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。     

双轴晶体光学参量放大的研究

介绍了新近提出的光学啁啾脉冲参量放大技术,并以高增益、宽谱带的双轴非线性晶体LBO为例,研究了抽运光和信号光的相位匹配的关系、增益、增益带宽、匹配角的选择,以及增益随晶体长度变化的趋势和双曲正割和高斯脉冲输入非线性晶体前后变化的情况。     

OPA泵浦保偏光子晶体光纤产生超连续谱和非线性特性的研究

采用波长可调光参量放大器作为泵浦源,对保偏光子晶体光纤的超连续谱的产生和非线性特性进行了实验研究.将光参量放大器产生的中心波长为1.27 μm,脉宽约为250 fs,重复频率为250 kHz和单脉冲能量只有92 nJ的光脉冲耦合进0.2 m长的保偏光子晶体光纤,实验中观察到了光谱展宽和非线性效应,在1.3 μm 波长区域获得了谱宽为83 nm (1.2486 ～1.3318 μm)的超连续谱.     

双抽运光纤光参变放大的全光多波长变换与码型转换

利用强度调制的数据信号光作为一路抽运光,与另一路直流或者正弦强度调制抽运光组合可以在双抽运光纤光参变放大过程中实现全光多波长变换或者在全光多波长变换的同时实现码型转换.理论上,从信号增益的角度分析了波长转换与码型转换的原理.实验上演示了2.5Gb/s的非归零(NRZ)码信号的全光多波长转换与到归零(RZ)码信号的转换.多波长转换实验表明:双抽运条件下的光参变过程可以实现多波长转换并得到正、反码的输出,还同时对信号有一定的再生作用.码型转换后信号的占空比为30%,消光比也得到提高.     

双泵浦光子晶体光纤参量放大研究

利用光子晶体光纤在不同零色散波长附近具有不同色散的特性,研究了在零色散波长为780 nm和1550 nm附近的双泵浦光子晶体光纤参量放大过程.在780 nm附近,讨论了零色散波长变化对双泵浦光子晶体光纤参量放大的影响.数值模拟结果表明:当零色散波长发生微小的变化时,信号增益谱带宽会发生很大的变化.当两泵浦光之间的波长差值减小时,零色散波长的变化对参量放大的影响在很大程度上可以得到抑制,但是增益带宽会有一定的减小.依据这一原理,在1550 nm附近设计光子晶体光纤中的色散平坦光纤参量放大,在5 m长的光子晶体光纤中,当峰值功率为10 W时,得到了增益为65 dB,带宽达到420 nm且极为平坦的增益谱.     

Calculation of Conversion Efficiency of a Doubly Resonant Optical Parametric Oscillator

The problem of calculating the conversion efficiency for a doubly resonant optical parametric oscillator with a Fabry-Perot type resonator configuration is reinvestigated, extending the usual theoretical treatment, which is restricted to highly reflecting resonator mirrors, to the case of arbitrary reflectivity R of the output mirror. For decreasing R both the signal and the idler wave acquire growing portions of travelling waves, and it is shown by numerical analysis that this effect leads to a remarkable enhancement of the conversion efficiency (as a function of the relative excitation). In particular, the maximum efficiency may considerably exceed the value 50% to be attained by means of high quality resonators (1 — R < 1).     

皮秒级BBO晶体光参量发生放大器中线宽的分析与计算

采用全量子理论，建立了皮秒级光参量发生放大器中自发参量辐射产生参量光线宽的数学方程，并对影响参量光线宽的各种物理机制进行计算机模拟、分析和比较。其结果是：在远离简并点时，所产生的参量光线宽很小，而在简并点附近，参量光线宽急剧增大；且泵浦光的发散角和在偏轴方向的泵浦光对参量光线宽的影响较大。这些结果对压缩光参量激光器的线宽具有重要的意义。     

一种类分形结构光子晶体的能带

用时域有限差分方法计算了一种类分形结构光子晶体的能带.数值计算结果表明,这种结构的光子晶体在介质柱、空气背景的情况下具有不完全带隙.而且,其能带结构随着级数的增大在整体地趋向于低频的同时,能带结构也趋于稳定.     

光子晶体光纤中级联长周期光栅双谐振波长干涉的研究

通过分析单模光纤SMF中的LPG对的传输特性及几个因素对干涉透射谱的影响,并结合前期工作,主要研究光子晶体光纤(PCF)中的LPG对在1665 nm附近U波段传输特性.结合光栅耦合强度与波长的关系以及拍长与波长的关系,对PCF中LPG对的参数进行选择设计,得到双谐振波长的干涉谱,级联LPG对构成的MZI干涉光谱在两个谐振波长处由于耦合强度不同而不同.     

异质双周期结构光子晶体光学特性

利用传输矩阵法研究了异质双周期结构一维光子晶体的带隙结构和光学传输特性。此光子晶体能形成512~960 nm的含5个极窄透射峰的光子带隙。重点研究了一种材料为复折射率时的光学传输特性,以及当结构发生轴向应变时的"介观压光效应"。结果表明:当复折射率虚部为负时,透射峰随虚部绝对值的增大先增大后减小,甚至出现衰减;虚部为正时,发生吸收现象。当光子晶体发生轴向应变时,透射峰随应变量的增加呈现近似L形变化,应变量很小时透射率几乎线性减小,波长越大透射峰变化越缓慢。     

Simultaneous Preparation of Two Optical Cat States Based on a Nondegenerate Optical Parametric Amplifier

The cat state, known as the superposition of coherent states, has broad applications in quantum computation and quantum metrology. Increasing the number of optical cat states is crucial to implement complex quantum information tasks based on them. Here, two optical cat states are prepared simultaneously based on a nondegenerate optical parametric amplifier. By subtracting one photon from each of two squeezed vacuum states, two odd cat states with orthogonal superposition direction in phase space are prepared simultaneously, which have similar fidelity of 60% and amplitude of 1.2. Compared with the traditional method to generate two odd optical cat states based on two degenerate optical parametric amplifiers, only one nondegenerate optical parametric amplifier is applied in this experiment, which saves half of the quantum resources of nonlinear cavities. The presented results make a step toward preparing the four-component cat state, which has potential applications in fault-tolerant quantum computation.     

