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.

基于掺镁周期极化铌酸锂晶体的内腔单共振连续可调谐光参量振荡器

为了用简单、紧凑的谐振腔获得稳定的激光输出,大的调谐范围和转换效率,设计了信号光单共振V型光学参量振荡(OPO)腔,采用内腔式抽运周期极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN)的光学参量振荡技术获得了连续中红外宽波段调谐激光的输出。用808nm半导体激光抽运Nd∶YVO4晶体产生的1 064nm激光作为光参量振荡的基频光,通过V型腔灵活控制激光光斑并改变PPMgLN的极化周期和控制温度实现了2 249～3 706nm中红外的连续宽波段调谐激光输出。在半导体激光抽运功率为10.5W,极化周期为29.98μm,控制温度为411K的情况下获得了最高650mW的中红外激光输出,对应的中心波长为3 466nm,线宽为2.6nm,具有较好的单色性。在7.5W的入射功率下,最高808nm抽运光到闲频光的转化效率达7.73%,对应输出功率为580mW。

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.

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。

周期性极化铌酸锂晶体的电光复合逻辑门

根据准相位匹配线性电光效应耦合波理论,基于单个周期性极化铌酸锂晶体,提出了外电场可控的电光复合与门、或门的逻辑计算方法.采用级联周期性极化铌酸锂晶体,探讨了外电场可控的电光复合逻辑异或门、半加法器、半减法器的逻辑计算方法.在外加电场分别为0.184KV/mm和0.368KV/mm条件下,分析了光波的波长、方位角和极角、晶体的温度对逻辑输出的影响.研究结果表明,基本逻辑门的逻辑计算能够成功实现,但其逻辑计算对光波波长、晶体温度、方位角和极化角非常敏感,这些参量轻微的变化会导致逻辑输出的改变.该方案可推广到更为复杂的基本逻辑门以及三个以上逻辑输入与输出的基本逻辑门中.

周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡调谐特性分析

该文在周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡工作机理上,讨论了其波长调谐特性与外加电压、晶体温度的关系,比较了两种外加电压方法,在不同占空比下其调谐特性的差异.

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。

连续调谐输出的多周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡器

对基于多周期极化铌酸锂晶体 (PPLN)的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器 (QPM OPO) ,进行了温度调谐的理论和实验研究。以激光二极管 (LD)端面抽运的声光调QNd∶YVO4全固态激光器为抽运源 ,获得了136 9 7～ 16 78 8nm无重叠波段连续可调谐输出。给出了 10 6 4nmNd∶YVO4激光器抽运下 ,由PPLN的极化周期和温度直接计算输出信号光波长的公式 ,以及由信号光波长和极化周期计算相应的晶体温度的公式。这样就可直接计算实现无重叠波段连续可调谐输出时不同极化周期所对应的温度调谐范围 ,而不必联立能量守恒和动量守恒公式 ,逐点进行尝试。另外 ,周期极化晶体的极化周期不可避免地较理想值有一定的偏移 ,且具有不均匀性 ,给出了利用实验获得的温度调谐曲线 。

周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡调谐与容差特性分析

研究了周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡的工作机理 ,并讨论了其波长调谐特性与极化反转光栅周期、抽运光波长与晶体温度的关系 .在此基础上 ,通过对相位失配因子求微分的方案 ,分析了光参量振荡的增益与光栅周期、抽运光波长与晶体温度的关系 ,以及光栅周期。

准连续双包层光纤激光在周期性极化铌酸锂晶体中倍频产生59mW绿光

将周期性极化晶体和双包层光纤激光相结合获得绿光激光输出 ,是实现高光束质量、全固化、小型化、高效率绿光激光器的一个非常有前途的方向。采用周期性极化铌酸锂晶体 (PPLN)光栅周期 6 5 μm ,长 2 0mm ,宽 5mm ,厚 0 5mm ,对种子光注入式掺Yb双包层光纤激光器的准连续输出进行了倍频。研究了倍频光功率和转换效率随抽运光功率的变化关系 ,保持PPLN的控制温度为 193 1℃ ,在抽运功率为 6 5 0mW时 ,得到 6 7%的最高谐波转换效率 ,在抽运功率为 970mW时 ,得到了 5 9mW的最高绿光功率输出。

基于周期极化铌酸锂晶体的高功率可调谐光参量振荡器

研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡(PPMgLN-OPO)产生高功率、高重复频率中红外激光的特性。采用半导体激光器(LD)抽运的声光调Q Nd:YAG激光器,1064 nm准连续激光功率最大输出为7.8 W.重复频率5～50 kHz。产生1064 nm调Q光,抽运周期为30.7μm的掺氧化镁(摩尔分数为5%)周期性极化铌酸锂晶体,温度变化范围为40～200℃,实现了短腔双谐振红外高功率激光输出。实验中近红外激光波长调谐范围为1570～1676 nm,最高输出功率613 mW;中红外输出波长范围为2942～3300 nm,中红外光平均功率也达到了百毫瓦级,信号光单脉冲能量达40μJ;光-光(LD-信号光)转换效率为3.4%。

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。

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.

用严格耦合波分析法测试周期极化LiNbO_3晶体畴结构

为了无损表征周期性极化晶体的畴结构,用严格耦合波分析法分析了周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比.以波长为532nm,功率为20mW的连续激光器为光源,TE偏振光垂直入射周期性极化的铌酸锂晶体表面,同时对晶体施加电压以改变其正负畴间的折射率差,通过光电探测器检测各衍射级的衍射效率.使用最小二乘法将光电探测器记录的实验数据与严格耦合波分析模拟的结果进行优化拟合,反演出晶体的周期和占空比.测试结果表明,该方法能准确地测试周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比,其周期的测试准确度为0.05μm,占空比的测试准确度为0.05.比布喇格衍射公式计算的晶体周期准确度提高一个数量级.

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。

基于PPLN晶体的高通量相关光子制备

利用基于参量下转换产生的相关光子可以实现"无溯源"的绝对定标.该定标方法推广应用于模拟探测器定标的过程中,其中获取高通量的相关光子是一个重要的难点.介绍了一种基于自发参量下转换制备高通量相关光子的方法原理和实验装置。采用532 nm连续激光泵浦周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体,在满足准相位匹配(QPM)方式下产生高通量的纠缠光源,改变泵浦光源的功率,实验结果显示具有较好的线性.叙述了准相位匹配技术原理,搭建了制备高通量相关光子的实验装置,并优化了泵浦激光光源和各光学元器件的设计参数。该研究结果为后期进行高精度定标和模拟探测奠定了基础。

基于PPMgLN晶体低阈值宽调谐红外光参量振荡研究

对基于多周期极化掺镁铌酸锂晶体（PPMgLN）的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器（QPM—OPO）进行了实验研究．以输出波长为1．064μm的声光调Q Nd：YAG固体激光器作为基频泵浦源对周期为29—31．5μm的多周期掺镁（5mol％）铌酸锂极化光栅进行了光学参量振荡温度、周期调谐实验，光参量振荡阈值功率仅为45mW（重复频率1kHz）．通过温度调谐（20～180℃）与周期调谐（29．0—31．0μm）相结合，实现了调谐范围为1445～1685nm的信号光稳定输出。

基于准相匹配线性电光效应的激光偏振态操控

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E_0、晶体占空比D和温度T_0非常敏感;若T_0为273 K,D为0.25、0.5和0.75,随着E_0的增加,输出偏振态成周期性演变;当D为0.5,且T_0为263 K、293 K和313 K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计.