基于啁啾极化晶体的中红外上转换成像研究

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下,将中红外波段的光场信息高效、高保真地迁移到可见光域进行探测。通过建立简单的物理模型,理论上讨论了啁啾极化晶体参数对上转换成像性能的影响,并进行了数值仿真;通过实验进一步研究了啁啾晶体上转换方法在转换带宽、成像视场等成像关键参数上的优势,实验结果与理论计算值吻合较好。通过上转换方法,演示了相干光与非相干光照明条件下目标探测,实现了相干光照明下的光学边缘增强成像和非相干照明下的热辐射目标识别。这一工作对基于啁啾晶体的上转换成像系统的理解、设计和实际应用具有重要参考价值。

应用于1064 nm倍频实验的啁啾周期极化铌酸锂晶体的结构设计与角度鲁棒性测试

通过倍频技术产生的532 nm固体激光器是目前应用最广泛的激光器之一,其最常用的倍频晶体三硼酸锂(LBO)在角度鲁棒性与倍频效率上仍有不足.为获得具有较好的角度鲁棒性的倍频晶体,实现激光器结构复杂度的降低与稳定性的提升,本文从角度鲁棒性的理论分析出发,对啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)晶体的结构进行设计,并对其进行理论仿真与实验测试.模拟仿真的结果表明,该设计结构的CPPLN晶体具有良好的角度鲁棒性,在-3°至+3°的范围内倍频效率一直维持在最高倍频效率的60%以上.倍频实验的结果显示可以达到LBO晶体的11倍以上.同时CPPLN晶体的倍频光功率关于入射角度的半高宽可以达到6°以上,并且出射光斑为标准的高斯光斑,几乎不受入射角度的影响.研究表明,CPPLN晶体具有远高于LBO晶体的倍频效率,且角度鲁棒性优于LBO晶体的角度鲁棒性.

啁啾周期极化铌酸锂晶体在1064 nm倍频实验中的效率与温度鲁棒性

为了提升532 nm激光的产生效率和功率稳定性,以基于倒格矢实现准相位匹配的手段为基础,设计了合适的啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)晶体的结构并进行仿真,采用自制的1064 nm激光器对该结构的晶体进行腔外倍频实验。在输入的1064 nm连续光功率为22.53 W的条件下可以获得功率为148 mW、波长为532 nm的光,光光转换效率约为0.66%,是三硼酸锂(LBO)的15.58倍。进一步验证了CPPLN晶体的温度鲁棒性,532 nm倍频光的功率关于温度的半峰全宽为8.40℃,且在该范围内功率呈现振荡的趋势,其原因是加工精度的限制导致倒格矢分布不连续。所得到的输出倍频光的光斑为标准的高斯光斑,其并不受温度的影响。结果表明,该设计结构的CPPLN晶体相对于传统LBO晶体具有更高的倍频效率与温度鲁棒性。