高效外腔倍频产生426 nm激光的实验研究

利用与铯原子吸收线对应的852 nm半导体激光作为基频光,泵浦基于周期极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体的环形腔,进行高效外腔谐振倍频并产生426 nm激光.在理论分析小角度环形腔内的热透镜效应基础上,发现晶体中等效热透镜中心位置并非在晶体的几何中心.在理论分析的基础上,实验上通过精密平移台精细调节PPKTP晶体在腔内位置,使得等效热透镜中心位置与谐振腔的腰斑位置重合,进而减小晶体热透镜效应导致的模式失配对倍频效率的影响.在泵浦功率为515 mW时产生了428 mW的426 nm激光输出,对应的倍频转换效率为83.1%.此高效倍频过程为制备与铯原子吸收线相匹配的非经典光场提供有效泵浦光,为推动量子非经典光场的应用以及量子信息科学的发展奠定基础.     

用周期极化KTP晶体高效倍频获得稳定461nm激光

实验采用准相位匹配的PPKTP晶体对922nm连续激光进行外腔谐振倍频,获得稳定461nm激光.实验装置采用一体化环形腔没计,实现最大耦合转换效率达73.3%,获得208 mW的461 nm蓝光输出.实验结论中通过分析,修正损耗误差,得到最佳耦合腔镜反射率,并深入讨论了耦合腔镜的两种反射率对倍频输出功率和效率的影响,同时就晶体吸收效应和热透镜效应对倍频试验的影响也进行了深入研究.     

473 nm和946 nm双波长输出的全固态Nd:YAG激光器

设计并实现了473 nm和946 nm双波长输出的全固态Nd:YAG激光器.利用激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体,在三镜折叠谐振腔中插入Brewster窗片作为起偏器,通过周期极化晶体PPKTP内腔倍频获得473 nm蓝光输出.同时利用Nd:YAG激光晶体的热退偏效应,把Brewster窗片作为基频光输出耦合镜,实现946 nm激光输出.通过调谐PPKTP的温度,优化了倍频光和基频光的输出功率.泵浦功率25W时,实验获得了1.8W的473 nm倍频蓝光和0.8W的946 nm基频激光输出.     

利用自发参量下转换产生795nm关联光子对的实验研究

本文进行了自发参量下转换(SPDC)产生795nm关联光子对的实验研究。选择Ⅱ类PPKTP晶体作为非线性介质,用倍频获得的397.5nm紫光作为泵浦光。在实验上首先通过符合计数测量了紫光单次穿过PPKTP晶体时SPDC过程产生的光子对亮度,当泵浦光功率为5mW时,测得符合计数为53 150/s。然后将下转换过程放入光学谐振腔中,对下转换光子的线宽进行压窄。实验上测得下转换光子对的关联时间为14.6ns,对应线宽约为15MHz。本文为纠缠光子对在Rb原子系综中的存储提供了实验基础。     

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。     

PPKTP晶体半整体谐振腔倍频的397.5nm紫外激光输出

外腔谐振倍频是获得397.5 nm紫外激光的重要方法。搭建了基于周期极化的磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体的半整体谐振腔,对经半导体锥型放大器放大的795 nm单频连续激光进行谐振倍频。在203 m W的795 nm基频光输入条件下,实现了60.4 m W的397.5 nm连续单频紫外激光输出,倍频转化效率为30%;在基频光功率约87.5 m W时,得到最大的倍频效率约为34.6%。倍频紫外光光束质量因子M2优于1.21,光束质量良好,30 min内典型的倍频光功率均方根起伏小于1.9%。该倍频器结构紧凑,具有很好的机械稳定性,可实现紫外激光的稳定输出,可用于产生对应铷原子跃迁线的压缩、纠缠态光场,在量子光学和精密测量等领域发挥重要作用。     

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.     

利用椭圆高斯光束产生266nm紫外连续激光

本文采用商用532 nm激光器作为基频光源,利用偏硼酸钡(β-BBO)晶体进行外腔倍频,实现了266 nm连续激光的高效输出.文中详细模拟了BBO晶体中的束腰形状对倍频效率的影响,仿真和实验结果均表明椭圆高斯光束可以有效改善走离效应,提高倍频转换效率.通过优化蝶形倍频腔,可以使椭圆高斯光束在腔内共振,当1 W基频光输入时可输出约180 mW的266 nm紫外连续激光,倍频转换效率达到18%.     

