周期极化KTiOPO_4晶体和频单块非平面环形腔激光产生连续单频589nm黄光

单次通过周期极化KTiOPO_4晶体和频单块非平面环形腔1064 nm与1319 nm激光产生连续单频589 nm黄光.通过琼斯矩阵模拟计算对单块非平面Nd:YAG晶体参数进行了优化设计,实验获得1080 m W和580 m W的连续单频1064 nm和1319 nm激光输出.两束激光单次通过周期极化KTiOPO_4晶体和频产生14.8 m W,M^2=1.14的589 nm黄光,相应的和频效率为0.9%.研究了周期极化KTiOPO_4温度对和频效率的影响,得到其温度接收带宽为1.5?C.通过改变1064 nm Nd:YAG晶体的温度可实现589 nm黄光波长精确对应钠原子D_(2a)吸收谱线,调谐精度达到0.164 pm.

单块非平面环形腔激光器的强度噪声抑制技术研究

研究了LD泵浦1319nm单块非平面环形腔(NPRO)激光器的强度噪声特性,发现随着输出功率的增加,弛豫振荡峰频率从100kHz向280kHz移动,同时弛豫振荡峰宽度增加但幅度降低,且在弛豫振荡峰处发生π相位跃变,在600kHz以上频率区域,噪声已经接近量子噪声极限。自行设计的噪声抑制电路在实现足够大增益的同时,在500kHz附近获得了约65°的相位超前,由此获得了优于通常同类实验的噪声抑制结果:当弛豫振荡峰频率为230kHz时,弛豫振荡峰处和低频区域的强度噪声幅度分别被抑制了45dB和20dB。

腔镜倾斜对平面环形腔激光振荡模式的影响

从Fox-Li迭代法出发,用光学仿真软件GLAD实现了对平面环形腔的建模。利用此光学模型进行了腔镜倾斜对其本征模式影响的研究,给出了腔镜在两个方向不同倾斜角度下的谐振腔模式光强分布、光强峰值点位置及谐振腔损耗的变化。研究结果表明:腔镜倾斜使平面环形腔模式发生畸变,随着腔面倾斜加大,腔损耗增大,光强峰值点向镜边沿偏移,且腔镜在垂直于腔面方向上的倾斜对振荡模式的影响比腔镜在腔面内的倾斜对振荡模式的影响大。

可调谐单频非平面环形腔固体激光器

研究了单块晶体成腔的单频非平面环形腔(NPRO)固体激光器,在1.83W的808nm抽运功率下输出激光1.01W,斜率效率达到60%。采用拍频的方法对激光线宽进行了测试,激光线宽小于2kHz。通过抽运电流反馈控制使弛豫振荡峰得到超过30dB的抑制;通过对激光晶体的温度调节和压电陶瓷电压调节实现了激光器频率的慢调谐和快调谐,温度慢调谐变化10℃时激光频率变化范围超过15GHz;压电陶瓷快调谐范围超过±200MHz,在大于200MHz的范围内响应时间达到45μs。

LD抽运单块非平面环形腔单频激光器

报道了激光二极管(LD)抽运单块非平面环形腔(NPRO)Nd:YAG激光器和LD抽运单块键合晶体非平面环形腔Tm:YAG激光器实现单频运转的实验结果。采用LD抽运的单块非平面环形腔Nd:YAG激光器,分别获得了1.876 W和616 mW的1064 nm和1319 nm的单频激光输出,对应的光-光转换效率分别为53.4%和19.2%。采用LD抽运单块键合晶体非平面环形腔Tm:YAG激光器,获得了878 mW的2μm单频激光输出,光-光转换效率为18.8%。为了减小2μm激光器的热效应,采用一种新型的YAG+Tm:YAG+YAG键合单块非平面晶体结构形式并取得了良好的效果。

非平面环形腔激光器的强度噪声及其抑制

采用全量子理论对单块非平面环形腔Nd:YAG激光器的强度噪声特性进行了研究,通过理论分析和仿真发现,单块非平面环形腔激光器的弛豫振荡主要由真空起伏、偶极起伏和内腔损耗引起,抽运噪声和自发辐射对弛豫振荡的影响相对较小。同时,从理论上对强度噪声的光电负反馈抑制进行了分析和仿真,为实验上噪声抑制电路的设计提供了一定的理论基础。参考此理论电路,设计了可以获得较好的相位超前和低噪声宽带宽增益放大的噪声抑制电路,在实验上获得了良好的噪声抑制效果。当弛豫振荡峰为311kHz时,弛豫振荡峰处的强度噪声被抑制了39dB,在整个频谱范围内获得了低于-115dB/Hz的噪声水平。

