宽带准连续光纤激光在周期极化铌酸锂中倍频特性的研究

双包层光纤激光器和非线性光学材料(如周期性极化的铌酸锂晶体,PPLN)相结合,开辟了实用性非线性光学器件的一个新领域。研究了准相位匹配周期性极化反转铌酸锂晶体对宽带准连续光纤激光倍频的温度特性和频谱特性。在理论上,从准相位匹配相位失配关系出发,推导了晶体温度与抽运源中心波长的关系以及温度响应带宽,并和已报道实验结果进行了比较,二者符合得很好。此外,还推导了倍频周期极化铌酸锂晶体对抽运基频光源的响应谱线带宽。在实验上,采用长度20mm,极化周期6．5μm,厚度0．5mm的周期极化铌酸锂晶体光纤激光器准连续宽带输出进行了倍频,获得了在不同控制温度下的倍频光光谱,并对此进行了详细分析。     

准相位匹配扇形光栅铌酸锂光波导倍频绿光输出

采用外加电场极化方式对具有扇形光栅的 0 .5mm厚Z切铌酸锂晶体进行极化反转 ,制成了退火质子交换光波导。极化反转周期为 5 .8μm～ 6 .2 μm ,采用Nd∶YAG激光器输出的 1.0 6 4 μm连续激光为基频光波 ,实现了0 .5 32 μm倍频绿光输出 ,相互作用长度为 4mm ,耦入波导的基频光波功率为 10mW ,获得了 2 0 μW的绿色倍频光输出 ,归一化转换效率为 12 5 % (W·cm2 )。     

基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频的440 nm蓝光固体激光器

阐述了一种基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频实现440 nm蓝光输出的实验方案。根据周期极化铌酸锂晶体的Sellmeier方程以及倍频与和频的相位匹配条件,在一块周期极化铌酸锂晶体上设计了两段不同的极化周期,使其在同一工作温度下能分别实现倍频与和频,在先后经过倍频与和频后,实现级联三倍频输出。实验采用Nd: YAG产生的1319 nm光作为基频光,重频400 Hz,脉宽110 ns,横向和纵向光束质量因子分别为1.81和2.65。耦合进周期极化铌酸锂晶体后,出射光中检测到660 nm的红光和440 nm的蓝光。通过调整工作温度和入射基频光功率,得到2.4 mW的最大蓝光输出,此时工作温度55.5 ℃,基频光功率530 mW。实验结果验证了单块晶体实现级联三倍频440 nm蓝光输出的可行性。     

准位相匹配铌酸锂波导倍频特性分析与优化设计

用标量有限元方法计算了周期性极化的铌酸锂光波导中模折射率和模场分布,并在计算中引入铌酸锂晶体折射率与温度变化的关系,分析了准位相匹配铌酸锂波导倍频效率与极化反转光栅周期、基频光波长、波导器件温度等关系.理论分析与实验结果符合得很好.在此基础上,分析了波导制作参数与倍频效率、光栅周期与晶体温度,以及温度带宽与光栅通光方向长度等关系,进而对铌酸锂波导倍频器件进行优化设计. 关键词： 铌酸锂 光波导 准位相匹配 有限元     

利用光衍射效应探测周期极化微结构晶体

以光栅衍射理论为基础，从理论上分析研究了微结构晶体衍射效率与占空比和折射率的关系.采用波长为532nm，最大功率为80mW 的连续激光为光源，分别对周期极化掺镁铌酸锂微结构晶体和周期极化同成分铌酸锂微结构晶体的占空比及极化反转引起的折射率变化进行了测试.测试结果表明，掺镁铌酸锂晶体周期极化反转所引起的折射率改变量大于同成分铌酸锂晶体极化反转所引起的折射率变化. 关键词： 光栅衍射 占空比 折射率变化     

