高转换效率腔内倍频外腔面发射蓝光激光器

高功率高光束质量的蓝色激光在激光显示与照明、水下通信和成像、有色金属加工等许多领域具有广泛应用前景.本文利用增益芯片底部的高反镜分布布拉格反射镜、折叠镜以及后端反射镜构成V型谐振腔,通过腔内插入非线性晶体LBO,获得了高转换效率的高功率、高光束质量蓝光输出.实验研究了非线性晶体的长度、基频激光的线宽、倍频走离角的补偿等不同因素对外腔面发射激光器腔内倍频蓝光输出功率的影响.在LBO的Ⅰ类相位匹配条件下,当晶体长度为5 mm,所用双折射滤波片厚度为1 mm时,获得超过6 W的491 nm波长蓝光输出,x和y方向的光束质量M2因子均为1.08,倍频转换效率为63%.

空间走离和相速度补偿的高效飞秒脉冲倍频

采用两块大小均为10 mm×10 mm×0.2 mm的BBO晶体级联的实验方案对中心波长为800 nm、脉宽70 fs、重复频率10 Hz的激光进行了倍频,针对BBO晶体的空间走离和相速度失配,分别调节两块倍频晶体的光轴夹角和基频光的角度匹配失谐量。实验表明,两块倍频晶体光轴反向平行可以补偿空间走离效应,一定的角度失谐可以补偿基频光和倍频光的相速度失配。在无聚焦情况下,使用两块BBO晶体级联相互配合优化将8.1 mJ的入射基频光倍频后得到带宽6.7 nm(傅里叶转换极限脉冲宽度为35 fs)、2.8 mJ以上的倍频光。其倍频效率高达35.7%,是同等条件下单块晶体倍频转换效率的1.7倍。

La2CaB10O19晶体高效紫外激光输出研究

La2CaB10O19(LCB)为可通过Nd∶YAG激光三倍频产生355 nm紫外激光的非线性光学晶体,其光学性能可与商用化的LiB 3O 5(LBO)晶体媲美,但抗潮解特性优势明显。本文对用LCB晶体实现355 nm紫外激光输出的三倍频产生过程进行了优化设计,利用走离补偿方法来提高激光输出转换效率。通过在光路中加入沿θ=45°方向切割、厚度为1.2 mm的方解石晶体走离补偿片,在脉冲宽度为60 ns、重复频率10 kHz的激光参数下实现355 nm输出功率由12 W提升至20 W;在脉冲宽度为25 ps、重复频率为10 Hz的激光参数下355 nm转换效率由28.3%提升至35.2%。

高效率、高能量、皮秒可见光参量放大器

为了提高皮秒可见光参量产生/放大器(OPG/OPA)的转换效率及输出能量,采用走离补偿结构和镜片膜系特殊设计等方法进行了实验验证。研究了在不同的抽运能量下OPA信号光的光束质量因子M 2的演化过程和信号光在430nm^680nm内的调谐输出性能。结果表明,在6.9mJ的355nm抽运能量下,最高获得了2.7mJ的510nm信号光能量输出,对应的光光转换效率为39.1%,光子转换效率为56.2%;该方法可以有效提高OPG/OPA的输出能量和转换效率。该研究对紫外和深紫外晶体的表征是有帮助的。

可调蓝光皮秒脉冲

利用351nm紫外光泵浦非临界相位匹配LiB3O5光参量振荡器(LBOOPO),直接获得了在472～453nm范围内波长连续可调的蓝光皮秒脉冲序列。OPO所用LBO晶体的两端面切割成Brewster角,避开了晶体表面增透膜的稳定性问题,保证了LBO晶体端面低反射损耗和OPO长期稳定工作。紫外泵浦光由连续波锁模Nd:YLF激光器输出的1053nm基频光与5265nm二倍频光经和频过程得到,和频过程采用了走离补偿新方案。获得的最大蓝光输出功率为275mW,脉冲宽度为12ps。对使用FP标准具提高输出光稳定性方面进行了探讨。

补偿走离角时产生的相位失配及其补偿方法

在非线性频率变换中,常用级联晶体补偿走离角。然而在KTiOPO4晶体级联倍频实验中发现,当其中一块晶体沿通光轴旋转180°时,倍频转换效率急剧降低。理论分析表明,当一块晶体旋转180°后,其有效非线性系数正负号发生改变,等效于在级联晶体之间产生了大小为π的相位失配量,使倍频转换效率降低。提出了利用空气色散补偿该相位失配量的方法,相较于使用波片的相位失配量补偿方法,具有结构简单、温度稳定性好、无插入损耗和成本低等特点。实验结果表明,利用空气色散可以补偿相位失配量,消除单块晶体旋转对晶体级联倍频效率的影响,验证了理论分析的正确性以及空气色散补偿方法的可行性。

双晶体双向非共线抽运BBO光参量振荡器

演示了利用一套光学元件对BBO光参量振荡器 (OPO)进行宽带调谐的结构 ,即双晶体走离补偿、双向非共线抽运。谐振腔中 90 %高耦合输出镜同时起到滤除抽运光和反向抽运的作用 ,无需更换腔片可实现信号光 0 4 3～ 0 6 3μm和闲频光 0 8～ 2 0 μm调谐输出 ,最高能量输出 4 1mJ,相应的转换效率 5 0 %。