非共线相位匹配的参量增益分析

对非共线Ⅱ类相位匹配的ＫＴＰ飞秒光学参量振荡器进行了分析和理论研究，用数值方法得出参量增益的变化曲线和参量光的光强分布，与共线相位匹配相比，非共线方案具有更高的参量增益，更好的光束质量，特别适合飞秒光学参量的振荡器。     

准相位匹配周期极化钼酸钆制备及倍频效应

根据准相位匹配原理，对钼酸钆晶体用于准相位匹配倍频过程的周期性畴结构进行了设计，当入射基频光为l.064pm时，所需的钼酸钆晶体畴结构周期为5．54μm。利用外电场极化，当外电场为2．5kV／mm时，钼酸钆晶体的畴结构反转时间tc=500～600μs。当外电场脉冲幅值为2．5kV／mm、脉冲延续时间t=0．6～0．8tc时，在钼酸钆晶体中制备得到了周期畴结构。当Nd：YAG纳秒激光器输出准连续功率为7～10mW的l.064μm激光通过具有周期畴结构的样品时，获得了0．532μm的倍频光输出。     

准相位匹配倍频系统的带宽性质研究

根据准相位匹配倍频原理,讨论了实现宽带二次谐波转换需要满足的条件.以周期性极化铌酸锂晶体和掺杂氧化镁（7mol%）周期性极化铌酸锂（7mol%MgO-PPLN）晶体为例,分别比较了0型（e+e→e）和Ⅰ型（o+o→e）两种准相位匹配情况下宽带高效二次谐波转换的特性.研究表明,对于7mol%MgO-PPLN晶体,同时满足准相位匹配条件和群速度匹配条件的中心波长和带宽向短波方向移动,且0型（e+e→e）准相位匹配情况下可以获得更大的带宽.     

利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期

 提出了利用准相位匹配晶体进行宽带脉冲倍频,再根据准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲输出中心波长的相位匹配关系来精确测量准相位匹配晶体极化周期的新方法。理论分析了准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲的光谱关系、倍频容许带宽与晶体长度的关系。研究表明：宽带脉冲倍频后输出的脉冲峰值波长对应于角度的调谐曲线具有对称性;对于长度为10 mm的极化晶体,其倍频容许带宽不到0.2 nm。实验中,采用了国产PPKTP晶体试验片,晶体尺寸为10 mm×7 mm×1 mm,理想极化周期9 300 nm。结果表明：对于中心波长为537.25 nm的倍频光,其对应的实际晶体极化周期为9 303.9 nm,大于晶体加工时的理想值;当倍频脉冲光谱测量精度为0.01 nm时,准相位匹配晶体的极化周期测量精度达到0.1 nm,远高于一般光学显微镜的观测精度。     

BBOⅠ类相位匹配非共线参量产生中的群速自匹配

利用重复频率为1kHz的钛宝石激光的倍频蓝光抽运Ⅰ类相位匹配的偏硼酸钡(BBO)晶体，获得了可见光区的非共线参量超荧光.给出了最强光强处参量超荧光的非共线角，波长随相位匹配角的变化.理论计算了在参量超荧光中三波的群速失配随非共线角和相位匹配角的变化规律.结果表明，Ⅰ类非共线相位匹配的参量超荧光关于抽运光中心对称.并且沿光强最强的参量超荧光方向三波的群速失配最小，有效互作用长度最大，即参量超荧光的强度角分布是三波的相速和群速自匹配的结果.该理论和实验研究为减小飞秒光参量放大中三波的群速失配提供了一个理想的几何模型，为获得高增益、窄脉冲宽度的参量光输出提供了理论依据和实验验证. 关键词： 群速自匹配 参量超荧光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

BBO-Ⅰ非共线光学参量啁啾脉冲放大增益带宽实验研究

报道了在光参量啁啾脉冲放大全新原理验证方面取得的最新实验所研究结果。     

非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器的研究

对非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器进行了系统地分析和理论研究，用数值方法得出了非共线角、相位匹配角、增益和增益带宽之间的关系，给出了放大器设计的各种最优化参量。研究结果表明，这种参变放大器不仅可以实现较高的参变增益和获得极宽的增益带宽，还具有较大的参变允许角、较小的走离角和小的群速色散。因此这种参变放大器对于以纳秒级高功率激光作为抽运光，利用光参变啁啾脉冲放大（OPCPA）技术高效率参变放大飞秒脉冲产生10^12W甚至10^15W级的超强超短激光脉冲具有重要的意义。建立的理论模型具有普遍意义，也为其他类似的参变过程提供了重要的理论依据。     

