输出镜反射性对Ⅱ类相位匹配倍频效率的影响

研究了V型腔Nd∶YVO4/KTP绿光激光器中的输出镜反射相移的产生原因。结合Ⅱ类相位匹配KTP倍频晶体的倍频特性,首次分析了反射相移对腔内基频光偏振特性及Ⅱ类相位匹配倍频效率的影响。结果发现:当反射相移△在0～π范围内变化时,倍频效率随△的增大而降低;当△<2°时,倍频效率相对于理想情况下降幅度很小,可忽略不计。利用矩阵法对输出镜多层膜特性进行了分析,通过合理控制入射角度,减小了反射相移,提高了激光器的倍频效率。     

具有非均匀渐变界面DBR的光学特性分析

应用特征矩阵法研究了非均匀渐变界面Al_0.9Ga_0.1As/Al_yGa_1-yAs/GaAs/Al_xGa_1-xAs DBR的光学特性.建立了非均匀渐变界面Al_yGa_1-yAs的折射率模型，并得到了渐变界面特征矩阵的解析解，通过特征矩阵法分别计算了突变GaAs/Al_0.9Ga_0.1As DBR和渐变DBR的反射谱和反射相移，分析了非均匀渐变层对DBR光学特性的影响，对渐变DBR，需要在DBR前面再增加一定厚度的非均匀渐变相位匹配层才能使整个DBR满足中心波长相位匹配条件，并通过光学厚度近似方法求出相位匹配层厚度. 关键词： DBR 反射谱 反射相移 特征矩阵法     

反射相移色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了单层保偏反射膜反射相移的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响.在光学电流传感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动.由于反射膜上产生的反射相移的色散特性,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变.研究结果表明,反射相移的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的. 本研究结果可为光学电流传感器的研究设计人员提供有用的参考.     

保偏反射膜温度特性对BGOCT灵敏度影响的理论研究

采用琼斯矩阵方法对保偏膜反射相移温度特性对块状光学电流互感器（BGOCT）灵敏度的影响作了理论研究,结果表明,当温度从5.3℃变化到39℃时,表征系统灵敏度的归一化尺度因子会在一定范围内变化.表明镀制于光学玻璃电流传感头上的保偏膜反射相移温度特性影响光学电流传感器的稳定性.因此,在实际系统设计中对光学玻璃电流传感头应采取必要的温度控制或补偿措施.     

相移光纤光栅多重滤波特性研究及应用

滤波器是通信中一种重要的器件,相移光纤光栅因其显著的滤波特性,可作为带阻滤波器应用于密集波分复用系统,实现光信号的解调。影响相移光纤光栅滤波特性的因素有很多,通过相移光纤光栅的耦合模理论分析,并利用MATLAB语言编程计算出相移光纤光栅的单波长、双波长和多波长滤波反射谱。结果发现:光栅参数的变化会使相移光纤光栅滤波特性发生改变;当进行双波长滤波时,反射谱将随着相移点位置由内向外的改变而向内塌缩;多波长滤波时,相移点位置不同可分别出现多透射窗口和超宽矩形透射窗口。     

基于BGO晶体的反射型法拉第光纤电流传感器

采用Bi4Ge3O12（BGO）晶体作为传感元件,设计了一种闭合磁环型光纤电流传感器,并对其传感特性进行了理论分析和实验研究.将BGO晶体加工成一带斜面的长方体,并在端面镀金属膜,通过光在晶体中多次临界反射来增大光程以提高测量灵敏度.实验测量得到的法拉第转角与采用倍频法测量的结果符合较好,但与实际结果存在一较大比例系数.对产生该系统误差的主要因素——传感头端面金属膜反射引起的相移及入射角偏离临界角时产生的相移进行了详细地理论分析和数值模拟.结果表明,金属膜反射和偏离临界角引起的相移对测量结果均有较大影响,但输出与作用在传感头上的磁感应强度呈很好的线性关系,可以通过将传感器的测量值乘上一个补偿系数来消除反射相移所产生的误差.     

