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 %。

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体的抗光折变性能(英文)

应用气相传输平衡技术 ,我们获得了 3种近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,晶体的掺镁量接近我们以前提出的第二阈值。在我们实验室所能达到的最大光强 2 6MW/cm2 照射下 ,在所有近化学计量比掺镁铌酸锂晶片中没有观察到光斑畸变 ,该光强比同成分铌酸锂晶体所能承受的光强高 6个量级 ,为目前已报道的铌酸锂晶体之最。应用双光束全息写入法测得掺 1.0mol%Mg近化学计量比铌酸锂晶体的光折变饱和值仅有 4 .6× 10 -7,比同成分铌酸锂晶体小两个量级 ,从已有实验数据推测 ,该晶体的抗光折变能力应当比同成分铌酸锂晶体高 9个量级以上。

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。

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。

高均匀性高掺镁铌酸锂晶体的生长与表征

采用提拉法生长了高掺镁铌酸锂晶体,并采用高温极化法使晶体单畴化.为研究晶体的成分均匀性、光学均匀性及铁电畴均匀件,采用光谱、激光干涉、电子探针、显微观察等表征手段测定与观察了晶体的紫外吸收边、OH吸收峰、折射率梯度△n、晶体径向上的微观成分及晶体的铁电畴结构.结果表明:通过采用合适的生长组分和改进提拉法生长工艺获得了高质量的高掺镁铌酸锂晶体.晶体的紫外吸收边位于308 nm附近,OH吸收峰位于高抗光损伤阈值特征峰2828 nm处,光学均匀性达△n<5.11×10^(-5).在1200℃下通过外加电场极化获得了高均匀性且完全单畴的铁电畴结构.

三元同成分掺镁铌酸锂晶体的生长与抗光损伤性能研究

以三元同成分为基础配料,生长了掺杂浓度为6.5mol%、7.5mol%的掺镁铌酸锂晶体,并与传统的掺镁5.0mol%(Li/Nb=48.38/51.62)铌酸锂晶体作对比。光斑畸变法实验表明所生长的掺镁晶体的抗光损伤能力均达到5×105W/cm2,与掺镁5.0mol%同成分铌酸锂晶体相近。全息法测得晶体最大折射率变化分别为4.39×10-6、4.61×10-6,而掺镁5.0mol%晶体为5.62×10-6。晶体的红外光谱和紫外-可见吸收谱显示,所生长的掺镁6.5mol%、7.5mol%晶体均已超过掺杂阈值。综上可知,采用三元同成分配比是获得高质量晶体的有效途径。

掺镁铌酸锂晶体的缺陷结构与密度

本文提出了不同〔Mg〕的Mg:LiNbo3中两套可能的缺陷结构模型。计算了随〔Mg〕变化的晶体密度,测量了一组不同〔Mg〕晶体样品的密度。第二套缺陷结构模型的理论计算结果与实验值符合得很好。因而,当〔Mg〕=O时。晶体含缺陷晶格1,其结构为〔NbLiNbNb（1/5）VNb（4/5）O3。〕;当O【〔Mg〕【2.724mol％时,晶体含缺陷晶格1和2,晶格2结构为〔MgLi（1/2）Nb（Li）（1/2）V（Nb）（1/2）Nb（Nb）O3〕;当2.724【〔Mg〕【5.303mol％时。

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。

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。

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

掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长(英文)

用改进的提拉技术从富锂[摩尔比n(Li2O)/n(Nb2O5)=58.5/41.5]熔体中生长了φ40mm×60mm的掺镁近化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体。利用X荧光光谱分析了晶体中铌离子(Nb5+)和镁离子(Mg2+)的含量。通过紫外吸收和红外吸收峰研究了晶体中缺陷的结构,初步断定晶体中Mg2+的掺杂浓度已达到抗光伤阈值的浓度。生长晶体的比热容[0.69J/(g.K)]高于同成分LiNbO3晶体的比热容[0.64J/(g.K)]。

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。

镁铟共掺杂铌酸锂晶体的生长及光学性能(英文)

在同成分铌酸锂(LiNbO3,LN)熔体中掺入3%(摩尔分数,下同)MgO,并分别掺入0.5%,1%,1.5%In2O3,用提拉法生长了一系列Mg:In:LN晶体。通过紫外-可见吸收光谱测试确定了晶体样品的组成和缺陷结构。通过透射光斑畸变法检测Mg:In:LN晶体抗光损伤能力。结果表明:Mg:In:LN晶体抗光损伤能力比纯LN晶体提高2个数量级。以波长为1 064 nm的Nd:YAG激光为基频光源,对Mg:In:LN晶体的倍频性能进行了测试。结果表明:Mg:In:LN晶体的相位匹配温度在室温附近,Mg:In:LN晶体的倍频效率要高于In:LN晶体和Mg:LN晶体。

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。

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.

掺镁掺锌铌酸锂的光学吸收边(英文)

我们从紫外到红外范围测量了掺入MgO和ZnO的LiNbO3 单晶的光学透射系数。计算了与波长有关的光学吸收系数α和它的根α1/2 (也相应得到了α对hν和α1/2 对hν的曲线图 ) ,并对吸收边的性质进行了分析。计算了该晶体的直接跃迁能隙Eg、间接跃迁能隙E′g 和参与间接跃迁的声子能量 ,讨论了杂质Mg和Zn对光学吸收边性质的影响。我们发现 ,双掺杂MgO和ZnO的样品的间接跃迁能隙E′g 较纯LiNbO3 晶体的间接跃迁能隙E′g 为小 。

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.

高性能Zn扩散掺镁LN晶体脊形波导器件的研究

将铌酸锂(LiNbO_(3),LN)晶体制作成波导型结构能够进一步提高器件的集成度,已经广泛应用于电光调制器、频率变换、声光调Q等光电器件中,在光纤通信、光电传感、激光雷达、航天航空等领域具有重要的应用前景。传统的Ti扩散法制作的LN波导在短波应用中抗光折变损伤能力差,退火质子交换法制作的LN波导只能支持TM模(横磁模)单偏振传输,应用领域受限。本文提出了一种新型Zn扩散法制作掺镁LN脊形波导的方法,通过建立波导的扩散模型和仿真,探索制备的工艺条件并进行测试,得到的LN波导最低传输损耗为0.86 dB/cm,光折变损伤阈值可达到184 kW/cm^(2),这将为高功率铌酸锂波导集成光电器件的研发提供一种较好的制备途径。

基于Talbot效应的掺镁铌酸锂二维六角位相阵列光栅的研究

本文系统研究了基于泰伯效应(Talbot)的位相可调掺镁铌酸锂二维六角位相阵列光栅及其光衍射成像,对光栅占空比 D、不同位相差φ、及泰伯分数β条件下的光栅近场光衍射强度分布进行了理论研究, 结果表明当光栅占空比 D = 52%、位相差φ = 0.75 π、泰伯分数β = 0.2 时, 光栅近场衍射光图像效果最佳. 实验设计与制备了掺镁铌酸锂二维六角位相阵列光栅,并对其进行了Talbot衍射光成像实验研究,得到了不同位相差和不同泰伯分数β条件下光栅近场衍射光图像,实验结果与理论研究结果相符.

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。