准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂490 nm倍频连续输出

在室温下通过外加电场极化法,首次用较低的极化开关电场～5.5 kV/mm,在厚为1 mm、长为20 mm、宽为18 mm的掺镁铌酸锂基片上成功的制备了周期为4.8～5.2 μm的一阶准相位匹配倍频光学微结构;并在室温下,以波长为980 nm的半导体激光器为基频光源,对所研制的微结构样品进行倍频通光实验,在入射基频光为800 mW时,产生约40 mW的490 nm的倍频光,其对应转换效率为5%,实验过程中未见绿致吸收光折变现象.     

BBO晶体中非共线参量过程的带宽与增益特性研究

研究了非共线作用下BBO晶体中的参量特性,结果表明这种参量过程不仅存在着比较宽的光谱带宽和较高的参量增益,而且也能在较宽的范围内满足群速匹配条件.这对于高效率地产生脉宽极短的飞秒参量激光、扩大飞秒激光的调谐范围以及通过参量技术放大飞秒脉冲都具有重要的意义. 关键词：     

基于周期极化KTiOPO4晶体的高亮度纠缠源研制

量子纠缠是量子信息领域的核心资源,目前利用β型硼酸钡(BBO)晶体参量下转换制备的纠缠光子对的亮度较低,它直接制约了量子通信的最远距离,已无法满足星地实用化量子通信的发展需求.利用周期极化KTiOPO4晶体,采用准相位匹配技术设计产生了一种后选择的纠缠源,测得的符合计数达到了16×103s-1 mW-1,极化对比度达到27∶1,在亮度上比基于BBO的量子纠缠光源提高了一个数量级以上.这一高亮度的纠缠源可以广泛应用于量子密钥分发、量子隐形传态以及量子计算等新兴量子信息领域,为实现全球化量子通信提供了有力的保障.     

Noncollinear optical parametric amplification in lithium triborate seeded by a cw Ti:sapphire laser

Experimental investigations of a type-I noncollinear phase-matched optical parametric amplification based on lithium triborate, which was pumped by a 5-ns second-harmonic pulses from a Q-switched Nd:YAG, seeded by a cw Ti:sapphire laser at 800 nm, was presented. The experiments generated 2-ns signal output pulses at 800 nm, the maximum signal output pulse energy reached 19 μJ, the corresponding parametric gain was 44 dB. Furthermore, the experiments demonstrate that the 65 nm-FWHM parametric fluorescence gain spectrum could also be observed. A quantitative account of the ultrabroadband parametric fluorescence gain spectrum was given with our theory. The experimental measurements are in agreement with theoretical calculations.     

理论构造周期极化KTiOPO_4晶体制备852和1550nm双色纠缠光

利用KTiOPO4(KTP)材料非线性系数d33对应的二阶非线性0-类准相位匹配,理论上设计构造了一种周期极化KTiOPO4晶体(PPKTP),当晶体温度为20℃时,晶体准相位匹配格子的周期为10.70μm。波长为550nm的激光泵浦由该晶体组成的光学参量振荡器能产生含852nm信号光和1550nm的闲置光的双色纠缠,其中信号光对应Cs原子吸收线,闲置光1550nm对应光纤通讯波长。该纠缠光对量子信息网络和原子信息存储有非常重要的意义。     

The Fabrication and SHG Test of QPM Periodically Poled KTiOPO4

The Quasi-phase-matching periodically poled flux-grown KTP by high electrical field method is researched. A 8×5×1mm3, Λ=9.0μm PPKTP wafer is successfully fabricated for the first order QPM SHG. The interactive length of the sample is about 3mm. The SHG scheme of Nd:YAG at 1064nm tested that the output power of cw 532nm green light is 0.2mw at room temperature with fundamental power of 1.2w. The normalized conversion efficiency is about 0.09% (W·cm)-1.     

