1064nm泵浦掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量产生器的研究

本文利用二极管泵浦的声光调Q Nd:YAG激光器输出的1064nm准连续激光为泵浦源,利用掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)为工作物质,实现了温度调谐准相位匹配参量光的输出。输出参量光功率稳定,调谐范围宽。当晶体温度从40℃到180℃变化时,输出信号光的波长调谐范围为1.567-1.673μm,相应的空闲光的调谐范围为2.923-3.315μm。当输入1064nm平均功率为1.017W时,输出信号光功率为185mW,相应的空闲光功率为106mW,总功率为291mW。

周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡研究

为了实现高转化率3μm红外激光光参量振荡输出,采用外加脉冲电场法在厚度为1mm、掺摩尔分数为0.05的镁铌酸锂晶体上成功制备了周期为31.2μm的极化光栅,理论计算并模拟了1064nm激光抽运周期极化铌酸锂晶体时,闲频光波长随温度的对应关系,并进行了实验验证。利用1064nm声光调Q Nd∶YAG激光器作为抽运源对样品进行了光学参量振荡实验,其中,脉冲激光脉宽为200ns,重复频率是20k Hz。在控制温度为80℃、输入抽运光功率为5.567W时,光参量振荡输出波长3μm的闲频光功率为1.141W,光光转换效率达到20.1%。结果表明,通过此方法制备的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡,具有较高的光光转换效率。

高掺镁铌酸锂晶体周期极化及倍频特性研究

研究了掺镁(5mol%)铌酸锂晶体的周期极化特性,发现晶体的极化矫顽场仅为3kV/mm,根据镁掺杂对晶体本征缺陷的影响解释了极化矫顽场降低的原因.采用短脉冲极化电场,对极化电流的热效应进行抑制从而消除了晶体均匀性对制备周期极化光栅的影响,在1mm厚的掺镁(5mol%)铌酸锂晶体上成功制备出了均匀的周期极化光栅.在室温下,利用1.064μm的Nd:YAG调Q激光器对得到的周期极化掺镁铌酸锂晶体进行了倍频实验,在输入功率为75mW时,得到3.5mW的532nm倍频绿光输出,转换效率为4.6%.

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体周期极化特性研究

采用汽相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,系统研究了晶体中的 [Li]/ [Nb]比含量对其畴极化电场的影响 .实验结果表明 :随着晶体中 [Li]/ [Nb]比的提高 ,畴极化反转电场呈明显下降趋势 ,使用近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,我们在 3.5± 0 .1kV/mm大小的外加极化电场条件下 ,成功地实现了 1.0mm厚度的周期极化畴反转 .我们用铌酸锂晶体的缺陷模型对实验结果给出了合理的解释 .

周期极化近化学计量掺镁铌酸锂晶体倍频研究

采用气相输运平衡技术 ,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理 ,并检验了其抗光折变性能。实验结果表明 ,掺摩尔分数为 2 %的镁的近化学计量铌酸锂晶体 ,光折变阈值比同成分晶体提高了 4个量级。通过施加 4 .5kV/mm的脉冲电场 ,在上述 1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为 6 .8μm的均匀畴结构。采用声光调QNd∶YAG激光器作抽运光源 ,基频光波波长为 1.0 6 4 μm ,平均输入功率为 2 30mW ,在室温条件下 ,得到波长为0 .5 32 μm,输出功率为 2 .8mW的倍频绿光输出 ,倍频转换效率为 1.2 2 %。

周期极化掺镁铌酸锂晶体光参变产生研究

为了获得1.5μm波段可调谐红外光输出,采用短脉冲电场极化法,在1mm厚的掺镁(摩尔分数为0.05)铌酸锂晶体上成功制备了周期为29μm的极化光栅。利用声光调QNd∶YVO4固体激光器直接抽运PPMgLN晶体,开展了OPG光学转换研究工作。在输入3W的抽运光时,得到信号光输出功率为44mW,转换效率1.5%。并通过调谐晶体温度(45℃~160℃),获得了调谐范围1.4538μm^1.4750μm的信号光输出。实现了可调谐红外光的输出,验证了晶体周期结构的均匀性。

温度调谐的周期极化掺氧化镁铌酸锂振荡器

对准相位匹配周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体的光学参量振荡器进行温度调谐实验研究,所用晶体的极化周期为30.5μm.以1.064μm的声光调QNd∶YAG激光器作为抽运源,将晶体温度控制在40～200℃,获得3.100～3.398μm的闲频光连续可调谐输出;当泵浦光功率为3.7 W时,获得输出功率约1 W的3.365μm闲频光输出,泵浦光-闲频光转换效率达27%.在谐振腔内还观察到其他激光输出,并对此进行理论分析.结果表明,它们分别是由信号光倍频、泵浦光与信号光和频,以及泵浦光与闲频光和频产生的.

