外加电场极化法制备LiNbO3周期性畴反转的工艺研究

对用外加电场极化法实现铁电畴周期性极化反转LiNbO3晶体（PPLN）的工艺进行了研究,首先采用光刻工艺技术在Z切厚度为0．5mm的LiNbO3晶体的正畴面和负畴面上刻蚀出与掩膜板完全对应的金属Al电极,然后在两极上施加一系列的脉冲电压;在实验研究中,通过控制脉冲幅度,脉冲宽度,脉冲个数和脉冲电流,确定了最佳实验参量,并成功地制备出周期为9．5um的三阶准相位匹配铁电畴周期性极化反转LiNbO3晶体。     

准相位匹配PPLN倍频理论研究与优化设计

对准相位匹配周期性极化铌酸锂(PPLN)倍频进行了理论研究，并对聚焦高斯光束条件下的倍频耦合波方程进行了求解，给出了准相位匹配倍频转换效率公式，分析了晶体长度与聚焦程度的关系，在此基础上对倍频谐振腔进行了优化设计，以期获得最大的倍频转换效率.本结果对准相位匹配倍频器件的设计具有一定的指导意义. 关键词： 倍频 准相位匹配 周期性极化铌酸锂     

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PPKTP晶体连续倍频13 mW绿光输出

采用高压脉冲电场极化,通过电光效应实时监控、倍频通光二维监控等手段的应用,制备出周期为9μm、长为8 mm、宽为3 mm、厚为1 mm的周期极化KTiOPO4晶体(PPKTP);倍频通光实验中,当波长1064 nm的基频光功率为1 W时,得到了功率为13.5 mW的532 nm连续倍频绿光输出,单通倍频转换效率为1.35%,归一化转换效率为1.69%/(W.cm),接近理论最大值。     

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.     

准相位匹配周期极化高掺镁铌酸锂532 nm倍频准连续输出研究

对周期性极化高掺镁铌酸锂倍频过程进行了准相位匹配倍频理论研究。在室温下通过外加电场极化法,用较低的极化开关电场～5．5kV／mm,在厚为1mm、长为10mm、宽为10mm的掺镁铌酸锂基片上成功地制备了周期为5．8～7．3pm(间隔0．3pm)的一阶准相位匹配倍频周期性极化光学微结构。将温度控制在70℃左右,以波长为1．060μm的Nd：YAG激光为基频光源,对所研制的光学微结构样品进行倍频通光实验验证。当入射基频光为920mW时,可以获得约15mW的532nm准连续倍频蓝光输出．其归一化转换效率高达1．77％／W。     

分段小信号近似方法研究准相位匹配倍频效率

从PPLN波导微结构出发分析准相位匹配倍频过程中的相位补偿机理,以极化畴为单元,通过耦合波方程计算极化畴内产生的二次谐波电场,通过电场相干叠加计算倍频效率。分别在小信号近似和基频光高消耗情况下计算准相位匹配倍频效率,结果显示：倍频效率小于5％时,两种情况下的计算结果吻合得很好;随着转换效率增大,小信号近似不再适用,需要在基频光高消耗情形下计算倍频效率。研究了基频光功率密度与准相位匹配倍频效率的关系,定性分析了极化周期存在误差时,误差对倍频效率的影响。     

一阶准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频产生18 mW绿光连续输出

通过高压脉冲电场极化 ,制备了周期为 6 5 μm、长为 12mm、宽为 10mm、厚为 0 5mm的一阶准相位匹配周期性极化铌酸锂 ;由 1 1W连续 1 0 6 μmNd∶YAG激光器抽运 ,在 5°时产生了约 18mW、0 .5 32 μm的倍频连续绿光 ,其对应的二次谐波转换效率约为 1 6 % ,二次谐波的归一化转换效率约为 1 5 %cm- 1 W- 1 ,相当于 79%的周期性极化铌酸锂的理想非线性系数。测量了抽运光功率与倍频光功率的关系     

