光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器

为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器（OPO）,泵浦源为基于主振荡功率放大（MOPA）结构的线偏振掺Yb光纤激光器（YDFL）。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754 μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。     

窄线宽1064 nm光纤激光泵浦高效率中红外3.8μm MgO:PPLN光参量振荡器

采用放大1064?nm掺镱光纤激光器作为泵浦源,实现了中红外3.8?μm?MgO:PPLN光参量振荡(OPO)激光输出.在泵浦源中,采用分布式反馈激光器(DFB)作为种子源来实现光纤激光窄线宽的调制,实现线宽2.5?nm到0.1?nm的压缩,最大平均输出功率可达40?W.进一步对不同泵浦线宽条件下中红外3.8?μm?M...     

中红外光学参量振荡器技术进展

3~5μm中红外激光器在环境污染检测、医疗、工业等领域具有重要的应用价值。本文总结了基于ZnGeP_2、MgO∶PPLN晶体的光参量振荡器(OPO)的国内外发展现状,分析了其各自不同结构系统设计的优势和发展前景。指出高功率、小体积、轻重量的光学参量振荡器是未来重要发展方向,发展的技术核心是生长更大尺寸的中红外激光晶体以及研制更高性能指标的OPO泵浦源,并对中红外激光器的发展趋势进行了展望。     

可调谐PPLN中红外光参量振荡器失调特性

 通过对晶体进行周期调谐,实现了中红外参量光输出,在此基础上研究了晶体移动、腔镜偏转等对失调特性的影响。结果表明：由于PPLN通道的小尺寸波导特性和参量振荡特性,其失调特性不同于常规激光器。PPLN晶体沿不同轴移动的功率变化曲线有不同的特点,沿x轴移动的失调容限大于沿y轴移动的失调容限;腔镜的失调容限与腔镜偏转方向有关,腔镜横向偏转的失调容限大于纵向偏转的失调容限;PPLN晶体温度和通道对失调容限几乎没有影响。     

板条放大器同步泵浦的宽调谐MgO:PPLN中红外光参量振荡器（英文）

搭建了Nd:YVO4/SESAM锁模激光器,采用LDA泵浦的Innoslab对其进行功率放大,最后同步泵浦MgO:PPLN实现了宽调谐皮秒中红外光参量运转。通过改变MgO:PPLN的温度和通道,实现了信号光1415~1557nm、闲频光3362~4290nm范围的宽调谐输出,其中最高的光光转换效率为17.5%。同步泵浦功率为16 W,脉冲重复频率为116.9 MHz时,同时获得1.33 W的1518nm信号光和1.26 W的3558nm闲频光输出。     

可调谐PPLN中红外光参量振荡器失调特性

通过对晶体进行周期调谐,实现了中红外参量光输出,在此基础上研究了晶体移动、腔镜偏转等对失调特性的影响。结果表明：由于PPLN通道的小尺寸波导特性和参量振荡特性,其失调特性不同于常规激光器。PPLN晶体沿不同轴移动的功率变化曲线有不同的特点,沿x轴移动的失调容限大于沿y轴移动的失调容限;腔镜的失调容限与腔镜偏转方向有关,腔镜横向偏转的失调容限大于纵向偏转的失调容限;PPLN晶体温度和通道对失调容限几乎没有影响。     

高功率中红外MgO∶PPLN光参量振荡器

设计了一种高功率1.06μm激光泵浦单谐振中红外PPLN光参量振荡器并对其进行了研究,研究证明在MgO∶PPLN极化周期29.1μm,工作温度40℃时,采用工作频率10kHz、脉宽10ns、功率34W1.06μm激光进行泵浦,光参量振荡器输出3.81μm中红外波段激光,平均功率5.4 W,光光转换效率15.88%。研究结果可为设计和研究中红外激光光源提供参考。     

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%.     

基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4 μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4 μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4 μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5 μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时, 1064 nm基频光与3.4 μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M²为2.01.     

非共线泵浦的KTP光参量振荡器

对非共线泵浦ＫＴＰ光学参量振荡器的相位匹配过程进行了理论分析和实验研究。结果表明，非共线泵浦双通单谐振光学参量振荡器能够保持其双程增益的优点。使用非共线泵浦的ＫＴＰ光学参量振荡器，在非共线角度超过１°时，仍实现了３１％的１．０６μｍ泵浦光向１．５７μｍ人眼安全激光的能量转换效率。     

基于MgO:QPLN的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究

报道了基于掺氧化镁准周期极化铌酸锂(MgO:QPLN)的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究. 通过对电场调谐能力与极化结构参数间关联性的理论分析, 确定了高正负晶畴比MgO:QPLN电场调谐的可行性, 并模拟得到跨周期参量光输出波长与加载电压的关系曲线. 实验中通过对MgO:QPLN有效的电场加载, 实现了3.84 μm波段参量光的电场调谐, 频谱调谐带宽约6 nm, 调谐速率接近1 nm/kV, 进一步结合温度调谐, 实现了参量光宽谱段高精度的连续调谐. 所获得实验结果与理论模拟结果基本符合, 电场调谐在精度控制、快速响应方面相比于传统温度调谐更具技术优势.     