准相位匹配周期极化高掺镁铌酸锂532 nm倍频准连续输出研究

对周期性极化高掺镁铌酸锂倍频过程进行了准相位匹配倍频理论研究。在室温下通过外加电场极化法,用较低的极化开关电场～5．5kV／mm,在厚为1mm、长为10mm、宽为10mm的掺镁铌酸锂基片上成功地制备了周期为5．8～7．3pm(间隔0．3pm)的一阶准相位匹配倍频周期性极化光学微结构。将温度控制在70℃左右,以波长为1．060μm的Nd：YAG激光为基频光源,对所研制的光学微结构样品进行倍频通光实验验证。当入射基频光为920mW时,可以获得约15mW的532nm准连续倍频蓝光输出．其归一化转换效率高达1．77％／W。     

Ⅰ型准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频蓝光输出

在周期为14．5μm的周期性极化铌酸锂中,利用d31得到了一阶Ⅰ型EY^ωEY^ω-Ez^2ω(oo-e)准相位匹配蓝光二次谐波。在150C下,由114μJ抽运光,得到了52μJ,0．473μm倍频蓝光,对应于平均最大转换效率45．6%。制备了一阶和三阶周期分别为4．5μm和13．5μm的周期性极化铌酸锂。在EY^ωEY^ω-Ez^2ω(ee-e)准相位匹配0．473μm蓝光倍频中。150C下,分别得到了41．3%和19%的倍频转换效率。oo-e准相位匹配比传统的ee-e准相位匹配有较大的光栅周期,尤其在短波长区域倍频输出应用中,降低了周期性结构制作的困难,其较大的容许带宽在实验中提高了频率转换效率。实验结果表明了在周期性极化铌酸锂中准相位匹配倍频的偏振相关性。     

低电场周期极化化学比掺镁铌酸锂绿光倍频器

对气相平衡扩散输运工艺制备的化学比掺镁铌酸锂晶体进行周期极化,实验中发现化学比掺镁铌酸锂晶体的矫顽场为12kV/mm,只有常用的同成分铌酸锂晶体的矫顽场的1/20,用低电场就可以制备出结构均匀周期为62～64μm的周期性极化结构.在室温下对此周期极化结构进行二次谐波倍频实验,其归一化倍频转换效率为48%/W。     

周期极化KTiOPO4晶体连续倍频绿光输出

采用外加电场极化方法，在Z切1mm厚的KTiOPO4晶体中实现了周期性极化反转。晶体的极化反转周期为9．0／μm，相互作用长度为3mm。波长为1．064μm的基频光功率为900mW，晶体中心温度为32℃时，获得0．532μm、22μW的倍频绿光输出，二次谐波转换效率为0．0024％。     

1.5μm波段基于级联二阶非线性的铌酸锂光波导全光波长变换的理论分析

研究了基于级联二阶非线性的铌酸锂波导全光波长变换器的特性.首先从耦合模方程出发,比较了数值分析结果与小信号近似分析的结果.其次在数值分析基础上,分析了铌酸锂晶体的温度变化导致相应基频光波波长与极化反转光栅周期的变化关系.最后分析了在不同相互作用长度下,转换的光波功率与有效基频光波波长带宽、温度调谐带宽、极化反转光栅周期带宽等关系,以对全光波长变换器件进行优化设计 关键词： 级联二阶非线性 波长变换 准位相匹配 铌酸锂光波导     

Compact continuous-wave blue lasers by direct frequency doubling of laser diodes with periodically poled lithium niobate waveguide crystals

A compact continuous-wave blue laser has been demonstrated by direct frequency doubling of a laser diode with a periodically poled lithium niobate (PPLN) waveguide crystal. The optimum PPLN temperature is near 28 degrees C, and the dependence of waveguide crystals on crystal temperature is less sensitive than that of bulk crystals. A total of 14.8 mW of 488-nm laser power has been achieved.     

