铌酸锂质子交换波导中切伦科夫倍频实验研究

报道了质子交换铌酸锂平板波导中切伦科夫倍频蓝绿光输出研究。理论上计算了质子交换波导参数对不同基波波长倍频转换效率的影响。制备出适合于蓝绿光输出的铌酸锂质子交换波导并观测到较高转换效率的倍频光产生,实验中我们测量了倍频转换效率与抽运动率以及抽运波长的关系,实验结果与理论预测吻合。     

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。     

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 .5 μm的周期性极化铌酸锂中 ,利用d3 1,得到了一阶I型EωYEωY-E2ωZ (oo-e)准相位匹配蓝光二次谐波。在 15 0℃下 ,由 114 μJ抽运光 ,得到了 5 2 μJ ,0 .4 73μm倍频蓝光 ,对应于平均最大转换效率 4 5 .6 %。制备了一阶和三阶周期分别为 4 .5 μm和 13.5 μm的周期性极化铌酸锂。在EωZEωZ-E2ωZ (ee -e)准相位匹配 0 .4 73μm蓝光倍频中 ,15 0℃下 ,分别得到了 4 1.3%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。     

分形超晶格结构晶体中的多波长频率转换

非线性频率转换是非线性光学中的重点研究内容之一,本文将Gosper分形与Z分形两种超晶格结构引入非线性光子晶体中,理论分析了两种超晶格结构经过准相位匹配进行非线性频率转换的谐波特点。Gosper分形超晶格的倒空间结构整体旋转60°后,依然能够和原图形重合;在准相位匹配的条件下,能够在六个不同方向实现相同的倍频波长输出;在级联三倍频中,实现了波长为711.3 nm、554.7 nm、491 nm的三倍频输出,并理论计算了其偏离角度。在二维Z分形的傅里叶空间中,充分利用了高阶横向倒格矢,能够实现基波波长范围为1.402μm～1.430μm的二次谐波频率转换,其中波长间距最小仅有1 nm。最后,为三维Z分形超晶格结构晶体的制备提供了数据支持。     

非线性光学相位匹配的实验考虑

本文描述了氮分子激光泵浦的可调谐染料激光输出经ＡＤＰ晶体产生二次谐波的实验考虑和实验结果．在５３００－５６００Ａ的基波波长范围内，用简单的方法演示了不同基波波长的二次谐波强度随晶体温度及基波光束入射角的变化．可使同学对非线性光学参量过程中影响相位匹配的各种因素有一个清晰的认识．     

产生蓝色相干辐射和实现Nd:YAG 1.0642μm倍频90°非临界相位匹配的Nb:KTiPO4

本文报道了用熔盐顶部籽晶法生长Nb浓度(0～13)mol%的Nb:KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长和Nd:YAG 1.0642μm及Nd:YA1O3 1.0795μm激光在这些晶体中倍频的最佳相位匹配角的测量结果.从中可看出,由于Nb5+的引入使KTP晶体倍频的Ⅱ相位匹配的截止波长有效蓝移,目前已使截止波长蓝移至937nm且有效产生468.5nm的倍频蓝光.同时Nb5+的引入使Nd:YAG 1.0642μm激光和Nd:YA1O3倍频的最佳相位匹配方向产生很大的变化,目前已使Nb:KTP晶体倍频的最佳相位匹配方向为θ＝88.32°、Φ＝0°,非常接近于90°非临界相位匹配方向.     

双轴晶体LiB3O5和频与倍频转换特性的研究

本文在光学主轴坐标系下,对双轴晶体LiB3O5共线和频与倍频特性进行了计算与分析.给出了xy面应用tyyeⅠ相位匹配及yz面应用typeⅡ相位匹配情况下,基波波长与相位匹配角、有效非线性系数、离散角、容承角及基波频谱带宽的关系曲线,对LiB3O5晶体的实验与应用提供了有指导意义的理论结果.     

相位差法测光速中的两组D,φ及相关探讨

本文介绍分析了差频相位法测光速中出现的两组D,φ;并对调制波波长测量公式中的D,φ做了修正。     

产生蓝色相干辐射和实现Nd∶YAG 1.0642μm倍频90°非临界相位匹配的Nb∶KTiPO_4(英文)

本文报道了用熔盐顶部籽晶法生长Ｎｂ浓度（０～１３）ｍｏｌ％的Ｎｂ∶ＫＴＰ晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长和Ｎｄ∶ＹＡＧ１．０６４２μｍ及Ｎｄ∶ＹＡ１Ｏ３１．０７９５μｍ激光在这些晶体中倍频的最佳相位匹配角的测量结果．从中可看出,由于Ｎｂ５＋的引入使ＫＴＰ晶体倍频的Ⅱ相位匹配的截止波长有效蓝移,目前已使截止波长蓝移至９３７ｎｍ且有效产生４６８．５ｎｍ的倍频蓝光．同时Ｎｂ５＋的引入使Ｎｄ∶ＹＡＧ１．０６４２μｍ激光和Ｎｄ∶ＹＡ１Ｏ３倍频的最佳相位匹配方向产生很大的变化,目前已使Ｎｂ∶ＫＴＰ晶体倍频的最佳相位匹配方向为θ＝８８．３２°、Φ＝０°,非常接近于９０°非临界相位匹配方向     

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。     

激光热效应对PPLN晶体倍频效率的影响

从准相位失配关系出发,研究了PPLN晶体倍频效率与温度的关系,针对温度对折射率与极化周期的影响,分析了激光热效应对准相位匹配系统谐波转换过程的影响。采用有限元分析法计算了PPLN材料内部温度分布状况,并对热效应影响下晶体内部倍频效率变化情况进行了计算。计算结果表明:在不同基频光功率密度下,在倍频过程中晶体温度及通光方向截面折射率的分布不同,在倍频晶体出射面倍频效率的分布也不同;随基频光功率密度增大,晶体整体温度与折射率增大,出射端面倍频效率分布随基频光功率密度变化而变化;与理想条件倍频系统相比,激光热效应对晶体倍频效率有一定的影响。     

