三硼酸锂晶体Ⅰ类非临界相位匹配下近红外波段的差频产生

利用差频发生器产生波长范围为1.1~2.2μm的可调谐近红外激光.实验搭建了差频光路系统,以0.56~0.71μm染料激光器作为泵浦光、1.064μm的半导体激光器作为信号光,经过三硼酸锂晶体在Ⅰ类相位匹配方式条件下通过温度调谐非临界相位匹配方式差频产生较高功率的近红外激光,在近红外波段测得其平均输出功率在30mW以上.泵浦光功率为1.2 W、信号光功率为0.31 W时,测得差频波长为1.54μm的输出功率为35mW,转化效率达11.7%.该近红外差频发生器具有宽调谐、窄线宽的特点.     

脉冲式2 μm KTiOAsO4光参变振荡器

为了验证KTiOAsO4(KTA)晶体用于光参变振荡产生2μm激光的可行性,设计了脉冲式2μm KTA光参变振荡器,采用θ=49°切割的KTA晶体作为光参变振荡晶体,实现了2μm激光的输出;计算了该系统在双谐振情况下的起振阈值,在实验中测得输出的信号光、闲频光波长在2.16μm和2.09μm附近,与理论计算基本吻合,并测量了脉冲宽度。同时选用了对信闲光透过率分别为60%、70%、90%的镜片作为光参变振荡器(OPO)输出镜,测得了三种情况下的输出能量及电光效率的数值;测得了在380 V电压下,输出镜透过率一定时输出能量与光参变振荡器腔长之间的关系曲线,从而验证了KTA晶体用于光参变振荡产生2μm激光的可行性,为下一步的研究工作打下了基础。     

基于复合腔的波长可调谐连续橙红色激光器

设计并研制了一种基于复合腔结构的波长可调谐、瓦级连续输出的橙红色激光器.该激光器是由半导体激光侧泵Nd∶GdVO_4晶体产生p-偏振1 062.9nm基频光的谐振腔和使用周期性极化晶体MgO∶PPLN(三个极化周期为29.0μm、29.8μm和30.8μm)的单共振光学参量振荡器组成.在两个谐振腔的重叠区域,利用Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体对s-偏振信号光与p-偏振1 062.9nm基频光进行腔内和频.通过对MgO∶PPLN晶体进行三个不同极化周期的调谐和30℃~200℃范围内的温度调谐,在三个波段(613.4~619.2nm@29.0μm、620.2~628.9nm@29.8μm和634.4~649.1nm@30.8μm)获得了波长可调谐的橙红色激光连续输出,并在相应波段(3 980.0~3 758.5nm@29.0μm、3 714.2~3 438.3nm@29.8μm和3 278.0~2 940.2nm@30.8μm)获得了波长可调谐的中红外闲频光的连续输出.在30℃最低调谐温度,通过改变晶体的极化周期,在613.4nm、620.2nm和634.4nm处测得最大连续输出功率分别为1.52 W、2.21 W和3.03 W,对应的三束闲频光最大连续输出功率分别为2.36 W@3 980.0nm、3.17 W@3 714.2nm和4.13 W@3 278.0nm.     

非谐振腔型KTP光参变振荡器

研究了双晶体走离补偿、非谐振腔型KTP光参变振荡器，利用一套膜片实现了KTP相位匹配所允许的全波段调谐，信号光调谐范围0.698μm-1.026μm，闲频光调谐范围1.105μm-2.237μm。5倍阈值处，信号光840nm最高输出能量53mJ，能量转换效率25.8%，量子转换效率40％，闲频光的量子郊率也达到32％。     

光纤型宽带可调连续波差频产生中红外激光器转换效率的研究

以掺镱光纤激光器为抽运源、掺铒光纤激光器后接掺铒光纤放大器为信号源,利用周期极化掺镁铌酸锂晶体,研究了全光纤化差频产生中红外激光器的转换效率特性。结果表明,抽运光和信号光偏振态影响差频产生过程的转换效率,利用偏振控制器,可将抽运光和信号光偏振方向调节到与晶体光轴方向平行,以获得高的转换效率。抽运光和信号光的光束质量既影响差频产生过程的转换效率,又决定晶体纵向位置的容限,当聚焦系统由自聚焦透镜和焦距100mm平凸透镜组成时,相对转换效率达0.717mW-2,晶体纵向位置容限为44mm。此外,差频光在3126.36~3529.6nm范围内调谐时,转换效率基本保持不变。     

光学超晶格中级联参量过程制备纠缠光子对

探索制备纠缠光子对的新途径是量子光学领域的一个研究热点.从理论上证明在准周期极化 的光学超晶格晶体中的级联参量过程能够产生纠缠光子对.分别利用脉冲和连续的532nm抽运 光在一块准周期极化的 LiTaO3晶体中同时实现非简并参量下转换（产生信号光与闲置光 ）与和频（闲置光与抽运光和频生成和频光）的级联参量过程，获得630nm的信号光与460nm 的和频光.指出信号光与和频光之间存在纠缠关联性质.该方案的优点是可产生短波长的纠缠 光子对. 关键词： 准相位匹配 级联参量过程 光量子纠缠态     

