基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时,1064 nm基频光与3.4μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M 2为2.01.

光纤激光泵浦外腔MgO:PPLN高效率3.4μm光参量振荡器研究

选用1 065 nm掺镱光纤激光泵浦外腔MgO:PPLN光参量振荡(OPO),实现高功率3.4μm中红外激光输出。以高稳定性的分布式反馈激光器(DFB)作为光纤激光脉冲的种子源以降低泵浦光光谱展宽。实验中,采用双路光纤激光泵浦MgO:PPLN-OPO,实验研究发现重频、脉宽的最佳匹配对系统的参量光功率提升有着显著的正向影响。在泵浦功率为25.03 W、重复频率100 kHz、脉宽200 ns条件下,获得最大输出功率为3.536 W的3.44μm的激光输出。对应脉冲宽度为128 ns,光光转换效率为14.12%。

高转换效率1.47μm PPLN光参量振荡器

提出一种基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的高转换效率人眼安全光参量振荡器(OPO),使用Nd∶YVO4声光调Q激光器作为泵浦源,对信号光单谐振结构PPLN-OPO激光的输出特性进行理论分析和实验研究。结果表明:通过温度调谐的方式,实现了1.47~1.51μm信号光连续变化输出;在泵浦光输入功率为3.1 W时获得了最大光-光转换效率,为27.42%;在泵浦光脉冲宽度为64.3 ns、泵浦光输入功率为5.4 W、重复频率为30 kHz、PPLN晶体温度为30℃时,获得了脉冲宽度为18.74 ns、最大平均输出功率为1.06 W的1.47μm人眼安全激光输出。

高效率宽调谐扇形MgO:PPLN中红外光参量振荡器

3~5μm的中红外激光位于大气窗口,在环境监测、军事、医疗、遥感等诸多领域有着重要的应用。利用纳秒量级的1064 nm调Q激光器泵浦扇形掺氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN),设计了一种高效率、宽调谐纳秒中红外激光输出光学参量振荡器(Optical parametric oscillator,OPO)。通过降低泵浦光的重频,有效地减小了OPO的振荡阈值,在10 kHz的泵浦重频下,OPO阈值为0.4 W。在泵浦功率为4.68 W,晶体极化周期为30.47μm的条件下,获得了0.833 W的3.4μm中红外激光输出,对应的光光转换效率为17.8%。实验研究了不同极化周期下的输出波长,实验结果与理论模拟值较为吻合。通过横向移动MgO:PPLN晶体改变其极化周期,在31.05~28.8μm的调节范围内获得了1440.7~1607.0 nm的信号光及3171.1~4088.1 nm的闲频光输出,其中信号光的脉宽约为8.1 ns。

高光束质量闲频光谐振中红外MgO:PPLN光参量振荡器

报道了采用纳秒脉冲激光器泵浦基于掺杂氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体的高光束质量、闲频光谐振中红外光参量振荡器。通过选取曲率半径为200 mm的凹面输入镜和平面输出镜来建立平凹腔,实现了高光束质量的近-中红外激光输出。当输入的最大泵浦能量为21 mJ时,输出信号光和闲频光的最大能量分别为3.2 mJ和1.12 mJ,对应信号光和闲频光的斜效率分别为24%和9%。通过在25~200℃范围内改变MgO:PPLN晶体温度,实现信号光波长1.505~1.566μm和闲频光波长3.318~3.628μm的激光调谐输出。由于闲频光单谐振的光参量振荡器具有较大的衍射损耗和光束发散角,可以提高输出闲频光的光束质量。采用刀口法测量得到中红外激光在两个正交方向的光束质量因子分别为M_(x)^(2)≈1.2和M_(y)^(2)≈1.2。

MgO:PPLN中红外光参量振荡器的闲频光纵模特性研究

文中介绍了一种纳秒脉冲端面泵浦MgO:PPLN外腔光参量振荡器。基频光采用激光二极管泵浦的声光调Q Nd:YVO_(4)纳秒激光器,在声光Q开关的工作重复频率为120 kHz时,实现脉宽8.1 ns、最高输出功率7.03 W的1.064μm激光输出。通过将基频光聚焦至MgO:PPLN晶体内,外腔泵浦得到了脉冲宽度为4.7 ns,输出功率0.7 W的3μm闲频光。基频光-闲频光转换效率为9.95%,将基频光与闲频光的时域波形图傅里叶变换后对比,观察到光参量振荡过程对闲频光高阶纵模的抑制现象。该研究对实现窄线宽低噪声的中红外激光具有一定的参考价值。