分段小信号近似方法研究准相位匹配倍频效率

从PPLN波导微结构出发分析准相位匹配倍频过程中的相位补偿机理,以极化畴为单元,通过耦合波方程计算极化畴内产生的二次谐波电场,通过电场相干叠加计算倍频效率。分别在小信号近似和基频光高消耗情况下计算准相位匹配倍频效率,结果显示：倍频效率小于5％时,两种情况下的计算结果吻合得很好;随着转换效率增大,小信号近似不再适用,需要在基频光高消耗情形下计算倍频效率。研究了基频光功率密度与准相位匹配倍频效率的关系,定性分析了极化周期存在误差时,误差对倍频效率的影响。     

相位失配法实现倍频稳定输出的模拟分析

 对BBO晶体Ⅰ类相位匹配倍频过程和KTP晶体XY平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程进行数值模拟,结果表明：Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配倍频过程,都可通过引入适量的相位失配量实现稳定倍频输出;随着相位失配量的增大,实现稳定倍频输出所需的晶体长度都变小,倍频稳定输出起伏变小,倍频转换效率有不同程度的下降;相对于XY平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程,BBO晶体的Ⅰ类相位匹配倍频过程对相位匹配偏离角更敏感,且稳定输出时倍频转换效率更低。     

基于条纹反射的类镜面三维面形测量方法

提出了一种基于条纹反射和相移技术的类镜面三维面形测量的新方法。首先在平板显示器上显示正弦条纹,然后用CCD相机分别记录由待测面和标准面反射的正弦条纹像,通过相移得到各自的相位分布,与标准面相位分布相比较得到待测表面起伏引起的相位变化。推导了相位变化量与待测表面梯度的对应关系,分别对待测面进行水平和垂直两个方向光栅相位测量,通过计算可得到梯度分布并由梯度分布恢复待测表面面形。同时初步分析了影响条纹反射技术测量精度的因素。测量中,光栅由计算机产生,可以实现精确的相移,而且可以方便地调节光栅的周期及方向,通过预设标记点来引导相位展开有效地解决待测面和标准面的条纹对应问题。实测了建筑用釉面瓷砖表面起伏,验证了该方法的可行性。     

Ka波段的反射型模拟电调移相器设计

为了能对射频信号进行连续相位调制,设计了Ka波段新型小型化的模拟电调移相器,该电路基于90°分支线电桥与并联结构变容二极管实现电路大范围移相,利用四分之一波长微带线实现电路匹配及阻抗变换,通过并联补偿电阻平衡其插入损耗波动,并对其进行了详细分析与探讨。仿真及实测结果表明:该移相器在29~31GHz频段范围内,可获得180°左右的相移量,插入损耗优于6.5dB,插入损耗波动在1dB内,相移误差小于10°。     

Theoretical analysis of the effect of coating polarization on the second harmonic generation of an Nd:YVO4/KTP laser

Jones calculus is used to analyze the effect of the polarization characteristics of the output mirror coating of a V-shaped Nd:YVO4/KTP laser on the second harmonic generation. The reflection-induced phase retardance (RIPR) of the coating can quench the second harmonic generation. When the optical axis of Nd:YVO4 makes a π/4 angle with the incident plane of the output mirror and the fast axis of KTP in the incident plane, the RIPR induced reduction of coupling factor of the second harmonic generation is less than 1% if the phase retardance is smaller than 25°. If the polarization direction of the fundamental wave coincides with the eigen-polarization directions of the incident plane, the effect of the reflection-induced phase retardance on the conversing efficiency can be avoided.     

COIL用薄膜90°位相延迟高反射镜的研制

随着氧碘化学激光器（COIL）输出功率的不断提高,传统的膜系设计已不能满足要求。在倍频膜系的设计基础上,优化设计出了激光45°入射时对1 315 nm和632.8 nm双波长高反（HR）并在1 315 nm处具有90°位相延迟的高反射镜,其基底材料为融石英,高折射率材料为ZrO2, 低折射率材料为SiO2。然后,采用电子束蒸发手段制备了口径为200 mm的高反射位相延迟镜。最后对该延迟镜的性能进行了测试,结果表明:对632.8 nm波长的反射率大于等于95.0%,对1 315 nm波长的反射率大于等于99.8%,位相延迟在90.235°～95.586°范围内。     

高稳定高转换效率光参变放大器倍频抽运光源研究

为了实现光参变放大抽运光源高稳定输出的目的。通过对倍频过程的数值模拟分析,提出倍频中存在“稳定区”的概念,在基频光强一定的条件下(小于倍频晶体破坏阈值),通过非共线双程倍频的方式或串联倍频的方式可有效延长倍频晶体的有效作用长度,保证倍频工作区能够被控制在“稳定区”内,从而实现高稳定高转换效率的倍频输出。实验数据验证了这一结论,实验中,利用非共线双程倍频的方式使得倍频工作区在“稳定区”内,对波动±5.7%的1064 nm高斯脉冲基频光,倍频光波动小于±2%,脉冲形状为高阶高斯脉冲,转换效率大于70%,实验结果表明,倍频光的稳定性指标相对于基频光提高了近3倍。     

83 W yellow-green laser at 556 nm from frequency-doubling of a Q-Switched Nd:YAG laser at 1112 nm in LBO

We demonstrate a high power 556 nm yellow-green laser by intracavity frequency doubled of the diode-pumped 1112 nm Nd:YAG laser in a symmetrical L-shaped flat-flat cavity. The coatings of the resonator mirrors were carefully designed to achieve efficient operation of fundamental wavelength of the laser at 1112 nm. By using a type-II phase matching LBO nonlinear crystal as the frequency-doubler, the maximum output power of the 556 nm laser was measured to be as high as 83 W with a pulse repetition frequency (PRF) of 10 kHz under incident pump power of 1150 W, corresponding to an optical-to-optical conversion efficiency of about 7.2%. The fluctuation of output power was less than 2% over 30 min.     