在BBO晶体中获得271—281.5nm和频输出

本文用自制的Q-YAG的倍频光泵浦Rh·6G染料,用调谐的染料激光束(562—598nm)与YAG的倍频光束在B-BaB2O4(BBO)晶体中和频,获得的连续可调谐范围是271-281.5nm,和频输出能量大子200μJ,最高转换效率为5%.我们用陈创天等人和K.Kato所给BB0晶体的Sellmetier方程计算了和频调谐曲线,它们之间的相位匹配角大约有一度之差.实验曲线与两条理论曲线都有不同程度的偏差.但是,与K.Kato的理论曲线更为接近.我们还讨论了BBO晶体的长度对输出能量的影响,并解释了产生这种影响的原因。     

KTP和7.5mol%Nb:KTP晶体在Nd:YAG激光中的倍频和和频

本文在获得精确的7.5mol%Nb:KTP晶体的Sellmeier主折射率色散方程的基础上,计算7.5mol%Nb:KTP晶体对1.0642μm和1.3188μmNd:YAG激光的倍频和和频的型相位匹配曲线.通过研究KTP和7.5mol%Nb:KTP晶体的主折射率,双折射率和相位匹配,可以看出Nb掺入KTP晶体后产生的折射率和双折射率的色散和各向异型的变化是引起KTP晶体相位变化的根本原因.     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

基于光子晶体光纤关联光子对频谱特性的研究

为了研究光子品体光纤在800 nm波段关联光子对的频谱特性.基于自发四波混频得到了脉冲抽运光产生的光子对的相位匹配函数和频谱甬数.数值计算、证明闲频光中心波长取796 nm时的频谱对称性最好;在假设闲频光频率为单一频率的前提下,利用简化频谱函数的表达式,通过改变光子晶体光纤零色散点色散斜率和非线性系数,以及抽运光的入射中心波长,进一步讨论了抽运光和光子晶体光纤参数变化对信号光和闲频光频谱函数的影响及变化规律.提出了有利于产生高纯度纠缠光子对的光纤参数和抽运光参数,结果对于在800 nm波段发展光子晶体光纤纠缠光子源的实验具有指导和参考意义.     

基于闲频光谐振的中红外高能量、高光束质量KTiOAsO4光学参量振荡器

基于砷酸钛氧钾(KTA)晶体优良的非线性光学特性,研究了由1μm Nd:YAG纳秒脉冲调Q激光器泵浦的高能量、高光束质量闲频光单谐振光参量振荡器。选取合适镀膜参数的腔镜、优化腔型设计,建立了一个稳定紧凑的半球形对称闲频光单谐振腔,实现了高能量、高光束质量的近-中红外激光输出。在输入泵浦光的(1.064μm)最大能量为20.2 mJ时,输出信号光(1.535μm)和闲频光(3.468μm)的最大能量分别为2.91 mJ和1.13 mJ,对应信号光和闲频光的斜效率分别为20.9%和8.1%。闲频光单谐振的光参量振荡器具有更大的衍射损耗和光束发散角,可以极大的限制输出光束的光谱带宽、提高谐振闲频光的光束质量等优势,测量了输出中红外闲频光在两个正交方向上的光束质量因子分别为M_x²≈1.1,M_y²≈1.1。     

4.3μm级联振荡Dy···PbGa2S4高功率中红外激光的理论研究

数值模拟了基于级联振荡产生4.3μm高功率连续激光的Dy···PGS激光器。模拟了级联振荡Dy···PGS激光器实现稳定连续输出的全过程,计算给出了激光功率和粒子数密度在谐振腔内的空间分布,分析了泵浦光功率、晶体长度和输出镜反射率对4.3μm激光输出的影响。计算结果表明：级联振荡能有效去除Dy···PGS晶体的自终止效应,获得高功率、高效率的4.3μm激光输出;当1.7μm泵浦光功率为10 W时,4.3μm激光的输出功率可达2.535W,斜率效率为29%;晶体最佳长度区间为12～24mm,闲频光输出镜反射率越高越好,信号光输出镜反射率最佳区间为0.8～0.9。     

光纤型宽带可调连续波差频产生中红外激光器

报道一种新型光纤化宽带可调连续波中红外激光器系统,该激光系统采用准相位匹配(QPM)的差频产生(DFG)技术,非线性晶体为多周期的周期性极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN),掺镱光纤激光器(YDFL)用作抽运光源,可调激光器经掺铒光纤放大器(EDFA)功率提升后作为信号光源。利用建立的准相位匹配-差频产生系统,获得了连续波中红外差频光输出;实验发现,温度导致相位失谐的半峰全宽(FWHM)为4.5℃;通过优化选择晶体周期,并结合调节信号光波长和控制温度,该准相位匹配-差频产生系统可在3.1~3.6μm内连续调谐。     

基于单晶体的可调谐参量超荧光的产生

研究了一种基于单晶体的可调谐超荧光产生机理，在一个偏硼酸钡(BBO)晶体中实现了飞秒脉冲倍频过程和光参量产生过程.实验中采用kHz高功率钛宝石激光系统输出的飞秒脉冲光倍频后的蓝光作为抽运光，获得了可调谐范围为480—530 nm参量超荧光光谱输出.理论上分析了这种超荧光产生机理，并利用放大传递函数模拟出参量超荧光环的产生过程.结果表明，在一个BBO晶体中，当抽运光源输出光入射晶体角度同时满足倍频相位匹配角和非共线光参量产生相位匹配角时可产生参量超荧光环，通过微调相位匹配角可控制参量超荧光光谱调谐输出.该理论和实验研究为控制参量超荧光和量子纠缠态的产生提供了理论依据，对于量子成像和量子通讯等领域的发展具有重要意义.     

