基于光学超晶格和全固态激光技术的准白光激光器

激光显示作为新一代的显示技术,有着传统显示方式无法比拟的优势,而红绿蓝三基色/准白光激光器则是激光显示技术的基础.三基色激光町以通过多种技术获得,通过非线性频率转换技术获得三基色激光是其中的一种.基于准位相匹配技术的光学超晶格作为非线性晶体通过微结构的设计能同时完成多个光参量过程.把光学超晶格多波长频率转换功能和全固态激光技术结合在一起,可以实现红绿蓝三色激光的同时输出.在此基础上,通过控制三色光的功率比例还可以获得白光的视觉效果,可称为准白色激光.本文介绍了我们在这一方面的初步工作,并对这一领域的发展作了一些展望.     

介电体超晶格的研究

介电体超晶格是一种新型的有序微结构材料.它具有通常均质材料所不具有的独特优异性能,展现出重要的应用前景.文章介绍了南京大学研究组关于介电体超晶格研究所取得的进展,如将多个光参量过程集成于一块介电体超晶格之中获得了多波长激光同时输出,研制成超晶格全固态三基色激光器原型,在介电体超晶格中将拉曼散射强度增强到104—105倍,用超晶格研制的器件填补了体波超声器件从几百MHz到几千MHz的空白频段,发现了微波与超晶格振动的强烈耦合以及极化激元(polariton)的激发与传播等.     

准周期LiTaO3光学超晶格及其三倍频效应

在ＬｉＴａＯ３单晶中引入Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ序列铁电畴结构，首次研制成具有直接三倍频功能的准周期光学超晶格．实验证实了光的高次谐波可以通过若干个准位相匹配的二级非线性过程的耦合有效地产生，展示了准周期光学超晶格在非线性光学和光电子技术领域的应用前景     

绿光抽运准周期光学超晶格产生红光与蓝光的研究

使用一块准周期LiTaO3光学超晶格晶体,利用准相位匹配技术,通过光参变产生与和频两个非线性过程,将一束532nm绿色抽运光转变成666nm红光与443nm蓝光。具体过程为,通过参变过程获得红色信号光和红外闲频光,再通过绿色抽运光与红外闲置光和频获得蓝光,两个过程在同一块准周期光学超晶格中实现,准周期超晶格的两个倒易矢量分别补偿这两个过程中的相位失配。抽运光的脉宽为40ps,重复频率为10Hz,在平均功率为0．5mW时,测得红光和蓝光功率分别0．15mW和16．6μW,转换效率达到34％和3％。这一方法,提供了一种用一块超晶格晶体同时获得三原色输出的有效途径。     

基于准周期光学超晶格的高效电光调制差频转换

为获得尽可能大的差频转换效率,基于准周期极化铌酸锂(QPPLN)光学超晶格,提出了级联电光和差频理论,用于高效的差频转换。其方法是沿QPPLN光学超晶格的y方向施加一个外加电场,用来控制能量在抽运光、信号光、o偏振的差频光和e偏振的差频光四个光波之间的转移。计算结果表明,在一个100℃,40mm长的QPPLN光学超晶格中,当1550nm信号光与1064nm抽运光光强比值r<0.324时,对光强超过特定值的任意抽运光都可以通过施加一个适当的外加电场将抽运光完全转化为1550nm信号光和3393.4nm差频光;当r≥0.324,只当抽运光光强落在一定范围内时,才可以通过施加外加电场使抽运光完全转化为信号光和差频光;超过该范围,外加电场不能增加差频光转换效率。计算结果还表明,电光调制差频转换效率对温度和畴构造误差都不敏感。     

稀土掺杂光学超晶格的自变频激光模型与应用

通过结合准相位匹配理论和空间分布自混频（或自倍频）激光模型提出了稀土掺杂光学超晶格材料自变频激光理论模型，该模型计入了弱聚焦的高斯光束空间分布，泵浦耦合以及非理想周期结构的影响，并应用该理论模型对Nd^3 离子掺杂非理想周期极化铌酸锂（Nd^3 :APLN)晶体同步自变频多波长激光进行了模拟计算，计算结果，尤其是阈值、可见激光总输出功率和同步可见激光谱线相对强度分布等与实验结果符合得很好，从而表明该模型的有效性。     