基于LABVIEW的多光轴平行性测试方法

针对现代光电武器系统中多种传感器光轴平行性的检测问题,提出了一种基于LABVIEW的高精度多光轴平行性检测方法。该方法以离轴式大口径抛物镜面平行光管法原理为硬件设计基础。利用LABVIEW的高效率模块化功能和LABVIEW-Vision的强大图像处理功能实现该检测方法的软件设计。经试验验证,该测试方法误差小于5″,满足光电武器系统多光轴平行性测试要求。     

Space phase matching and self-frequency-doubling red laser in Nd:GdCOB crystal

By using the calculation theory of the phase-matching direction and effective nonlinear coefficient of frequency doubling in biaxial crystal, we calculate the effective nonlinear coefficients at different frequency-doubling phase-matching directions of the three main fluorescent lines (936, 1060, 1331 nm) of Nd:GdCOB crystal. The space distribution curves of effective nonlinear coefficient are drawn. Two crystal specimens are cut at the optimal type I phase matching angles: for specimen 1, θ=65°, Φ=34.6° (the first octant); for specimen 2, θ=66.5°, Φ=145.5° (the second octant). When pumped by Datachroom-5000 pulsed dye laser, the output self-frequency-doubling red laser in specimen 2 is 0.62 mJ, and the corresponding conversion efficiency is 2.5%. Under the same pumping condition, the output red laser of specimen 1 is much smaller than that of specimen 2, which is well in agreement with the theoretical calculation.     

70 GHz二次谐波倍频回旋速调管研究

 对70 GHz二次谐波倍频回旋速调管高频结构和电子与波互作用进行了研究。研究了TE02模腔体绕射品质因数及模式转化，解决了二次谐波倍频回旋速调管漂移段不能截止70 GHz的TE01模而引起的腔体间高频串扰的问题。分析了注电流、输入功率、电子横纵速度比和电子注引导中心半径等参数对输出功率、增益和效率的影响。针对二次谐波回旋速调管放大器工作频带窄、效率低，进行了高频结构优化设计，显著地展宽了工作频带，提高了互作用效率。在理论分析和高频计算的基础上，建立了注-波互作用PIC（粒子模拟）模型，进行了粒子模拟计算和优化，得到了70 GHz 的二次谐波倍频四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟结果表明：在工作电压70 kV，注电流13 A，电子注横向速度与纵向速度比为1.5时，中心频率69.81 GHz输出功率256 kW，带宽160 MHz，电子效率28%，饱和增益大于44 dB。     

Simultaneous Q-switching and Frequency-doubling by a Single KTP Crystal in a Diode-pumped Nd:YVO4 Laser

The interrelation between the phase matching condition for second harmonic generation (SHG) and the electro-optic Q-switching in KTP was numerically analyzed. A diode-pumped Q-switched Nd: YVO4/KTP green laser was reported, where the KTP crystal was simultaneously used as both an electrooptic Q-switcher and a frequency-doubling crystal in type Ⅱ phase matching.Compared with the conventional frequency-doubling and Q-switching configuration, low loss and high efficiency characteristics were realized by using a single KTP crystal. The Q-switched green laser pulse with a peak power of 762 W and a pulse width of 12 ns was obtained with 1 W pump power.     

Simultaneous Q-switching and Frequency-doubling by a Single KTP Crystal in a Diode-pumped Nd: YVO4 Laser

The interrelation between the phase matching condition for second harmonic generation (SHG) and the electro-optic Q-switching in KTP was numerically analyzed. A diode-pumped Q-switched Nd: YVO4/KTP green laser was reported, where the KTP crystal was simultaneously used as both an electrooptic Q-switcher and a frequency-doubling crystal in type Ⅱ phase matching.Compared with the conventional frequency-doubling and Q-switching configuration, low loss and high efficiency characteristics were realized by using a single KTP crystal. The Q-switched green laser pulse with a peak power of 762 W and a pulse width of 12 ns was obtained with 1 W pump power.