双轴晶体和频效应的相位匹配拓朴分析

根据非中心对称双轴晶体中两束基频光与它们产生的二次谐波的折射率曲面的关系及相位匹配条件,分析了和频效应相位匹配曲面的特点,对正常双轴晶体得出了可实现的29种相位匹配曲面拓扑图和存在条件,15种非临界相位匹配类型、存在条件和偏振关系.并用这种理论分析了LAP晶体、KB_5晶体的和频性能.     

基于级联型光纤的孤子自频移增强特性

设计了一种10m掺铥光纤级联于3m大模场光子晶体光纤末端的结构,利用400fs、1 550nm脉冲光产生孤子自频移,在入射光功率相同的情况下,掺铥光纤末端的孤子频移量比大模场光纤末端多100~150nm,平均多30%左右.孤子与泵浦光在掺铥光纤末端的输出光谱表明,残留泵浦光作用于Tm3+,在1.8~2.1μm范围产生受激辐射,从而增强了拉曼效应,导致孤子自频移增强.实验结果揭示了一种增强孤子自频移效应的方法,对于了解孤子在光纤中频移特性和提高基于孤子自频移的可调谐光源的调谐范围等具有参考意义.     

深紫外和频晶体CLBO产生193 nm激光的频率变换

 简述了深紫外和频晶体CLBO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CLBO晶体和频产生193 nm激光时的相位匹配角、非线性有效系数、和频时谐波走离角、允许角的具体数值。根据这些数值,并考虑产业化的要求,对目前几种和频方式进行了比较,最终选定波长为λ₁=2 100 nm的o光和波长为λ₂=213 nm的e光作为基频光进行和频的匹配方式。此方式相位匹配角为51.6°,具有大的非线性有效系数0.97,小的走离角3.7°,大的允许角1.9×10^-6 rad·mm,是非常理想的产生193 nm激光的匹配方式。     

波长可调谐的瓦级连续橙红光激光器

介绍了基于复合腔结构的全固态波长可调谐的连续橙红色激光的输出特性。该复合腔由一个使用周期极化晶体MgO:PPLN的信号光单谐振光参量振荡器和一个LD侧面泵浦Nd:GdVO₄晶体的1 062.9 nm基频光谐振腔构成。s-偏振1 062.9 nm泵浦光抽运单谐振光参量振荡器产生s-偏振信号光腔内独立振荡。通过复合腔结构的优化设计,使独立振荡的p-偏振1 062.9 nm基频光与s-偏振信号光在2个子腔的重叠区内通过Ⅱ类角度匹配KTP晶体的腔内和频过程获得橙红色激光。当MgO:PPLN晶体的调谐温度从30 ℃上升至200 ℃时,s-偏振信号光的中心波长产生红移,导致其与p-偏振1 062.9 nm基频光和频产生的橙红色激光的中心波长从620.2 nm红移至628.9 nm。同时测得中红外波段闲频光的中心波长从3 714.2 nm蓝移至3 438.3 nm。在30 ℃最低设定温度时, 中心波长620.2 nm的橙红色激光和中心波长3 714.2 nm的闲频光最大连续输出功率分别达到2.0 W和2.9 W。     

飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱产生

采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生. 计算和分析了高阶色散和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响. 结果表明在光子晶体光纤中产生了孤子自频移现象. 同时也发现脉冲内拉曼散射和自相位调制的联合作用导致了超连续谱中精细结构的出现. 另外，还发现高阶色散和初始光脉冲的峰值功率对超连续谱的带宽和平滑也有直接影响. 关键词： 光子晶体光纤 孤子自频移 超连续谱     

绿光抽运准周期光学超晶格产生红光与蓝光的研究

使用一块准周期LiTaO3光学超晶格晶体,利用准相位匹配技术,通过光参变产生与和频两个非线性过程,将一束532nm绿色抽运光转变成666nm红光与443nm蓝光。具体过程为,通过参变过程获得红色信号光和红外闲频光,再通过绿色抽运光与红外闲置光和频获得蓝光,两个过程在同一块准周期光学超晶格中实现,准周期超晶格的两个倒易矢量分别补偿这两个过程中的相位失配。抽运光的脉宽为40ps,重复频率为10Hz,在平均功率为0．5mW时,测得红光和蓝光功率分别0．15mW和16．6μW,转换效率达到34％和3％。这一方法,提供了一种用一块超晶格晶体同时获得三原色输出的有效途径。