掺镁铌酸锂晶体吸收边紫移及占位离子的离子极化模型

测量了系列Mg^(2+):LiNbO_3晶体的吸收边,根据晶体吸收边紫移和离子极化理论,提出:Mg^(2+)将首先取代位于Li^+位的Nb^(5+),当浓度超过5mol％后,才开始进入正常Li^+位。此模型可解释Mg^(2+):LiNbO_3抗光折变增强和光电导增大的机制。

低电场周期极化化学比掺镁铌酸锂绿光倍频器(英文)

对气相平衡扩散输运工艺制备的化学比掺镁铌酸锂晶体进行周期极化,实验中发现化学比掺镁铌酸锂晶体的矫顽场为 1 2kV/mm ,只有常用的同成分铌酸锂晶体的矫顽场的 1/2 0 ,用低电场就可以制备出结构均匀周期为 6 2～ 6 4 μm的周期性极化结构 .在室温下对此周期极化结构进行二次谐波倍频实验 ,其归一化倍频转换效率为 4 8% /W。

高功率宽调谐输出的多周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡器(英文)

利用掺杂浓度为5mol%的掺氧化镁多周期极化铌酸锂晶体实现了高效单谐振的准相位匹配光参量振荡器,所使用的周期极化铌酸锂晶体有6个周期,且以1μm为间隔,从26.5～31.5μm.该光参量振荡器以脉宽为150ns,重复频率为10kHz的声光调QNd∶YAG激光器为泵浦源,且泵浦光波长为1.064μm.通过控制晶体的温度(50～200℃)以及改变晶体的极化周期(26.5～31.5μm),可由该光参量振荡器获得2.83～2.89μm,3.10～3.38μm,3.57～3.78μm,3.95～4.12μm,4.28～4.46μm,4.65～4.79μm的闲频光连续调谐输出.且当泵浦功率为8.15W时,在闲频光输出波长为3.33μm处,获得了最大输出功率2.17W.

掺镁铌酸锂电光调制位相阵列光栅

设计并制备了基于周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的二维六角可调位相阵列光栅,在较低外加调制电压下,获得了清晰的阵列光栅泰伯(Talbot)光衍射自成像。试验研究了不同相位差时阵列光栅的近场光衍射图样及取样光点处的相对光强分布,在占空比D为52%、相位差Δφ为0.75π、泰伯分数β为0.5时,近场光衍射相对光强最大。同时在较低外加调制电压(0.461kV)下,即可获得清晰泰伯衍射图样。该研究可为掺镁铌酸锂阵列光栅在集成光学领域的应用提供参考。

基于周期性畴极化反转掺镁铌酸锂晶体的脉冲光纤激光器抽运的高功率光参量振荡器

报道了研制高功率全光纤化线偏振掺镱脉冲激光器,并用其抽运光参量振荡器(OPO)的研究工作。激光器以光纤化的声光调Q掺镱光纤激光器作为种子源,用大直径双包层保偏光纤作为增益放大介质。在40 kHz重复频率下,得到1064.2 nm处最大23.5 W的线偏振脉冲激光输出,脉冲宽度约46 ns,偏振消光比(PER)优于10 dB,光束质量因子(M2)约为1.3。利用该全光纤激光器抽运基于周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的宽带可调谐OPO,在信号光1602 nm通道,获得11.05 W最大光参量输出,其中3168 nm处闲散光功率为3.01 W。OPO能量转换效率为56%,斜率效率为63%。在信号光1508 nm通道,获得9.87 W最大光参量输出,其中3614 nm波长功率为2.75 W。