CdSe晶体光参量振荡器的热透镜效应仿真研究

在CdSe晶体光参量振荡器(OPO)中,泵浦激光经过晶体后产生大量废热,使CdSe晶体出现明显热透镜效应,从而导致泵浦激光的光斑半径在晶体内部不断变小,最终降低了晶体的损伤阈值和OPO的输出功率。本文利用COMSOL软件对高重频脉冲激光泵浦CdSe晶体进行多物理场建模,完成了CdSe晶体热透镜效应仿真,通过参数优化,发现对流系数与晶体最大温度成反比,与晶体后端面和焦点的光斑半径成正比,聚焦位置随对流系数增加趋于稳定。单脉冲能量和重复频率与晶体最大温度和焦点的光斑半径成正比,与晶体后端面光斑半径和聚焦位置成反比。准直激光光斑半径与晶体最大温度成反比,与晶体后端面光斑半径、聚焦位置和焦点光斑半径成正比。该研究解决了CdSe OPO中晶体后端面光斑半径难以直接测量的问题,为优化CdSe晶体热透镜效应提供了理论依据。

基于闲频光谐振的中红外高能量、高光束质量KTiOAsO_(4)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_(x)^(2)≈1.1,M_(y)^(2)≈1.1。

温度调谐ZnGeP_(2)长波红外光参量振荡器

为了获得可调谐长波红外激光输出,本文设计了一种基于ZnGeP_(2)(ZGP)温度调谐的长波红外光参量振荡器。采用中心波长为2097 nm的Ho:YAG激光器泵浦不同相位匹配角的ZGP晶体,通过改变晶体工作温度来研究ZnGeP_(2)光参量振荡器(ZGP-OPO)的温度调谐特性。在15~30℃温度范围内,实现了7.53~8.77μm分段可调谐长波激光输出,总调谐宽度为1.24μm。整个调谐范围内,输出功率大于1.503 W,当闲频光波长为8.77μm时,输出功率为1.503 W,斜率效率和光光转换效率分别为12.19%和6.53%。实验结果表明,ZGP温度调谐是实现连续可调谐长波红外激光输出的有效技术途径。本实验研究在可调谐长波固体激光器工程化领域具有潜在的应用价值。

中红外光学参量振荡器技术进展

35μm中红外激光器在环境污染检测、医疗、工业等领域具有重要的应用价值。本文总结了基于ZnGeP2、MgO∶PPLN晶体的光参量振荡器（OPO）的国内外发展现状,分析了其各自不同结构系统设计的优势和发展前景。指出高功率、小体积、轻重量的光学参量振荡器是未来重要发展方向,发展的技术核心是生长更大尺寸的中红外激光晶体以及研制更高性能指标的OPO泵浦源,并对中红外激光器的发展趋势进行了展望。

基于MgO：APLN的1．57μm／3．84μm连续波内腔多光参量振荡器研究

报道了一种基于MgO:APLN实现1.57μm和3.84μm跨周期参量光连续输出的内腔抽运多光参量振荡器.采用1064 nm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构,综合考虑高功率抽运下谐振腔的热稳定性及多光参量振荡过程的光斑模式匹配,通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析,确定了最佳腔型参数.在此基础上,进一步研究了谐振参量光透过率对振荡阈值、抽运光下转换效率、输出功率稳定性的影响,最终实现了3.13 W的1.57μm和0.85 W的3.84μm参量光输出,对应斜效率为6.8%和1.9%,输出功率稳定性分别达到了1.8%和3%.

中红外光参量振荡器发展状况分析

讨论了基于双折射相位匹配的AgGaS2 ,AgGaSe2 ,ZnGeP2 ,KTP及其同类晶体KTA光学参量振荡器(OPO)的发展状况 ;并就基于周期性极化准相位匹配的LiNbO3

连续波光参量振荡器定向红外干扰

介绍了基于光纤激光器泵浦的光学参量振荡器发展现状及其在定向红外干扰技术中的应用前景,对定向红外干扰技术的一些基本原理进行了讨论。利用自研的一台基于光纤激光器泵浦的连续波光学参量振荡器,通过周期调谐的方式分别实现3.414,3.630和3.820μm的瓦级中红外激光输出。采用这3个波长的激光对中红外热像仪进行了干扰原理性实验。对比实验结果可以得出:对于3.820μm波长的中红外激光,当其辐照的HgCdTe探测器前功率密度大于10W/cm2量级时,在传输750m距离后,热像仪实现饱和效果并且非饱和区域图像灰度级发生较大变化,达到了掩盖有用信号的目的。

1.2W中红外ZnGeP_2光参量振荡器(英文)