1560nm激光经PPLN和PPKTP晶体准相位匹配倍频研究

将1560nm光栅反馈复合腔半导体激光器产生的连续激光注入掺铒光纤放大器,放大至约5 W,分别采用周期极化铌酸锂(PPLN)和周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体单次穿过进行准相位匹配倍频,对应获得约336mW和210mW的780nm激光输出,倍频效率约为7%和4.4%。通过监视倍频光纵模,显示其具有良好的单频输出特性。此外,还扫描测得了Rb原子D2线的吸收光谱,表明780nm激光的频率调谐范围大于10GHz。采用无调制偏振光谱技术将1560nm半导体激光器频率锁定至87 Rb 5S1/2(Fg=2)-5P3/2(Fe=3)超精细跃迁线上。相对于自由运转450s内1560nm激光频率起伏约4MHz,锁定后可将残余频率起伏压低至1.5MHz左右。     

准相位匹配扇形光栅铌酸锂光波导倍频绿光输出

采用外加电场极化方式对具有扇形光栅的 0 .5mm厚Z切铌酸锂晶体进行极化反转 ,制成了退火质子交换光波导。极化反转周期为 5 .8μm～ 6 .2 μm ,采用Nd∶YAG激光器输出的 1.0 6 4 μm连续激光为基频光波 ,实现了0 .5 32 μm倍频绿光输出 ,相互作用长度为 4mm ,耦入波导的基频光波功率为 10mW ,获得了 2 0 μW的绿色倍频光输出 ,归一化转换效率为 12 5 % (W·cm2 )。     

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。     

周期极化掺镁不同组分LiNbO3晶体的研究

利用气相平衡扩散法研制出掺镁不同组分的LiNbO3晶体 ,并对其极化特性进行了研究 .研究表明晶体的开关电场和自发极化不仅与晶体组分 [Li] [Nb]比有关而且与掺镁量有关 ,[Li] [Nb]比为 0 973掺入 2mol%MgO的近化学比LiNbO3晶体的开关电场仅为 1 8kV mm ,是同成分晶体的 1 12 ,且其极化结构的质量要远好于同成分LiNbO3晶体和近化学比LiNbO3晶体 .     

Zn：LiNbO3晶体倍频性能的研究

在ＬｉＮｂＯ３晶体中掺入ＺｎＯ，生长ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ３晶体，当ＺｎＯ的掺入浓度高于６ｍｏｌ％时，晶体的抗光损伤能力提高两个数量级，与高掺Ｍｇｏ相似。Ｚｎ：ＬｉＮｂＯ３的倍频转换效率可达５０％左右，高于Ｍｇ；ＬｉＮｂＯ３。本文对Ｚｎ：ＬｉＮｂＯ３晶体中Ｚｎ＾２＋离子占痊以及抗光损伤增强机理进行了初步探讨。     

1.5μm波段基于级联二阶非线性的铌酸锂光波导全光波长变换的理论分析

研究了基于级联二阶非线性的铌酸锂波导全光波长变换器的特性.首先从耦合模方程出发,比较了数值分析结果与小信号近似分析的结果.其次在数值分析基础上,分析了铌酸锂晶体的温度变化导致相应基频光波波长与极化反转光栅周期的变化关系.最后分析了在不同相互作用长度下,转换的光波功率与有效基频光波波长带宽、温度调谐带宽、极化反转光栅周期带宽等关系,以对全光波长变换器件进行优化设计 关键词： 级联二阶非线性 波长变换 准位相匹配 铌酸锂光波导     

掺镁铌酸锂晶体亚微米畴结构特性研究

基于畴背向反转效应，利用外加短脉冲极化电场，通过对脉冲宽度、脉冲间隔以及脉冲个数的有效控制，在掺5mol％镁的铌酸锂晶体上得到周期为1.7μm的均匀亚微米畴结构，其纵向深度为30—50μm.同时，使用脉冲宽度为100ms的宽脉冲信号得到了畴带宽度仅为0.5μm的非对称微畴结构对亚微米畴结构产生的微观机制和物理过程进行了初步探讨. 关键词： 背向反转效应 掺镁铌酸锂晶体 周期极化     

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％。