介电体超晶格的研究

介电体超晶格是一种新型的有序微结构材料.它具有通常均质材料所不具有的独特优异性能,展现出重要的应用前景.文章介绍了南京大学研究组关于介电体超晶格研究所取得的进展,如将多个光参量过程集成于一块介电体超晶格之中获得了多波长激光同时输出,研制成超晶格全固态三基色激光器原型,在介电体超晶格中将拉曼散射强度增强到104-105倍,用超晶格研制的器件填补了体波超声器件从几百MHz到几千MHz的空白频段,发现了微波与超晶格振动的强烈耦合以及极化激元(polariton)的激发与传播等.     

半导体超晶格声子激光器的研究进展

太赫兹频率的相干声子在纳米尺度器件的探测和操控领域具有重要的应用价值。半导体超晶格声子激光器是实现太赫兹频率相干声子源稳定输出的重要途径。本文首先回顾了GHz到THz频率范围声学放大的多种方法,然后详细阐述了超晶格声子放大、超晶格声学布拉格镜的工作原理与设计方法以及声子激光器的阈值条件,同时总结了电抽运和光抽运结构器件的研究现状,最后简要讨论了亚太赫兹声子激光器在声-电子领域的应用。分析表明,这种能够产生强相干太赫兹声子的半导体超晶格声子激光器在纳米尺度器件的探测与成像等方面具有广阔的发展前景。     

光强对短脉冲在准周期光学超晶格中传输的影响

 在考虑自相位调制和高阶群速色散的情况下，分析了超短脉冲在准周期Fibonacci超晶格中传输时，入射光强对脉冲传输特性的影响。结果表明：入射光强度对脉冲传输特性影响很大，不但使频谱展宽，而且限制超晶格的有效长度，是超短脉冲进行频率转换的主要考虑因素之一。     

光强对短脉冲在准周期光学超晶格中传输的影响

在考虑自相位调制和高阶群速色散的情况下,分析了超短脉冲在准周期Fibonacci超晶格中传输时,入射光强对脉冲传输特性的影响。结果表明：入射光强度对脉冲传输特性影响很大,不但使频谱展宽,而且限制超晶格的有效长度,是超短脉冲进行频率转换的主要考虑因素之一。     

高功率准连续波腔内和频全固态黄光激光器

报道了高功率准连续波腔内和频全固态黄光激光器的研究结果.为获得高功率的黄光输出,首先,激光器采用准连续方式运转,在保持抽运水平的条件下降低热效应,从而提高光束质量和光光转换效率;第二,采用热近非稳腔腔型设计,双棒串接补偿热致双折射技术,获得大基模体积高光束质量的基频光;第三,通过优化腔型,采用L型共折叠臂平-凹对称腔,使两束基频光达到空间重合且满足功率配比.通过这些方法,得到了输出功率7.6W,重复频率1.1kHz的准连续波黄光输出.据我们所知,这是目前腔内和频方案所获得的最高功率全固态黄光输出. 关键词： 黄光激光 腔内和频 Nd：YAG激光 全固态激光器     

实现多准位相匹配的一维非周期和无周期光学超晶格的设计方法——自调整方法

文章作者提出了一种实现多准位相匹配的一维光学超晶格的新的设计方法——自调整方法,详细介绍了用自调整方法设计非周期光学超晶格和无周期光学超晶格的流程,并对结果进行了分析.数值模拟结果表明,自调整方法是一种高效灵活的专用于设计一维光学超晶格的优化算法,与其他优化算法相比,自调整方法能在更短的时间内搜索出更理想的优化结果.此外,自调整方法的优化结果不依赖于参数的设置和初始化条件,运行方便.     