宽波段温度调谐MgO∶LiNbO3光学参量振荡器

采用电光调Q脉冲Nd∶YAG激光的二次谐波 (5 32nm)抽运温度调谐的MgO∶LiNbO3晶体光学参量振荡器 ,调谐范围达 80 0nm～ 175 0nm。在单谐振运转条件下 ,抽运阈值为 2 1.5mJ/ pulse ,最大抽运能量为 5 8mJ时输出为 6 .45mJ ,在大信号情况下的能量转换效率达 11% ,输出线宽 1nm左右。     

皮秒短脉冲光参量啁啾脉冲放大中泵浦信号高精度同步主动控制技术研究

在皮秒短脉冲泵浦的光参量啁啾脉冲放大(ps-OPCPA)系统中,泵浦光与信号光之间的高精度时间同步是需要解决的关键问题之一.本文基于中国工程物理研究院激光聚变研究中心的全OPCPA激光装置,对用于前端ps-OPCPA中泵浦光与信号光的高精度同步主动控制技术进行了详细研究.采用大啁啾信号光窄光谱光参量放大的主动反馈方式,通过合理设计反馈光路信号光的时域展宽啁啾系数,将泵浦光与信号光的同步时间抖动从ps量级降低至百fs量级的时间范围,从而极大地改善了前端ps-OPCPA的能量和光谱不稳定性:7 min测试时间内泵浦光与信号光相对同步时间抖动的均方根值(RMS)从458 fs改善至93 fs,输出能量RMS不稳定性从30.3%改善至3.15%,且维持光谱宽度大于100 nm的稳定宽光谱输出.     

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.     

对飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器中输出场模式空间旋转的分析

基于飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器（SPOPO）产生的时域多模非经典光场与空间的厄米高斯多模相结合,可以产生具有时空多模特性的非经典光场,将有望进一步扩展量子信道容量并且进行量子测量。为了实现SPOPO中多横模共振所搭建的非平面环形腔,其在补偿了像散的同时引入了光束的图像旋转。本文就这一问题,采用了高斯光束反射坐标系的构建方法,分析了非平面环形腔中坐标旋转的成因。并且进一步使用多光束干涉的方法理论上计算了当光束在谐振腔内一圈旋转3.26°的情况下总旋转角为25.641°。通过实验模拟验证了理论计算的正确性,并分析了在不同的坐标旋转角以及在不同透射率透射镜的情况下腔镜输出模式的旋转角度,得出了输出模式旋转角度与二者的关系,为进一步优化SPOPO系统和研究非平面腔SPOPO中的多模纠缠关系提供了依据。     

基于MgO:APLN的1.57μm/3.84μm连续波内腔多光参量振荡器研究

报道了一种基于MgO:APLN实现1.57 μm和3.84 μm跨周期参量光连续输出的内腔抽运多光参量振荡器. 采用1064 nm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 综合考虑高功率抽运下谐振腔的热稳定性及多光参量振荡过程的光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定了最佳腔型参数. 在此基础上, 进一步研究了谐振参量光透过率对振荡阈值、抽运光下转换效率、输出功率稳定性的影响, 最终实现了3.13 W的1.57 μm和0.85 W的3.84 μm参量光输出, 对应斜效率为6.8%和1.9%, 输出功率稳定性分别达到了1.8%和3%.     

高强度泵浦碱金属蒸气激光器的光参量振荡器

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾（KTP）为非线性晶体,搭建了调谐范围为750~800 nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2 nm处获得单脉冲能量113 mJ、脉宽15.43 ns、光斑直径5.5 mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度（FWHM）为0.38 nm。信号光通过120 ℃的铷蒸气池,观察到清晰的荧光轨迹。证明信号光能有效泵浦铷蒸气,可为铷激光器提供峰值功率7 MW的高强度脉冲泵浦源,进而研究铷激光器在高强度泵浦条件下的动力学过程和基础物理机制。     

高强度泵浦碱金属蒸气激光器的光参量振荡器

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾（KTP）为非线性晶体,搭建了调谐范围为750~800 nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2 nm处获得单脉冲能量113 mJ、脉宽15.43 ns、光斑直径5.5 mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度（FWHM）为0.38 nm。信号光通过120 ℃的铷蒸气池,观察到清晰的荧光轨迹。证明信号光能有效泵浦铷蒸气,可为铷激光器提供峰值功率7 MW的高强度脉冲泵浦源,进而研究铷激光器在高强度泵浦条件下的动力学过程和基础物理机制。     

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%.