利用非线性损耗提升全固态单频激光器输出功率研究进展(特邀)

全固态单频连续波激光器因其噪声低、线宽窄、光束质量好、功率稳定性高等优点已经被广泛应用于产生非经典光场、冷原子物理研究、引力波探测等诸多领域。随着科学技术的不断发展,传统的全固态激光器的输出功率已经不能满足前沿领域的需求,因此亟需在保持全固态激光器整体性能的同时进一步提升激光器的输出功率。为此首先需要更高的泵浦功率,而这将使激光器内部增益提高,在腔内损耗不变的情况下,原非振荡模式也将满足起振条件,从而使激光器在跳模或多模状态下运转。此外,激光晶体的热效应和损伤阈值也限制了输出功率的提高。本文介绍了一种利用非线性损耗大幅度提升全固态单频连续波激光器的输出功率的技术和方法。通过在谐振腔中引入非线性损耗,使主模经受的非线性损耗是次模的一半。在模式竞争的作用下,谐振腔内的模式被更进一步的选择,从而允许全固态单频激光器在更高的增益下保持单纵模运转。通过在谐振腔内插入多块增益晶体可以有效缓解由于激光增益晶体热效应的限制,从而实现更高功率的单频激光输出。目前高功率全固态连续波激光器的输出功率已经达到了一百瓦的量级,且还在进一步提高。通过在谐振腔内引入非线性损耗,全固态单频连续波激光器的整体性能在得以保障和提高的同时,其应用范围也得到了进一步的推广。

全固态单频连续波宽调谐钛宝石激光器研究进展(特邀)

全固态单频连续波钛宝石激光器具有线宽窄、光束质量好、噪声低和稳定性高等优点,尤其是其输出激光波长覆盖了650~1030 nm的红光和近红外波段,可以对应多种原子的跃迁吸收线,因而是原子物理、量子通信、拉曼光谱等研究领域中的重要光源。近年来,随着精密测量研究的快速发展以及量子模拟等新型研究的兴起,在关注全固态单频连续波钛宝石激光器的宽输出波段的同时,对钛宝石激光器的转化效率、输出功率、连续调谐能力、稳定特性及噪声特性提出了更高的要求。介绍了以提高全固态单频连续波钛宝石激光器性能为出发点所发展的自注入单向技术、超宽范围调谐技术、连续调谐技术,并综述了近年来所发展的各项技术在全固态单频连续波钛宝石激光器中的最新应用进展。

加强太原区域创新体系建设

2004年3月28日,太原市委、太原市人民政府隆重举行了“太原市党政领导科技顾问制度启动仪式暨首届太原科技发展论坛”。这是太原市树立和落实科学发展观,增强科技创新能力,促进决策的科学化、民主化,推动经济社会持续健康协调发展的一件大事。本次论坛以“构筑科技创新体系,加速太原率先发展”为主题,彭墀、薛澜等7位专家,满怀对太原经济社会发展的高度关注,围绕论坛主题,从区域创新体系建设、科技创新、管理创新等多角度,为太原市的发展建言献策。专家们的演讲精采深刻,使与会者深受启发和教益。为使广大干部群众都能有所裨益,本刊特刊载其中3位专家的演讲摘要。

LD泵浦环形单频Nd∶YVO_4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度 ,在 L D泵浦 Nd∶ YVO4 单频激光器上实现了精确调谐 ,最大可调谐范围约 1 0 0

四镜折叠腔波长可调谐连续Ti:Al_2O_3激光器

本工作中采用四镜折叠像散腔有效地补偿像散,用复合双折射晶片调谐波长,在约10W的氩离子蓝绿激光泵浦下。TEM_(oo)模连续Ti:Al_2O_3激光峰值功率(波长λ=790nm)大于1.65W,泵浦阈值低于1.7W,斜效率为20.26％;波长λ=790nm处,输出激光线宽约为0.0008nm,含三个纵模。用一套腔镜得到的波长调谐范围约为750～869nm。

基于光场量子态的连续变量量子信息处理

连续变量量子信息是量子信息科学研究的一个重要内容。基于光学模的连续变量量子信息处理,以光场量子态为量子资源,结合各种量子操控手段,完成信息的传输和处理。本文简要介绍用于连续变量量子信息处理的光量子态的概念、制备方法和操控手段,以及连续变量量子通信、量子计算和量子纠错方面的研究进展和发展趋势。

