在周期性极化铌酸锂波导中的波长转换与光谱分析

实验研究了在准相位匹配LiNbO₃波导中级联的倍频和差频波长转换,通过对转换频谱分析和波形对比分析,讨论了在脉冲泵浦情况下走离效应对光脉冲之间波长转换的影响：由于波导的色散性能,不同波长的光脉冲在波导中传播具有不同的群速度,处在0.8 μm光波段的倍频光脉冲比处在1.55 μm光波段的泵浦光脉冲的传播速度慢,导致了倍频光脉冲与泵浦光脉冲在传播的过程中发生走离;因此倍频脉冲在频域被压缩而在时域被展宽,并遗传给差频过程使得转换脉冲的谱宽变窄、脉宽增加、占空比变大,表明脉冲光泵浦波长转换对信号频谱及波形不是严格透明的转换。实验同时实现了一对多通道的波长转换,表明连续控制光的线宽对转换信号的信噪比有较大的影响。     

周期域反转铌酸锂可调谐波长转换器的皮秒脉冲实验

实验研究了周期域反转铌酸锂光波导级联和频与差频二阶非线性效应(cSFG/DFG)皮秒脉冲间的可调谐波长转换。信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的脉冲信号。当输入信号光和第一个控制光波长分别为1554.4 nm和1532.5 nm时,通过调节第二个控制光波长由1550.5 nm到1541.0 nm,输出信号光波长可从1536.0 nm调谐至1545.2 nm。当输入信号光波长改变时,通过改变第一个控制光波长以满足和频过程的准相位匹配条件,同时调节第二个控制光波长可以实现输出信号光波长的可调谐。实验中利用两个窄带可调谐滤波器有效抑制了掺铒光纤放大器引入的放大自发辐射噪声,同时观察到了波长下转换和波长上转换。     

基于倍频波长转换中走离效应产生多个脉冲的研究

利用倍频光与泵浦光脉冲之间的走离效应,通过在周期性极化的LiNbO3波导中间增加两段未被极化的波导,1.55 μm波段的泵浦脉冲在极化的波导部分产生0.77 μm波段的倍频光,在未被极化的部分不产生倍频光,形成了三个被间隔开来的倍频子脉冲.通过差频将三个倍频子脉冲还原成1.55 μm波段的三个差频脉冲,实现了用一个泵浦脉冲产生三个转换脉冲.用数值模拟计算展示脉冲的产生及其演化过程,并讨论了用LiNbO3波导参量控制脉冲特征参量的方法.     

周期极化铌酸锂晶体电控光栅

提出周期极化铌酸锂晶体电控宽带光栅,并利用耦合波理论,推导出电控光栅的衍射光光强分布解析表达式。数值结果表明,该电控光栅的衍射光谱可被外加电场调控。在310 V的外加电压下,1.21~1.83 mm波段的1级光衍射效率达到60%以上,在1.5 mm的1级衍射光衍射效率为70%;而在165 V的外加电压下,0.68~0.92 mm波段的1级光衍射效率达到60%以上,在0.8 mm的1级衍射效率为81%。该电控光栅响应时间短,故有望在高速光开关、波分复用器或调制器方面有重要应用。     

基于啁啾周期极化铌酸锂波段可选择光采样研究

对利用啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的和频效应(SFG),实现能覆盖整个C波段和L波段的光采样技术进行了研究。从耦合模方程开始,对转换效率和带宽进行了数值计算和仿真。对传输速率为10 Gb/s的光信号NRZ序列采样,通过软件同步算法恢复采样结果,得到了清晰的眼图和高质量的Q因子。从仿真结果可以看出应用CPPLN波导比周期极化铌酸锂(PPLN)波导具有更宽的带宽,在调谐的抽运光下,可以对C波段和L波段范围内的任何波段进行选择采样,且波段的宽窄可以根据需要,通过调节波导长度和波导啁啾系数进行任意调节。与PPLN波导中的SFG相比,啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的SFG具有更宽的采样带宽、更灵活的波段选择性。     

激光二极管抽运被动调Q周期极化铌酸锂腔内倍频激光特性的研究

提出了将饱和吸收Cr^4 :YAG晶体被动调Q开关同时作为布儒斯特片在三镜V型折叠谐振腔中起像散补偿作用的腔内倍频设计方案。在连续激光二极管端面抽运情况下,给出了V型谐振腔结构光束束腰半径和位置、像散补偿Cr^4 ：YAG晶体的厚度和谐振腔折光角度的设计方法以及计算公式。采用周期极化铌酸锂晶体作为倍频元件,由于谐振腔内的基波和谐波具有相同的偏振办向,避免了腔内双折射引起的绿光噪声问题,得到了输出稳定的序列脉冲。在连续抽运功率为500 mW时,得到了平均功率12．7mW的脉冲绿光输出。     