报导了利用Tm,Ho：GdVO4激光器抽运双谐振ZnGeP2光参量振荡器实验研究。Tm（5％），Ho（0．5％）：GdVO4晶体采用液氮制冷方式，工作在77K温度条件下。以25W波长为800nm的光纤耦合激光二极管抽运，2μm激光最大平均功率7W，脉冲宽度小于30ns．脉冲重复频率5kHz到20kHz可调。非线性频率转换晶体ZnGeP2长15mm．55°切割，OPO谐振腔为平平腔，腔长约25mm。在5W的2μm激光抽运下，脉冲重复频率10kHz。实现了信号光3．7μ及闲频光4．5μ中红外激光输出，参量光脉冲宽度为15～17ns，最大平均功率大于1．2W，光-光转换效率为20％。测量参量光输出光束全宽度远场发散角4mrad，光束质量M^2因子小于3。

3～4μm光参量振荡器中双轴晶体计算的新方法

提出了一种光参量振荡器 (OPO)中基于调谐范围中心波长处满足相位匹配条件的KTP晶体计算的新方法 ;该方法通过求出的相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算 ,找出有效非线性系数的最大值 ,从而求出该点对应的相位角θ和方位角φ,确定出晶体的切割角 .

中红外高能量输出复合腔抽运光参量振荡器(英文)

报道了采用复合腔技术研究Nd∶YAG激光抽运LiNbO3晶体光参量振荡器(OPO)的实验研究结果。得到OPO输出单脉冲平均能量56.4mJ,闲频光(3097nm)脉冲平均能量22.8mJ,脉宽8ns,抽运光转换成参量光输出效率46%(重频1Hz^10Hz)。测得角度调谐的波长范围是:信频光1479nm^1621nm,闲频光3097nm^3793nm。

基于高品质PPMgLN器件的中红外光参量振荡器

介绍了一种基于高品质周期畴极化反转掺镁铌酸锂晶体的高效可调谐中红外固体激光器——光参量振荡器的研制情况。该晶体长40mm、厚1mm,采用高压电脉冲触发技术制作,其中氧化镁掺杂浓度为6mol%。光参量振荡器采用双向单共振结构,泵浦源为工作波长在1.064μm、线偏振的声光调Q掺钕钒酸钇激光器。当输入泵浦功率为10.6W时,光参量振荡器输出功率为4.8W,信号光的调谐范围为1.4～1.8μm,闲散光的调谐范围为2.7～4.4μm,光光转换效率大于44%。由于该类激光器的极高转换效率和方便灵活的调谐能力,非常适合于作为中红外波段的激光光源,用于各类光电对抗、激光探空雷达、大气激光雷达等系统。

光纤激光器泵浦光参量振荡器

为了获得小体积高功率3～5μm中红外激光输出，通过高重复频率驱动调Q技术和种子注入光放大技术，获得高功率高光束质量1.06μm光纤激光输出，外置起偏器获得两束激光输出，利用波片偏振旋光原理，实现两束偏振态一致的激光输出，泵浦非线性晶体PPLN进行频率变换，实现高功率3～5μm中红外激光输出。在电源输入电流60 A，调Q驱动频率50 kHz 的条件下，获得最高功率6.2 W的3.8μm中红外激光，1.06μm到3.8μm转化效率为16％。实验结果表明：通过光纤激光器泵浦光参量振荡器，可获得高功率3.8μm中红外激光输出。

中红外脉冲KTA光参量振荡器实验研究

对3~5 m中红外脉冲KTA光参量振荡器（KTA-OPO）进行了理论及实验研究,对影响转换效率的因素进行了深入分析和系统优化。采用单灯双棒、电光调Q的1.064 m Nd∶YAG激光器非共线泵浦外腔非临界相位匹配（NCPM）KTA-OPO,当重复频率1~25 Hz、泵浦能量120 mJ时,获得波长3.475μm、单脉冲能量〉17 mJ的闲频光输出,最大光光转换效率为14.3%。

高重频声光调Q Nd:YVO_4激光器2.1μm光参量振荡器

采用LD端面抽运Nd:YVO4激光器,在声光Q开关重复频率为50 k Hz、LD最大泵浦功率50 W时,获得输出功率26.37 W、脉冲宽度26.28 ns的1 064 nm激光输出。通过该系统抽运键合KTP外腔式光参量振荡器(OPO),当LD泵浦电流24 A、对应1 064 nm泵浦功率7.36 W时,实现了重频50 k Hz的2.174μm脉冲激光输出,激光平均输出功率为324 m W,激光脉宽为17.8 ns。同时,通过实验分析了不同输出镜透过率和声光调Q激光重频对1.064μm和2.1μm激光输出功率、脉宽的影响。最后通过理论值与实验测量值的对比得出,两组数据基本吻合,且2.1μm输出功率未出现饱和。