周期性极化铌酸锂晶体的电光复合逻辑门

根据准相位匹配线性电光效应耦合波理论,基于单个周期性极化铌酸锂晶体,提出了外电场可控的电光复合与门、或门的逻辑计算方法.采用级联周期性极化铌酸锂晶体,探讨了外电场可控的电光复合逻辑异或门、半加法器、半减法器的逻辑计算方法.在外加电场分别为0.184KV/mm和0.368KV/mm条件下,分析了光波的波长、方位角和极角、晶体的温度对逻辑输出的影响.研究结果表明,基本逻辑门的逻辑计算能够成功实现,但其逻辑计算对光波波长、晶体温度、方位角和极化角非常敏感,这些参量轻微的变化会导致逻辑输出的改变.该方案可推广到更为复杂的基本逻辑门以及三个以上逻辑输入与输出的基本逻辑门中.     

周期极化KTiOPO4晶体连续倍频绿光输出

采用外加电场极化方法，在Z切1mm厚的KTiOPO4晶体中实现了周期性极化反转。晶体的极化反转周期为9．0／μm，相互作用长度为3mm。波长为1．064μm的基频光功率为900mW，晶体中心温度为32℃时，获得0．532μm、22μW的倍频绿光输出，二次谐波转换效率为0．0024％。     

周期极化铌酸锂THz波产生理论分析

首先采用光参量振荡的机理研究了THz波在准相位匹配媒质周期极化铌酸锂晶体中同向传播与反向传播情况下,以及THz波从晶体表面辐射产生的特性;其次研究了THz波的温度调谐特性、极化反转光栅周期调谐以及改变入射泵浦光与光栅波矢夹角的调谐特性;然后分析了THz波谱宽特性,给出解析表达式,并与实验结果进行了比较,证明理论分析结果与Y.S.Lee等人所给出的实验结果符合很好;最后分析了THz波的稳定性与温度、光栅周期、泵浦入射角以及辐射角的关系.     

周期极化KTP晶体光参量振荡特性研究

基于较新的Sellmeier方程,研究了周期极化钛氧磷酸钾(KTiOPO₄简称KTP)晶体光参量振荡的容差特性,给出了极化反转光栅周期、晶体温度及泵浦光波长的调谐曲线和带宽的容差特性曲线,并与PPLN晶体作了比较数值计算结果与已有实验数据吻合较好.     

混合型光纤喇曼放大器增益和带宽的研究

混合型色散补偿光纤喇曼放大器由普通G652光纤和色散补偿光纤(DCF)组成,包括:DCF +G652、G652 +DCF和 G652+DCF +G652。讨论了它们的工作原理.使用FRA-OptiAmplifier4.0软件对其进行了优化设计,最佳结构为G652 +DCF.它可补偿光纤网络的色散,扩展通信波长范围.1427 nm的喇曼激光器作为激发源,用Q8384光谱分析仪测量了光纤的喇曼增益谱和小信号放大光谱,混合型色散补偿光纤喇曼放大器在S带和C带具有88 nm的增益带宽,这增加了光纤通信网络的传输通道.     

基于严格耦合波理论的周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质分析

采用严格耦合波理论,数值计算了不同参量下周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质.研究表明:周期性极化铌酸锂晶体的周期性畴反转结构在电场的作用下相当于折射率衍射光栅,衍射性质和晶体的几何结构、周期、施加电场和入射角密切相关.以布喇格角度入射并满足布喇格衍射条件时,0级衍射光能量随施加电场的增大周期性地转化到-1级的衍射光中,最大转化效率达100%,增大周期性极化铌酸锂晶体的长度可以有效地降低转换电压值;以布喇格角度入射但光传输不满足布喇格衍射条件时,0级衍射光和-1级衍射光不能进行100%的能量转换,同时调制的周期性受到破坏.以布喇格角的倍数角入射时,0级光能量可以转化到相应的其他较高衍射级次,其中奇倍数衍射级的最大转换效率可达100%.研究结果为基于PPLN的集成电光器件设计提供有价值的参考.