微米超晶格的概念、效应和应用

通过固体微结构的调制，使晶体材料的物性常数得到调制，若调制波长为微米数量级，可与光波、超声波波长比拟，将会出现一系列新颖的非线性光学、光学、声学效应，并在光电子学和声电子学中得到应用。我们将这类人工微结构材料称之为微米超晶格或光学超晶格和声学超晶格，“微米超晶格”概念是“聚片多畴”概念的发展。本将评述本实验室在冯端教授指导下在关于微米超晶格理论与实验方面所完成的系统的工作。     

准周期激励与应变超晶格的动力学稳定性

假设超晶格锯齿形沟道对粒子的作用等效为形状相似的周期场作用. 在经典力学框架内,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为具有阻尼项和双频激励项的摆方程. 用Melnikov方法对单频激励系统的分叉与混沌进行分析;用Lyapunov方法对双频激励系统的稳定性进行讨论. 结果表明：在弱非线性情况下,双频激励系统存在局域不稳定,且这种不稳定将向全局扩展,直至混沌的出现;导致混沌的双频激励强度远小于单频激励强度;外加一个适当的超声场可望将这种敏感钝化,使系统的稳定性得到改善. 关键词： 超晶格 准周期激励 混沌 稳定性     

In掺杂ZnO超晶格光学性质的研究

采用基于第一性原理的线性缀加平面波方法, 计算了超晶格ZnO掺In的光学性质. 计算结果表明, 掺入In元素后Fermi能级进入导带, 介电函数、吸收系数、折射率、反射率都在Fermi面附近产生新的跃迁峰. 随着掺杂层数的增多, 跃迁峰发生红移, 当掺杂两层In时跃迁峰峰值最大, 同时吸收系数的吸收边随掺杂层数的增多而逐渐减小. 与In掺杂ZnO超晶胞相比, ZnO超晶格在可见光范围内具有高透过率的特点.     

全固态腔外和频589nm钠信标激光器

钠信标和瑞利信标是目前科学家们仅能采用的两种人造激光信标,而其中钠信标相比瑞利信标高度更高、斜程误差更小,更适合用于人造激光信标,将会在天文观测中得到应用。因此研制钠信标光源对于自适应光学校正具有重要的意义。由于钠原子吸收特性,钠信标光源的中心波长必须与钠原子的D2a吸收线（589．159nm）对准,且激光线宽小于3GHz,因此突破大功率钠信标光源技术面临诸多困难与挑战。     

准周期铁电光学超晶格多波长二次谐波的产生

准周期材料的研究是凝聚态物理学的热门课题之一。我们利用外电场室温极化技术，成功地制备了准周期ＬｉＴａＯ３超晶格，首次获得了高效，多波长的二次谐波输出。对应的基波波长分别为０．９７６２，１．０８４６，１．８３４，１．３６５０和１．５６９９μｍ。     

ZnSe—ZnTe应变层超晶格的纵光学声子模

本文首次利用室温非共振喇曼后向散射测得具有7.3％晶格失配的ZnSe-ZnTe应变层超晶格限制在ZnSe层中的纵光学声子模。计算了限制效应引起的声子模频率的红移,以及弹性应变引起的声子模的移动,它比前者大得多。ZnSe层所受拉伸应变引起声子频率红移,ZnTe层所受压缩应变引起声子频率蓝移。同时在喇曼光谱中观察到由于这种效应导致出现的纵光学声子折叠模。     

基于单片机的全固态激光器电控系统

利用AT89C55单片机,将激光器多路控制信号整合在一起,设计并制作完成了一套结构紧凑,使用方便,操作智能,运行稳定的全固态激光器综合电控系统.     

光学超晶格中玻色拓扑模特绝缘体的量子相变

利用精确对角化的方法求解了一维光学超晶格中的玻色-赫伯德哈密顿量,发现体系的量子相变依赖于比值U/J。U/J由零开始增大,超流态逐渐被破坏,系统由超流态向模特绝缘态转变。当U/J≧2.25时体系变为模特绝缘态。