中红外铌酸锂晶体光参量振荡器近年进展

周期性极化铌酸锂(PPLN)OPO是3～5μm中红外激光源的一种选择。本文综述了中红外PPLN OPO近几年的研究情况。

周期极化掺镁铌酸锂晶体的光学参量振荡

采用短脉冲极化电场法，在1mm厚的掺摩尔分数0．05镁的铌酸锂晶体上成功制备了周期为30μm的极化光栅。以输出波长为1．064μm的声光调QNd：YAG固体激光器作为基频抽运源对其进行了光学参量振荡实验，光参量振荡阈值功率为45mW（重复频率为1kHz），在输入功率为490mW，控温炉温度为160℃时，获得了94mW的波长为1544nm的信号光输出，转换效率达到19．2％。并且通过调谐晶体温度（20～180℃），获得了调谐范围为1503～1550nm的信号光稳定输出。实现了可调谐红外光的稳定输出，验证了晶体周期结构的均匀性。

准相位匹配周期极化高掺镁铌酸锂532nm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～5.5 kV/mm,在厚为1 mm、长为10 mm、宽为10 mm的掺镁铌酸锂基片上成功地制备了周期为5.8～7.3 μm(间隔0.3 μm)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1.064 μm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920 mW时,可以获得约15 mW的532 nm准连续倍频蓝光输出,其归一化转换效率高达1.77%/W.

基于镁掺杂的周期性畴反转铌酸锂的宽调谐光参量振荡器

报道基于6mol%镁掺杂的周期性畴反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)的宽调谐光参量振荡器(OPO).PPMgLN采用外加电场法制作,周期为27.8—31.6μm,周期间隔为0.2μm.光参量振荡器的抽运源采用输出为1.064μm的声光调Q的Nd3+:YVO4激光器,其调谐范围为1.42—1.73μm(信号光)和2.76—4.27μm(闲散光),斜率效率达到47%.在输入功率为10.6W时,输出功率达到4.8W(信号光和闲散光之和).

近红外掺镁周期极化铌酸锂光参变振荡器

研究了掺镁周期性极化铌酸锂光参变振荡器(PPMgLN-OPO)在近红外波段的调谐特性和输出特性。计算了PPMgLN-OPO的调谐曲线,并采用Nd:YVO4激光器产生的1.064μm激光作为抽运源,验证了其温度调谐特性,实现了1.8～2.6μm的可调谐红外激光输出。此外,比较了长度为2cm和3cm的PPMgLN晶体的OPO输出特性,并在抽运功率为6.7W时,获得了最高功率为3.2W的2μm激光输出,转换效率达47.8%。

掺氧化镁铌酸锂晶体中高强度近红外飞秒激光脉冲线性电光效应

数值研究了掺氧化镁铌酸锂晶体中高强度近红外飞秒激光脉冲的线性电光效应。研究结果发现,当在垂直于晶体光轴的方向上施加一定外电场使光脉冲实现最强的电光耦合时,输出脉宽在正常色散区随着输入光强的增大而增大;而在较强反常色散区,输出脉宽随着输入光强增大而减小。对中心波长λ0=1.6335μm的光脉冲,线性电光效应可使输出脉宽产生压缩。当输入脉宽T0=5fs和光强I0=20GW/cm2时,最小输出脉宽为输入脉宽T0的0.76倍。而当T0>5fs时,最小输出脉宽小于0.76T0。若在晶体光轴方向上施加另一个电场对光脉冲进行相位调制,则最小输出脉宽的光脉冲中心波长发生蓝移或红移;随着外电场的增大,蓝移或红移量相应增大。

掺氧化镁铌酸锂晶体的损伤阈值分析

在经典的双温模型中引入电子激发、载流子吸收等电离过程,建立了飞秒激光和晶体材料相互作用的理论模型。采用有限差分法数值模拟了在飞秒激光作用下,不同掺杂摩尔分数的Mg O∶Li Nb O3晶体内电子、晶格温度随飞秒激光脉宽、激光能量密度的变化规律。并定量分析了不同掺杂摩尔分数的Mg O∶Li Nb O3晶体材料的损伤阈值随脉宽的变化规律,以及掺杂浓度对晶体损伤阈值的影响。结果表明,在Li Nb O3晶体中掺入适量的Mg O将使载流子迁移率发生变化,进而会影响晶体的损伤阈值。在适当掺杂范围内,掺Mg O的摩尔分数越高,载流子迁移率越大,晶体的损伤阈值越高。因此,实际应用中可通过在Li Nb O3晶体中掺入适量的Mg O来提高晶体的抗损伤能力。

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— 5 0 μm .同时 ,使用脉冲宽度为 10 0ms的宽脉冲信号得到了畴带宽度仅为 0 5 μm的非对称微畴结构