频率稳定的非平面环形腔激光器

研究了激光二极管端面抽运非平面环形腔(NPRO)激光器,获得了1.254W的1064nm单频可调谐激光输出,斜率效率为51.5%,在1h测试时间内的功率稳定度为±0.8%。对输出激光的光束质量进行了测量,两方向的光束质量因子分别为M2x=1.16和M2y=1.05,采用拍频法测量表明激光线宽小于2kHz。通过对激光晶体的温度控制实现了18GHz的频率变化,在无跳模情况下,连续调谐系数约为-2.9GHz/℃。通过光纤延迟自拍法对激光频率的短期稳定度进行了测试,获得激光器在100ms积分时间内的频率稳定度为4.7×10-12。

非平面环形腔的光轴失谐分析

为了分析光轴在单块晶体加工过程中镜面失谐的自洽特征,建立了非平面环形腔镜面倾斜的数学模型,利用增广的光线矩阵讨论了光轴变动。结论显示:当存在距离误差时,不会影响光轴闭合;当输入输出耦合面设计成曲面时,能实现光轴自洽闭合;当它为平面时,静态分析表明,如果两个对称全反面的失谐角度满足特定关系,能再次实现光轴的闭合。如果失谐角度不满足对应关系,对称失谐和减小失谐量能减小耦合点偏离距离。动态分析过程则给出了一个更加合理的分析加工容差方法,同时为实验的调光过程提供了理论指导。

小型全光纤耦合非平面环形腔固体激光器

研制了一种小型全光纤耦合非平面环形腔固体激光器,在1.5 W的808 nm半导体激光器泵浦下,单模保偏光纤耦合输出功率近600 mW,线宽小于200 Hz,偏振对比度优于20 dB。对该激光器的调谐、频率稳定性、功率稳定性等性能进行了研究,该激光器通过了力学试验(随机振动均方根加速度为19.8g,其中g为重力加速度)和温度试验(-20~+65℃),试验前后输出功率变化小于5%,可以用于对力学环境和温度环境要求较高的场合。

考虑晶体应力情况下的单块非平面环形腔分析

简要分析了单块非平面环形腔单频激光器的基本原理 ,并采用琼斯矩阵计算了单块单向行波非平面环形腔内的本征偏振态。深入分析了磁场强度、输出面偏振反射系数、入射角、非平面角及腔内其它参量对各本征偏振态的损耗及两本征偏振态间损耗差的影响 ,并且指出如何选择各参量以降低本征偏振态的损耗且增大两本征偏振态间的损耗差。最后还通过计算晶体应力在两个本征偏振态方向引起的相位差 ,讨论了应力作用方向以及应力双折射系数对腔内本征偏振态的损耗和两本征偏振态间损耗差的影响。

芯片级平面环形微腔的品质因数

平面环形微腔作为光学微腔的新型腔体，在保持高品质因数的同时其加工更适合批量生产和易于与其他部件的集成，有着广泛的应用前景。文章讨论并模拟了各因素对平面环形微腔品质因数的影响，在此基础上讨论了高品质因数平面环形微腔的设计和加工。最后给出中北大学微纳中心设计加工的平面环形微腔实例。

基于中红外光参量振荡器光束质量优化的90°像旋转四镜非平面环形谐振腔型设计与分析

为改善中红外光参量振荡器(OPO)激光输出光束质量,设计了一种90°像旋转四镜非平面环形腔型结构.通过建立单位球等效计算方法,对此种特殊腔型结构存在的像旋转角进行计算,并由此确定了适用于中红外OPO运行的90°像旋转谐振腔结构相关参数.在此基础上进一步建立了非对称轴环形腔中光场模式自再现模型,分析得出随着像旋转角由0°向90°变化,谐振腔内光场模式逐渐均匀化,当旋转角为90°时,基模以及高阶模都表现出非常好的中心对称性.基于此采用中红外ZnGeP2 OPO对所设计的腔型参数进行实验测量,实现了光束质量MX2=1.81和MY2=1.61.由此可以证明所设计的90°像旋转四镜非平面环形腔对中红外OPO激光系统的输出光束质量的优化有显著效果.