1560nm激光经PPLN和PPKTP晶体准相位匹配倍频研究

将1560nm光栅反馈复合腔半导体激光器产生的连续激光注入掺铒光纤放大器,放大至约5 W,分别采用周期极化铌酸锂(PPLN)和周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体单次穿过进行准相位匹配倍频,对应获得约336mW和210mW的780nm激光输出,倍频效率约为7%和4.4%。通过监视倍频光纵模,显示其具有良好的单频输出特性。此外,还扫描测得了Rb原子D2线的吸收光谱,表明780nm激光的频率调谐范围大于10GHz。采用无调制偏振光谱技术将1560nm半导体激光器频率锁定至87 Rb 5S1/2(Fg=2)-5P3/2(Fe=3)超精细跃迁线上。相对于自由运转450s内1560nm激光频率起伏约4MHz,锁定后可将残余频率起伏压低至1.5MHz左右。     

基于Nd∶YAG/Cr∶YAG复合晶体的全固态紫外激光器

被动调Q产生1064 nm脉冲激光在腔外聚焦后入射到KTP中,产生532 nm的倍频光,再通过LBO和频产生355 nm激光。当抽运功率为3.4 W时,基频光调Q输出平均功率为350 mW,峰值功率达3.5 kW。腔外二倍频532 nm绿光输出平均功率为110 mW,用Ⅰ类相位匹配LBO晶体和频获得36 mW的355 nm的紫外激光输出,三倍频效率(1064~355 nm)达到10.2%。由于Cr∶YAG晶体达到饱和吸收后,会呈现出各向异性的特征,对基频光的偏振状态有很大影响。实验中必须合理放置复合晶体,使基频光的偏振状态为近似线偏振以提高转换效率。     

LD端面泵浦腔内倍频Yb∶YAG绿光激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面泵浦10at％掺杂Yb∶YAG激光晶体（4×4×1 mm）和Ⅰ类临界相位匹配LBO的腔内倍频全固态绿光激光器.为了克服“绿光问题”,采用了两个激光二极管偏振耦合系统.在双路泵浦功率为1.2 W时,获得最高功率为40 mW 525 nm的连续基模激光输出.在腔内插入Cr4＋:YAG饱和吸收体被动调Q,在泵浦功率为1.2 W时,可以获得平均功率为5.2 mW,脉冲重复频率为2.44 kHz,脉冲宽度为51.5 ns,峰值功率为41.7 W的515 nm脉冲激光输出.输出波长发生变化,而且515 nm脉冲激光输出的阈值仅为728 mW.     

激光二极管端泵微片固体激光器的研究

本文介绍了一种用波长为809nm的激光二极管(LD)端面泵浦厚度为1mm的微片Nd:YVO4全固化固体激光器。器件结构上采用了一种独特的光学系统,该系统由分别用于LD激光束的耦合和聚焦的两部分组成。由Nd:YVO4的一个平面与一个曲率半径为21mm的球面镜组成半共焦腔,以获得高的转换效率。文中详细讨论了单横模运转时的泵浦光与激光腔模之间的匹配问题。当泵浦光功率为400mW时,获得152mW的1064nm波长的TEM00模激光输出。器件阈值功率为48.3mW,总的光-光转换效率为38%,斜效率为43%.     

激光二极管直接耦合泵浦的高效率Nd：YVO4／KTP腔内倍频激光器

使激光二极管的发光光面紧贴Ｎｄ：ＹＶＯ４激光晶体，“面对面”直接耦合泵浦，采用ＫＴＰ晶体腔内倍频，在５０３ｍＷ的泵浦功率下，获得５３２ｎｍ基横模绿光输出约７３ｍＷ，光光总体转换效率为１４．５％。     

激光二极管抽运共轴双晶体黄光激光器

提出一种全新的单抽运源、共轴双晶体实现黄光激光的方法,并对其进行了理论分析和实验研究.利用该方法在抽运功率为1.5 W时,获得了54 mW的黄光激光输出,激光不稳定度为5%,光-光转换率为3.6%,而利用对1064 nm损耗的方法在相同条件下只获得15 mW的黄光输出. 该方法结构简单、灵活多样,可以应用到很多弱增益谱线与强增益谱线和频的结构当中,实现诸如491,488,593.5,555和500.8 nm的激光输出. 关键词： 黄光激光器 单抽运源 双晶体 和频     

