短程有序结构中宽带二次谐波产生的研究

本文从理论和数值模拟上分析了一种短程有序铁电畴结构中二次谐波的产生过程.这种短程有序结构是由一系列一定长度的周期极化铁电畴结构和任意长度的单畴结构交替构成.研究了结构参数对频率变化过程中频谱带宽和转换效率的影响.结果表明,转换效率可以通过增加短程有序结构的晶体长度得到提高,而频谱带宽的大小可以通过调节周期极化结构的长度加以控制.     

基于级联PPMgLN晶体的双倍/三倍频双波长激光器

本文演示了紧凑的绿色和近红外双色连续波激光光源,其发射波长分别为516 nm和775 nm。设计并制造了级联的周期性极化掺镁铌酸锂晶体,用于同时转换通信波长的二次谐波(SHG)和三次谐波(THG),可以在相同温度下获得绿色和近红外激光的输出。通过建立一个单程激光测量系统,在2 W泵浦功率下获得516 nm的0.15 mW绿光和775 nm的1.19 mW的光,晶体温度控制在30.8 ℃。实验结果将为单激光器泵浦的紧凑型双波长共线激光器提供重要的案例。     

基于AlInGaAsP材料的应变平衡量子阱太阳能电池

近年来,基于晶格匹配的多结太阳能电池光电转换效率已经接近30;[1,2],中国电子科技集团公司第十八研究所三结GaInP/GaAs/Ge电池技术已经达到小批量生产水平.为了进一步提高多结太阳电池的转换效率,可以采用增加pn结的数量和优化三结电池子电池带宽组合等办法,但上述途径受到材料晶格匹配的限制,目前同时实现晶格匹配和最佳带宽的材料生长还存在一些问题.为此,我们采用与多结电池技术兼容的设备和材料,开展了基于AlInGaAsP材料的应变平衡量子阱太阳能电池的研究.本文给出GaAs单结量子阱电池的实验过程及结果,证实了量子阱结构的引入确实能够提高电池的输出电流.随着研究的深入,我们希望用此结构作为中间电池,以提高三结电池的效率.     

基于声光效应的可调谐光子晶体的研究

利用传输矩阵法研究了一维异质双周期光子晶体的光子带隙随超声波变化的特性.首先,光子晶体的介电常数随超声波的传播出现周期性变化;然后,光波入射到此光子晶体时产生声光效应,采用Matlab软件模拟仿真并分析了该结构光子晶体的光子禁带的位置、宽度与超声波强度及频率的关系.结果表明:光子晶体禁带的位置、宽度可以通过控制超声波的强度和频率实现实时调制.这个结果为基于声光效应的可调谐光子晶体器件的研究提供了理论依据.     

K2Al2B2O7晶体四倍频特性理论研究

基于非线性光学晶体的谐波理论,采用龙格-库塔数值模拟方法计算模拟,详细分析了不同条件下生长的KABO晶体的四倍频频率变换特性.在高重频、高平均功率条件下,进一步分析了不同KABO晶体倍频转换效率与晶体长度的关系和在一定晶体长度下输出与输入功率的关系.理论与已有实验结果对比证明KABO晶体是一种可实现大功率266 nm紫外光输出、实现实用化的紫外倍频晶体.     

极化电极均匀化设计调控铌酸锂周期极化占空比

准相位匹配(QPM)理论上能够充分利用晶体的非线性光学系数、无走离效应,在光学频率转换中具有非常大的优势。铌酸锂晶体(LiNbO₃, LN)具有高非线性光学系数、宽通光范围和低生长成本,因此基于铌酸锂铁电畴结构设计获得的周期极化铌酸锂晶体(PPLN)成为准相位匹配技术的理想选择。目前制备PPLN晶体最常用的方法是外加电场极化法,制备过程中,电极结构的参数对极化过程至关重要。本研究基于实时监测下的电场极化过程,结合有限元分析,对不同电极结构的空间电场分布进行分析,发现电极边缘出现电场极大值,而电极内部的电场分布相对均匀。基于这一现象,本文提出了一种多通道电极结构的设计方案,以实现极化空间内部电场的均匀分布。本研究采用十通道电极进行极化实验,通过表征每个通道的占空比,发现内部八个通道的占空比大小均匀且在50%±5%范围,通过晶体的倍频实验验证发现十通道周期极化样品中中间通道相对边缘通道的非线性转换效率明显提升并分布均匀,证明其中间通道具有占空比可控的均匀极化结构,为极化空间电场均匀化设计提供了一种高效合理的设计方案。     

介电体超晶格

本文评述在介电体超晶格领域中的主要成果,特别是本实验室所做的工作。自1980年以来,我们将超晶格的概念从半导体推广到介电体,制备了周期和准周期介电体超晶格,实现了二次谐波产生、多波长二次谐波产生、三次谐波产生、光学双稳以及超高频超声波产生。 关键词：介电体超晶格; 非线性光学效应; 二次谐波产生; 光学双稳     

La2CaB10O19晶体三倍频特性表征

本文研究了LCB晶体主平面内有效非线性光学系数最大的相位匹配方向上的三倍频特性,所用LCB晶体切割方向为:θ=48.7°,φ=90°,晶体尺寸:4×4×10 mm3.测量了它的角度带宽:θ角的角度带宽△θ×1为1.15mrad-cm;φ角的角度带宽△φ×1为86.15 mrad-em.还对其温度带宽进行了测定,结果为7.6℃-cm.利用这块晶体,得到了最高为31.8％的三倍频转换效率,而在相同实验条件下用LBO晶体(尺寸与LCB相同)得到的转换效率最高为38.4％.     

介电超晶格结构极化设备的研究

针对介电超晶格结构的特殊极化问题,自行研制了极化设备.研究了Windows操作系统下实现高频精确定时的高性能定时器法.基于此方法实现了极化设备的任意波形发生器及信号采集功能.研制开发了高精度0～10 kV稳压电源,产生满足要求的极化电压.利用这种设备完成了化学计量比钽酸锂晶体的极化实验.结果表明设备运行稳定可靠,性能良好.     

基于石墨烯超材料的极化控制开关

为设计可调控的光开关, 本文设计了基于石墨烯的超材料和一维光子晶体的复合结构,应用传输矩阵法研究它的传输特性.石墨烯超材料的吸收和各向异性的特性导致结构的传输对电场极化方向特别敏感.通过电场极化方向的旋转,可以动态调节电磁波的透射和吸收,也可以实现电磁波从全透射到全反射或者全吸收的完全转化.