基于复合腔的波长可调谐连续橙红色激光器

设计并研制了一种基于复合腔结构的波长可调谐、瓦级连续输出的橙红色激光器.该激光器是由半导体激光侧泵Nd∶GdVO_4晶体产生p-偏振1 062.9nm基频光的谐振腔和使用周期性极化晶体MgO∶PPLN(三个极化周期为29.0μm、29.8μm和30.8μm)的单共振光学参量振荡器组成.在两个谐振腔的重叠区域,利用Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体对s-偏振信号光与p-偏振1 062.9nm基频光进行腔内和频.通过对MgO∶PPLN晶体进行三个不同极化周期的调谐和30℃~200℃范围内的温度调谐,在三个波段(613.4~619.2nm@29.0μm、620.2~628.9nm@29.8μm和634.4~649.1nm@30.8μm)获得了波长可调谐的橙红色激光连续输出,并在相应波段(3 980.0~3 758.5nm@29.0μm、3 714.2~3 438.3nm@29.8μm和3 278.0~2 940.2nm@30.8μm)获得了波长可调谐的中红外闲频光的连续输出.在30℃最低调谐温度,通过改变晶体的极化周期,在613.4nm、620.2nm和634.4nm处测得最大连续输出功率分别为1.52 W、2.21 W和3.03 W,对应的三束闲频光最大连续输出功率分别为2.36 W@3 980.0nm、3.17 W@3 714.2nm和4.13 W@3 278.0nm.     

准相位匹配LiNbO3蓝光倍频器的研究

采用外加电场极化法,实现了ＬｉＮｂＯ３晶体的周期性极经,并制备出周期为９．５μｍ的三阶准相位匹配周期性极化ＬｉＮｂＯ３晶体（ＰＰＬＮ）;用准连续钛宝石激光器作基频光源,对准相位匹配周期性极化ＬｉＮｂＯ３进行了光学倍频实验,得到了１２μＷ的蓝光输出。     

激光二极管泵浦Nd:YAG 946nm激光器及倍频研究

提出如何克服准三能级再吸收损耗和抑制寄生振荡实现LD泵浦的Nd:YAG946nm激光器.在室温下946nm连续输出大于120mW,斜率效率接近10%,同时采用KNbO₃晶体实现了腔内倍频的蓝色激光输出.对实验结果进行了分析并提出了改进措施.     

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。     

大功率准连续Nd:YAG陶瓷激光器研究

采用侧面环绕均匀排布的紧凑型抽运结构,实现了激光二极管阵列侧向抽运Nd∶YAG陶瓷激光器高效率激光输出。理论计算得到谐振腔输出镜的最佳输出耦合透射率为22.2%,并在输出耦合镜透射率为22%的条件下,用掺杂原子数分数为1%,尺寸为5mm×75mm的Nd∶YAG陶瓷棒,获得了平均功率大于230W的准连续1064nm激光输出,其光光效率和斜率效率分别高达52.4%和61%。并测得输出激光脉冲宽度为160μs,光谱线宽略小于0.8nm,光束发散角为16mrad。实验结果显示,Nd∶YAG陶瓷激光器输出功率Nd∶YAG单晶激光器相当。     

A Micro Blue-violet Laser by Frequency Doubling of Semiconductor Laser

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｂｌｕｅ ｖｉｏｌｅｔｌａｓｅｒｉｓｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓｏｐｔｉｃａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｏｒａｇｅ,ｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ,ｄｉｓｐｌａｙ,ｅｔｃ..Ｉｔｃａｎｂｅｒｅａｌｉｚｅｄｆｒｏｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇｏｆａｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｔｈｉｓｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆａｌｌ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ,ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ,…     

A compact and high efficiency diode pumped green laser based on MgO doped PPLN

In this work, an efficient intra-cavity second harmonic generation of green laser in a periodically poled MgO doped LiNbO₃ (MgO:PPLN) bulk crystal using a compact Nd:YVO₄ laser as a fundamental laser source is reported. Different length, different working temperature MgO:PPLN crystals are tested and investigated in the SHG experiments. The maximum output power at 532 nm is 6.2 W at the absorbed pump power at 808 nm of 14 W, the optical to optical conversion efficiencies from 808 to 532 nm and 1064 to 532 nm are 43 and 77%, respectively, the instability in 2 hours is less than 5%.