Laser diode end-pumped Yb:YAG/LBO green laser

With a type-I critical phase-matching LBO crystal, an intracavity frequency doubled solid-stated Yb:YAG green laser is reported. Using a plano-concave resonator, with pump power of 1.37 W, 24.5 mW TEM₀₀ continuous wave laser at 525 nm was obtained. The optical conversion efficiency is 1.8%. By adjusting the placed angle of LBO, several lasers wavelength from 525.0 to 537.8 nm could be extracted. The maximum output power at 537.8 nm is 3.1 mW.     

LD端面泵浦腔内倍频Yb:YAG绿光激光器

报道了一种激光二极管(LD)端面泵浦10at%掺杂Yb:YAG激光晶体(4×4×1mm)和Ⅰ类临界相位匹配LBO的腔内倍频全固态绿光激光器.为了克服"绿光问题",采用了两个激光二极管偏振耦合系统.在双路泵浦功率为1.2W时,获得最高功率为40mW525nm的连续基模激光输出.在腔内插入Cr4+:YAG饱和吸收体被动调Q,在泵浦功率为1.2W时,可以获得平均功率为5.2mW,脉冲重复频率为2.44kHz,脉冲宽度为51.5ns,峰值功率为41.7W的515nm脉冲激光输出.输出波长发生变化,而且515nm脉冲激光输出的阈值仅为728mW.     

A comparative study on dual colour soft aperture cascaded second-order mode-locking with different nonlinear optical crystals

A comparative study in terms of optimized output power and stability is made on cascaded second-order nonlinear optical mode-locking with KTP, BBO and LBO crystals for both 1064 nm and 532 nm. Large nonlinear optical phase shift achieved in a non-phase-matched second harmonic generating crystal, is transformed into amplitude modulation through soft aperturing the nonlinear cavity mode variation at the laser gain medium to mode-lock a Nd:YVO4 laser. The laser delivers stable dual wavelength cw mode-locked pulse train with pulse duration 10.3 ps and average power of 1.84 W and 255 mW at 1064 nm and 532 nm respectively for the optimum performance in type-II KTP crystal. The exceptional stability achieved with KTP is accounted by simulating the mode-size variation with phase mismatch.     

用ZCTC晶体倍频半导体激光的紫光输出

报道了新型金属络合物非线性光学材料ZCTC（硫氰硫锌镉）晶体的光学性质。测量了ZCTC晶体的折射率,计算了其相位匹配角度。进行了半导体激光（LD）室温下直接倍频实验。当808nm基频GaAlAs半导体激光功率为473mW时,获得了390μW、4040μnm紫光输出。实验表明ZCTC晶体是一种优良的半导体激光倍频紫外非线性光学材料。     

Diode-pumped Pr(3+):KY(3)F(10) red laser

We report the first observation to our knowledge of room-temperature continuous-wave laser operation of a Pr(3+):KY(3)F(10) single crystal at 644.5 nm, pumped by a blue GaN laser diode emitting at 446 nm. With a 2.5% transmission output coupler and a nonoptimized optical cavity, an output power of 39 mW was obtained at 644.5 nm with a laser threshold of 125 mW and a differential slope efficiency of 23%.     

Multiwavelength L-band fiber laser with bismuth-oxide EDF and photonic crystal fiber

A multiwavelength laser comb using a bismuth-based erbium-doped fiber and 50 m photonic crystal fiber is demonstrated in a ring cavity configuration. The fiber laser is solely pumped by a single 1455 nm Raman pump laser to exploit its higher power delivery compared to that of a single-mode laser diode pump. At 264 mW Raman pump power and 1 mW Brillouin pump power, 38 output channels in the L-band have been realized with an optical signal-to-noise ratio above 15 dB and a Stokes line spacing of 0.08 nm. The laser exhibits a tuning range of 12 nm and produces stable Stokes lines across the tuning range between Brillouin pump wavelengths of 1603 nm and 1615 nm.