基于周期性极化铌酸锂倍频的光学电压传感方法

从光学电压传感器的原理出发,在周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体倍频(SHG)效应基础上,提出了一种新的光学电压传感方法,讨论了周期性极化铌酸锂不同长度、不同占空比对该电压传感性能的影响,并给出了图示。结果表明：当周期性极化铌酸锂长度一定,在占空比为0．3或0．7时,灵敏度最高;在占空比趋于0．5,但不等于0．5时,电压测量范围最大;长度增加,灵敏度提高,但测量范围变小。这些结果为制作此类传感器提供了可靠的理论依据。     

周期极化铌酸锂制作与应用

详细介绍了一种波长转换效率很高的周期极化铌酸锂(PPLN)的原理、制作及应用。周期极化铌酸锂以其有效非线性系数大于常用块状晶体一个数量级的特点得到迅速发展，PPLN可通过外加电场极化法、质子交换法等方法制备。近年来其制备工艺和光光转化效率有了很大的提高。周期极化铌酸锂可用于固体激光倍频。半导体激光直接倍频光参量振荡和放大等方面。使用PPLN与否。很大程度上已经成为传统非线性激光光源能否继续发展的决定性因素。     

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。     

二次谐波产生中入射啁啾脉冲对相位的影响

讨论了基波为叔率啁啾脉冲的二次谐波产生过程，结果表明选取合适的啁啾参量可以提高二次谐波的光强，但同时会使其波形和相位发生变化，三次相位的畸变主要取决于入射的基波啁啾脉冲，而与相位匹配的失谐量关系不大。     

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。     

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％。     

Nonlinear Optics to Glucose Sensing: Multifunctional Nitrogen and Boron Doped Carbon Dots with Solid-State Fluorescence in Nanoporous Silica Films

Multifunctional triple color photoluminescent (PL) nitrogen–boron doped carbon quantum dots (CQDs) with high quantum yield (QY) of 58% are fabricated by one step femtosecond pulsed laser irradiation of a single precursor (2-aminopyrimidine-5-boronic acid) in solution. In situ generated non-linear and linear emissions are used to monitor CQDs formation which results in enhanced second harmonic generation, two photon absorption (2PA), and linear fluorescence; implying triple mode emission. These CQDs present blue, green, and possible red color rendering which are mostly independent to the respective excitation wavelengths (λ) with large stokes shift of 100 nm. Solid-state photoluminescence with QY of 46% is achieved by incorporating CQDs into thin transparent nanoporous silica (pSiO₂) films (thickness 50 µm) to form a CQDs-pSiO₂ composite which exhibits reverse saturable absorption at λ = 800 nm with 2PA coefficient and excited state absorption cross-section of 4.94 × 10⁻¹⁰ m W⁻¹ and 6.23 × 10⁻¹⁷ cm², respectively. CQDs-pSiO₂ is also sensitive to glucose concentration down to 1.0 mg dL⁻¹ in a wide linear range up to 100 mg dL⁻¹. This work therefore demonstrates facile, controllable, and up-scalable bottom-up fabrication of CQDs forming multifunctional solid-state CQDs-pSiO₂ with proven application in optical limiting and glucose sensing.     

Few‐optical‐cycle light pulses with passive carrier‐envelope phase stabilization

One of the most advanced frontiers of ultrafast optics is the control of carrier‐envelope phase (CEP) ϕ of light pulses, which enables the generation of optical waveforms with reproducible electric field profile. Such control is important for pulses with few‐optical‐cycle duration, for which a CEP variation produces a strong change in the waveform, so that strongly nonlinear optical phenomena, such as multiphoton absorption, above‐threshold ionization and high‐harmonic generation become CEP‐dependent. In particular, CEP control is the prerequisite for the production of isolated attosecond pulses. Standard laser systems generate pulses that are CEP unstable; the CEP can be stabilized using either active or passive methods. Passive, all‐optical schemes rely on difference‐frequency generation (DFG) between two pulses sharing the same CEP: in this process the phases of the two pulses add up with opposite signs, leading to cancellation of the shot‐to‐shot CEP fluctuations. This paper presents an overview of passive CEP stabilization schemes, starting from the basic concepts and progressing to the details of the practical implementations of the idea. The passive approach allows the generation of CEP‐controlled few‐optical‐cycle pulses covering a very broad range of parameters in terms of carrier frequency (from visible to mid‐IR), energy (up to several mJs) and repetition rate (up to hundreds of kHz)