产生蓝色相干辐射和实现Nd:YAG 1.0642μm倍频90°非临界相位匹配的Nb:KTiPO4

本文报道了用熔盐顶部籽晶法生长Nb浓度(0～13)mol%的Nb:KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长和Nd:YAG1.0642μm及Nd:YA1O₃1.0795μm激光在这些晶体中倍频的最佳相位匹配角的测量结果.从中可看出,由于Nb⁵⁺的引入使KTP晶体倍频的Ⅱ相位匹配的截止波长有效蓝移,目前已使截止波长蓝移至937nm且有效产生468.5nm的倍频蓝光.同时Nb⁵⁺的引入使Nd:YAG1.0642μm激光和Nd:YA1O₃倍频的最佳相位匹配方向产生很大的变化,目前已使Nb:KTP晶体倍频的最佳相位匹配方向为θ=88.32°、Φ=0°,非常接近于90°非临界相位匹配方向.     

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。     

反应物振动量子数对O(~1D)+HBr→OH+Br立体动力学影响的研究

采用准经典轨线(QCT)方法计算了O(1D)+HBr→OH+Br反应体系的立体动力学反应.基于由Peterson(J.Chem.Phys.113(2000)4598)等人开发的基态势能面上,计算了反应的矢量相关性质,极角p(θ)r及方位角pφ()r以及空间角pθr,φ()r.此外我们还计算了极化微分反应截面(PDDCSs)的分布各矢量性质随各振动量子数变量的变化.结果表明反应受反应物振动量子数影响较大.     

新型光学晶体KABO的非线性频率变换特性

简述了新型非线性晶体KABO的光学特性.根据相位匹配角公式、非线性有效系数公式、走离角公式和允许角公式,详细计算了KABO晶体倍频时的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角随波长变化的理论曲线.特别是对LD泵浦掺钕的全固态激光器532 nm输出时,得到了KABO晶体采用I类相位匹配进行四倍频的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角分别为:58.1°、0.254×10^-12m/V、2.8°、1.8233 mrad·mm;并将该晶体与目前可应用于紫外倍频的晶体比较,在考虑走离效应的情况下,研究了四倍频转换效率随KABO晶体长度、基频光光斑半径的变化规律.     

利用法拉第效应测光波波长

基于法拉第效应和柯西色散公式给出了一种新型的测量光波波长的方法。根据旋光角θ与磁感应强度B,获得样品的费尔德常数,再利用费尔德常数与波长的关系计算出光波波长,实现光波波长的测定。研究表明倍频法和消光法测量He-Ne激光器波长的误差分别为3.47%和6.67%,实现了波长较为精确的测量,同时提供了一种新的测量单色光波波长的方法。     

半导体激光直接倍频的488nm蓝光激光器

利用波导型准相位匹配周期极化反转铌酸锂(PPLN)晶体直接倍频波长为976 nm的连续半导体激光二极管,在最佳晶体工作温度(28℃)下,获得了波长为488 nm的连续蓝光输出,最大输出功率大于20 mW。所用的晶体尺寸为8 mm×1.4 mm×1 mm,波导截面为4.5μm×3.5μm,极化周期为5.2μm。研究了波导型周期极化反转铌酸锂晶体的倍频效率与温度的关系,与普通的周期极化反转铌酸锂相比,倍频效率与温度关系的敏感度较低。同时,由于晶体可以在室温下工作,简化了加温与温控部件,提高了整机的工作效率。在此实验的基础上,制成了一台小型的全固态488 nm连续蓝光激光器。     

参变过程中的群速延迟对晶体匹配长度的影响

基于能量守恒和三波耦合波方程,建立了超短脉冲在参变过程中二次谐波产生时的I类和II类相位匹配条件、基波与谐波之间的群速延迟时间、以及群速失配对晶体长度限制的理论基础。以负单轴非线性光学晶体CsLiB6O10为例,分析和数值计算了超短脉冲宽度为100fs时,谐波的群速匹配长度随基波波长变化的规律。研究结果表明在I类相位匹配条件下,基波波长为642nm时,群速延迟最小,相应的群速匹配晶体长度最长为19.1mm;在II类相位匹配条件下,基波波长为767nm,群速延迟最小,群速匹配长度最长为0.89mm。     

104 W内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd:YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20 W激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体(在27℃时相位匹配角为φ=23.6°;θ=90°,尺寸为7 mm×7 mm×10 mm)内腔倍频技术,谐振腔腔长为530 mm,KTP晶体的冷却温度为4.3 ℃,抽运电流为18.3 A时,实现平均功率达104 W、脉冲宽度为130 ns的532 nm激光输出;其重复频率为20.7 kHz.光-光转换效率为10.2%.     

磺酸水杨酸二钠晶体的非线性光学性质

报导一种新的非线性光学材料——磷酸水杨酸二钠(简称DSS)晶体,用水溶液降温法得到光学质量优良的大单晶。X射线衍射法测定晶体属正交晶系,点群为mm2。透射光谱在370～1300nm范围内,测量了不同波长的主折射率和有效倍频系数。计算出相位匹配角φ_Ⅰ,φ_Ⅱ,得到DSS晶体相对于KDP晶体d_(36)的d_(31)和d_(32)值。倍频效率约为KDP晶体的3.5倍,光损伤阈值大于200MW/cm~2。晶体的抗潮解性能比KDP型晶体稍好,所以用DSS晶体制作1.06μ激光器的倍频元件有一定的使用价值.