基于平面环形微腔结构的超高灵敏度位移传感器的研究

以平面环形微腔结构为核心器件，基于量子力学的隧道效应和“参量振荡不稳定”效应，结合理论计算及ANSYS和Beamprop仿真，设计出基于环形微腔结构的超高灵敏度位移传感器，特别是在1．55μm的谐振波下，对所设计的位移传感器进行了ANSYS力学仿真、Beamprop传输特性仿真以及输出特性数值模拟，论证了位移传感器的可行性，并为以后的实验奠定了基础。

激光二极管抽运非平面单向行波环形腔单频固体激光器的设计

激光二极管抽运的单块非平面环形腔固体激光器具有结构稳固、效率高等优点 ,在一定的纵向磁场作用下 ,可形成单向行波振荡 ,纵向抽运时就可得到较高功率的单频输出 ,有广泛的应用前景。文中在详细讨论了非平面单向行波环形腔形成单频的原理基础上 ,研究了国际上流行的“三角形”单块非平面环形腔 ,并用此种腔型得到 2 70 m W的基横模单纵模 1.0 6μm激光 ;同时提出了所设计的非平面环形腔“梯形环形腔”和“角锥棱镜式环形腔”。由于它们工作原理相近 ,统称它们为“泛三角形非平面单向行波环形腔”。

光阑误差对平面环形谐振腔损耗的影响分析

为了研究平面环形腔光阑误差对腔损耗的影响,利用Fox-li数值迭代法通过GLAD光学仿真软件对平面环形腔进行建模,仿真计算了平面环形腔中椭圆光阑的尺寸和中心位置偏移误差分别在短轴和长轴方向上对腔损耗产生的影响。结果表明:在满足基横模运行条件下光阑尺寸越小、中心位置越偏离原点,损耗越大,变化越快。在0.03 mm的误差范围内,误差为负值时尺寸误差引起的损耗变化总是大于中心位置偏移所引起的损耗变化;短轴方向的误差所引起的损耗变化总是大于长轴方向上误差引起的损耗变化。

激光二极管抽运单块高斜度效率环形腔单频固体激光器

对于单块结构非平面环形腔单频固体激光器,谐振腔尺寸和输出耦合面偏振膜反射系数的选取是其获得单频、高效率、高功率输出的关键。采用琼斯矩阵的方法讨论了单块激光器获得单频输出的工作原理。通过对谐振腔回路琼斯矩阵特征值的平方及特征值平方差的计算,提出了在晶体尺寸、磁场及抽运功率一定的情况下,通过对单块非平面环形腔输出耦合面偏振膜反射系数的设计来提高激光器的单频输出功率及斜度效率的方法。实验采用光纤耦合输出激光二极管(LD)纵向抽运单块激光器,当抽运功率最高用到 2 .83 W时,获得了最大 1 .20 W的1064 nm单频激光输出,斜度效率达47 .4%。

LD抽运1319nm单频激光器的调谐和噪声抑制研究

研究了LD抽运单块非平面行波环行腔Nd∶YAG激光器的调谐特性 ,通过控温法实现了 1319nm单频激光的宽范围调谐 ,调谐范围 14GHz。实验研究了影响 1319nm单频激光器功率噪声主要因素 ,测量了激光功率噪声谱 ,并通过光电反馈抑制弛豫振荡功率噪声 ,弛豫震荡中心频率噪声抑制了 30dB ,提高了测量精度。

激光二极管泵浦1319nm单频可调谐激光器技术研究

采用激光二极管泵浦单块非平面环形腔Nd:YAG激光器,获得了1319nm的单频可调谐激光输出,输出功率为99mW,斜效率为29%.用扫描F-P法和狭缝扫描法分别测量了激光器的纵模、横模特性,激光器为单纵模、基横模运转.用温度调谐方法研究了激光器的频率调谐特性,结果是调谐范围为14GHz,连续温度调谐系数为2.1GHz/℃.