns,最高单脉冲能量36.7J,最高峰值功率4.257kW,最高输出功率为1.12 W,其对应的下转换效率为29.7%,最大光光转换效率为4.26%.     

3～5μm角度调谐LiNbO3晶体光参量振荡器的技术研究

用LiNbO₃作参量晶体、调QNd:YAG(1.064μm)激光器做泵源,通过求出相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算,找出有效非线性系数的最大值,从而求出该点对应的相位角和方位角,确定出进行角度调谐LiNbO₃晶体的切割角在理论计算过程中,用计算机模拟,得出了OPO的角度调谐曲线、有效非线性系数曲线和参量增益曲线实验研究中实现了369μm单点参量光输出,实验结果与理论计算结果相吻合.     

光栅腔BBO光参量振荡器

报道０．５３２μｍ泵浦的光栅腔ＢＢＯ光参量振荡器的实验研究结果，在１．０２－１．０８μｍ可调谐范围内，其输出线宽小于１ｎｍ，参量转换效率为３．５％。     

PUMP-TUNING KTP OPTICAL PARAMETRIC OSCILLATOR WITH CONTINUOUS OUTPUT WAVELENGTH PUMPED BY A PULSED TUNABLE Ti:SAPPHIRE LASER

We report on the implementation of a KTP optical parametric oscillator pumped by a pulsed tunable Ti:sapphire laser. Two major improvements were achieved, including the connection of the signal and idler tuning ranges and the high-output conversion efficiency through the signal and idler tuning ranges. Both in the signal and idler, the continuous output wavelength from 1.261 to 2.532μm was obtained by varying the pump wavelength from 0.7 to 0.98μm. The maximum output pulse energy was 27.2mJ and the maximum conversion efficiency was 35.7% at 1.311μm (signal).     

同步泵浦腔内倍频飞秒KTP光参量振荡器

采用光谱物理公司生产的，平均输出工为１．１Ｗ，脉宽为９０ｆｓ的再生锁模掺钛蓝宝石（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）激光器作为泵浦源，ＫＴＰ作为非线性光学介质，以及ＢＢＯ作为腔内倍频晶体，制成了一台同上泵浦腔内倍频飞秒ＫＴＰ光学参量振荡器，其输出调谐范围５２８ｎｍ至５８６ｎｍ，最佳平均输出功率为２４０ｍＷ左右，脉宽约为１００ｆｓ。在无反馈伺服系统的情况下，该参量振荡器可维持振荡达三个小时。     

LiNbO3电光调谐光学参变振荡器

在光学参变振荡器中 ,角度或温度调谐方式的最大缺陷就是参变光波长变化较慢 ,调谐操作复杂 ;电光调谐方式具有调谐速度快 ,操作简单的优点。利用非线性光学晶体LiNbO3 的电光效应 ,在 1 0 6 4 μmNd∶YAG激光器输出的抽运光作用下 ,切割角θ =4 7.5°,在垂直于 1.0 6 μm抽运光偏振方向上加 - 4 .5 +4.5kV直流电压 ,实现参变光波长调谐输出 ,输出光能量约为 2 6mJ左右 ,转换效率 η≈ 17.3%。实验所得的参变光波长变化与调谐电压的线性关系与理论计算相吻合 ,为实现光学参变振荡器的快速调谐快速输出提供了一种可行的技术途径。     

Electro-optic tuning of a periodically poled LiNbO3 optical parametric oscillator and mixing its output waves to generate mid-IR tunable from 9.4 to 10.5 μm

We demonstrate electro-optic spectral tuning in a pulsed periodically poled LiNbO₃ (PPLN) optical parametric oscillator (OPO) in ns regime. A 3-cm-long LiNbO₃ crystal is segmented in three equal sections; the outer sections are periodically poled. The center segment is of single domain whose refractive index is changed by electro-optic effect. Applying voltage from 0 to −5000 V, the OPO signal and idler waves are tuned from 1.932 to 1.912 μm and 2.368 to 2.40 μm, respectively. The signal and idler waves obtained are difference-frequency-mixed in a 10 mm long AgGaS₂ crystal to produce mid-IR tunable from ∼10.5 to ∼9.4 μm, which matches the tuning range of a CO₂ laser.     

500 GHz mode-hop-free idler tuning range with a frequency-stabilized singly resonant optical parametric oscillator

A 1064 nm pumped continuous-wave, mid-IR (3-4 μm), signal-wave resonant optical parametric oscillator is frequency stabilized at the kilohertz jitter level to the transmission peak of an external high-finesse Fabry-Perot cavity. Owing to the high stability of the resonator length against acoustical perturbation, fine pump tuning of the idler wave around 3.3 μm results in an unprecedented mode-hop-free continuous scan over 500 GHz (17 cm?1).     

基于MgO:APLN的多光参量振荡器实验研究及其逆转换过程演化分析

对基于MgO:APLN的多光参量振荡器进行了实验研究. 通过优化MgO:APLN极化结构及参量光耦合输出透过率, 在200 kHz高重复频率1064 nm激光抽运下, 通过单极化晶体实现了1.57 μm, 3.84 μm跨周期参量光输出, 平均功率分别达到2.4 W和1.31 W, 对应光-光转换效率为11.54%和6.25%. 同时针对多光参量振荡过程的逆转换现象, 通过耦合波方程对其进行了数值演化, 并引入“逆转换能量传导区”概念, 指出逆转换能量传导区的存在促使弱增益光学参量振荡器的参量光得到二次增强, 所得结论与实验结果相符合.