High-Stability High-Energy Picosecond Optical Parametric Chirped Pulse Amplifier as a Preamplifier in Nd:Glass Petawatt System for Contrast Enhancement

We demonstrate a novel picosecond optical parametric preamplification to generate high-stability, high-energy and high-contrast seed pulses. The 5 ps seed pulse is amplified from 60 pJ to 300μJ with an 8.6 ps/3 mJ pump laser in a signal stage of short pulse non-collinear optical parametric chirped pulse amplification. The total gain is more than 10~6 and the rms energy stability is under 1.35%. The contrast ratio is higher than 10~8 within a scale of 20 ps before the main pulse. Consequently, the improvement factor of the signal contrast is approximately equal to the gain 10~6 outside the pump window.     

High and Stable Conversion Efficiency Obtaining in Single-Stage Multi-Crystal Optical Parametric Chirped Pulse Amplification System

An optical parametric chirped-pulse amplification system is demonstrated to provide 32.9% pump-to-signal conversion efficiency. Special techniques are used to make the signal and pump pulses match with each other in both spectral and temporal domains. The broadband 9.5-mJ pulses are produced at the repetition rate of 1 Hz with the gain of over 1.9×10^8. The output energy fluctuation of 7.8% is achieved for the saturated amplification process against the pump fluctuation of 10%.     

光子晶体耦合腔光波导慢光结构特性研究

研究了用于光缓存的光子晶体耦合腔光波导的结构对慢光传输特性的影响.详细讨论了微腔间距关于波导禁带、导模带宽、导模传输群速度的具体关系.计算发现,随着微腔之间距离的增加导模显著平坦化,群速度急剧减小.当相邻微腔之间距离为7个晶格常数时,获得了小于2×10~(-4)c的超小群速度.通过长度为13.23 μm的7×7超胞构成的光子晶体耦合腔光波导,产生的最大光延迟超过了400 ps,这比相同长度传统光波导产生光延迟大四个数量级.     

Optical Tamm States in Dielectric Photonic Crystal Heterostructure

We investigate one-dimensional dielectric photonic crystal and optical Tamm modes formed by superposition of two band gaps and find that this kind of mode can be explained by the single negative materials tunnelling effect. A finite-size dielectric photonic band gap can mimic one kind of effective single negative material and this property sensitively depends on the frequency location in stop-band regions and surface termination and so on. The effective impedance match and effective phase match give the precise position of the optical Tamm mode. Complete transparency via tunnelling is achieved by two opaque media and demonstrates the validity of our approach.     

光栅腔BBO光参量振荡器

报道０．５３２μｍ泵浦的光栅腔ＢＢＯ光参量振荡器的实验研究结果，在１．０２－１．０８μｍ可调谐范围内，其输出线宽小于１ｎｍ，参量转换效率为３．５％。     

Suzuki晶格光子晶体的光子带结构

系统地研究了Suzuki晶格光子晶体能带结构,包括介质中周期排列的空气孔光子晶体和空气中周期排列的介质柱光子晶体。采用平面波展开法计算了空气孔和介质柱半径及折射率对光子带隙的影响。结果发现介质中周期排列的空气孔光子晶体主要形成TM模光子禁带,空气中周期排列的介质柱光子晶体主要形成TE模光子禁带,只有介质折射率较大时两类光子晶体才能够形成完全带隙。介质中周期排列的空气孔光子晶体能带结构中沿Г-X1和X1-M方向出现了群速度接近于零的色散曲线,而在另一类光子晶体中并未出现这种情况,在其它晶格类型的光子晶体中也未发现这种情况。     

基于光学参量放大器的量子干涉仪的分析

高精度光学干涉仪是实现精密测量的重要工具之一,干涉仪的最终灵敏度受限于真空起伏决定的标准量子极限(SQL)。利用量子资源可以实现突破SQL的相位测量。在基于光学参量放大器(OPA)的量子干涉仪中,将干涉仪两臂中OPA产生的相位压缩态直接作为相敏量子态,通过同时降低散粒噪声和放大相敏场强可以使其灵敏度无条件地突破SQL。然而,量子态对损耗是非常敏感的。通过分析量子干涉仪的各种损耗对其灵敏度的影响,得出了量子干涉仪灵敏度与各种损耗的依赖关系。同时,通过分析灵敏度与分析频率等其他物理参量的关系,得出了进一步优化系统灵敏度、带宽等性能的实验参数。     

光子晶体缺陷结构的特性

基于平面波展开法,设计了二维正方晶格和三角晶格光子晶体缺陷结构,数值模拟了TE模、TM模式的光子晶体禁带特性,计算了二维三角晶格光子晶体缺陷结构的模式分布。结果表明,光子晶体缺陷结构能够形成很好的禁带特性和模式结构,研究结论为光子晶体波导器件的开发提供参考。     

光子晶体光纤的传输模式特性

基于平面波展开法,数值模拟高光子晶体光纤传输的几种模式,介绍光子晶体光纤的应用及发展.结论为光子晶体光纤通信的器件设计提供参考.