全固态高功率单频激光器

我们的研究工作从减少增益介质无用热、有效的散热方法、减轻非线性晶体热效应和有效的选模技术四个方面概述了高功率单频激光器研究中需解决的技术问题,并比较了各种技术的优缺点。

LD泵浦Nd:YVO_4/LBO单频671nm激光器

利用半导体激光器(LD)端面抽运位于四镜环行腔中的Nd:YVO4晶体,保证激光器单频运转的腔内光学单向器由TGG和λ/2波片构成。腔内倍频晶体选用Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体,我们获得了输出功率为360mW,波长为671nm的单频红光。

连续变量四组份纠缠态光场的产生

以一对工作在参量反放大状态的非简并光学参量放大器同时产生的两个正交振幅压缩相干态与两个正交位相压缩真空态光场为基础，经过不同位相关系的线性光学变换，可获得四组份纠缠态光场。我们将介绍实验原理和初步试验结果。

环形腔光学参量振荡中内腔场密度及经典增益

在考虑腔失谐及同时存在泵浦场和信号场的情况下，讨论了环形腔非简并光学参量过程中内腔信号场和泵浦场的强度随外腔泵浦场的变化情况，并分别计算了扫描泵浦场和信号场时，该系统的经典增益，得到增益在阈值处最大。

具有经典相干性的两组EPR纠缠态光场的实验产生

纠缠交换 (EntanglementSwapping) ,即纠缠态的量子离物传送 ,是实现远程量子通讯及量子信息网络的必要手段之一。为了完成纠缠交换实验 ,必须有两组相互独立的纠缠态。对于连续变量系统 ,应该获得两组具有经典相干性的EPR纠缠态光场。我们利用自行研制的瓦级连续双波长输出Nd3+:YAP/KTP稳频激光器为泵浦源 ,泵浦两台结构完全相同的非简并光学参量放大器 (NOPA) ,获得了具有经典相干性的两组独立的EPR纠缠光束。本文将分析两组EPR光束的经典相干性 。

高输出高稳定外腔谐振倍频Nd:YAP/KTP激光器

将一块a -切割KTP晶体的一个端面作为一个腔镜 ,与另一个输入镜组成半整块的驻波倍频腔 ,在输入基频功率为 1.18W时 ,通过谐振倍频获得了 84 9mW的 0 .5 4μm绿光。绿光功率波动小于± 0 .6 5 % ,绿光在 1min和 30min的频率稳定性分别优于± 2 90KHz和± 2 .3MHz。

LD双端端面泵浦的高功率连续单频Nd:YVO_(4)激光器

通过研究Nd :YVO4 晶体在不同Nd3+掺杂浓度下对泵浦激光的吸收特性 ,以及激光晶体因吸收泵浦光而产生的热效应 ,在理论上分析了大功率泵浦情况下全固体化单频Nd :YVO4 激光器中激光晶体Nd3+掺杂浓度对激光输出特性的影响 ,得出了激光器的输出功率、泵浦阈值以及斜效率与晶体掺杂浓度的对应关系。在实验上对晶体掺杂浓度分别为 0 .2at%、0 .3at %和 0 .5at%的大功率全固体化单频Nd :YVO4 激光器的输出功率进行了比较 ,实验结果和理论预测基本吻合。当Nd :YVO4 晶体的Nd3+掺杂浓度为 0 .3at % ,在4 4.3W泵浦光功率下 ,我们在实验室得到 18W单频连续 1.0 6 4μm激光输出 ,激光器的斜效率为 4 9.4 %。

全光纤分离调制连续变量量子密钥分发

本文给出了基于全光纤的分离调制连续变量量子密钥分发系统。首先介绍了四态分离调制方案及基于该方案的实验原理图;然后对关键器件时域脉冲平衡零拍探测器进行了介绍,并给出了性能测试结果;最后阐述了光脉冲信号的数据结构、编码规则和裸码的获取。

EPR纠缠光束时域量子关联的实验验证

我们利用平衡零拍探测系统和数据采集系统直接测量了EPR纠缠光束信号光场与闲置光场正交分量之间的时域量子起伏,验证了其量子关联。通过对EPR纠缠光束中的一束光场进行延迟,验证了信号光与闲置光不同步时将导致量子关联减弱乃至消失。我们的实验结果为开展连续变量量子密钥分发、非高斯态的实验制备和纠缠纯化奠定了实验基础。