光学倍频晶体的非共线相位匹配

根据相位匹配条件和波矢曲面特性,更简单地导出光学倍频晶体非共线匹配产生二次谐波 的解析表达式,由此式易于求得与光轴共面、基波垂直光轴的非共线以及常用的共线等特殊情况下的相位匹配条件;并以实验验证了理论的正确性。

非共线相位匹配飞秒脉冲光参量过程的研究

对非共线相位匹配飞秒脉冲光参量产生过程作了理论研究,计算了非共线相位匹配结构的光参量产生过程中非共线角与相位匹配角的关系,参量带宽和群速度失配参数随非共线角变化的情况.说明采用非共线相位匹配结构可以补偿泵浦光、信号光和闲频光之间的群速度失配,大大地提高飞秒脉冲光参量产生过程的转换效率.

KBe_2BO_3F_2晶体非共线相位匹配的光谱带宽

在非共线相位匹配下研究了KBe2BO3F2(KBBF)晶体的参量带宽和增益带宽随非共线角、信号光波长及泵浦光强度的关系。当泵浦光和信号光波长分别为532nm和800nm时,理论上获得了KBBF晶体的最大参量带宽为140.6nm,相应的最佳非共线角为1.02°,并与CsLiB6O10(CLBO)晶体进行了比较,得出KBBF晶体的参量带宽和增益带宽大于CLBO晶体的结论。

基于交叉泵浦的受激电磁耦子散射非共线相位匹配方法

提出一种基于交叉泵浦实现受激电磁耦子散射的非共线相位匹配的方法,获得频率可调谐的窄带Stokes光输出。根据参量放大理论,推导出交叉泵浦受激电磁耦子散射的单程放大增益效率表达式,揭示了交叉泵浦实现受激电磁耦子非共线相位匹配的物理机制。实验上采用泵浦光在晶体侧面全反射的方式构建交叉泵浦,通过旋转晶体改变泵浦光全反射角,实现相位匹配条件的改变和输出Stokes光频率的调谐。输出Stokes光线宽为0.17 nm,波长调谐范围为1068~1076 nm。在15 mJ的泵浦能量下的输出能量为1.07 mJ,能量转化效率为6.8%。本研究为非线性参量转换过程中的相位匹配方法提供一种方案参考,尤其适用于泵浦光脉宽小于纳秒量级的短脉冲情况。

YCOB晶体非共线相位匹配技术研究

以中心波长为1053nm的信号光及中心波长为532nm的抽运光光参变放大过程为例,通过数值模拟,详细分析了三硼酸氧钙钇[YCa4O(BO3)3,YCOB]晶体XOY与XOZ主平面内,非共线相位匹配的匹配特点与增益特性。按照相位匹配技术主要参数定义要求,不经近似,通过数值计算,给出了最佳非共线角、相位匹配角、参量带宽、走离角、接收角和有效非线性系数与增益带宽。结果显示,YCOB晶体具有很大的增益带宽与较大的增益,较大的接收角和小的走离角;作为增益介质,不仅可以用于大能量高功率固体激光器,也可以用于几十飞秒量级超短脉冲激光系统。

非共线相位匹配的参量增益分析

对非共线Ⅱ类相位匹配的ＫＴＰ飞秒光学参量振荡器进行了分析和理论研究，用数值方法得出了参量增益的变化曲线和参量光的光强分布。与共线相位匹配相比，非共线方案具有更高的参量增益，更好的光束质量，特别适合于飞秒光学参量振荡器。

单轴晶非共线相位匹配研究

通过对单轴晶非共线相位匹配理论的分析 ,推导出相位失配梯度、接受容限角和有效非线性系数的精确表达式。以KDP晶体为例进行了非共线倍频的理论计算和实验测试。对实验结果的分析验证了非共线相位匹配理论分析和数值计算的正确性。

MgO∶LiNbO_3晶体中超短中红外非共线相位匹配光参量放大过程角度的优化选择

计算了MgO：LiNbO3中超短中红外光参量放大（OPA）过程中晶体的相位匹配角与非共线角的优化选择。结果表明，对于800 nm波长的抽运光，信号光波长为1053 nm时，非共线角α优化在1．74°～2°之间；当信号光波长在1046-1067nmnm变化时，α在1．05°～2．18°之间，并且当信号光波长为1057nm，α=1．76°时，可实现三波间群速度的完全匹配。同时还得到了抽运光中心波长在780-810nm之间变化时，实现完全群速度匹配时的注入信号光波长与对应的中红外光以及相应的非共线角与相位匹配角。

非共线准相位匹配周期极化RbTiOAsO4的增益带宽

研究了非共线准相位匹配过程中,周期极化RbTiOAsO_4晶体同时满足准相位匹配和群速匹配条件的非共线角和相应的极化周期随信号光波长的变化。分析了满足群速匹配条件时,非共线准相位匹配的调谐特性。数值模拟了增益带宽随非共线角、晶体温度和极化周期的变化关系。对比了群速匹配和最大增益带宽情况下,周期极化RbTiOAsO_4晶体增益带宽与晶体温度之间的关系。

双轴晶体中非共线相位匹配二次谐波产生现象分析

激光束与其散射光束在晶体中发生非线性和频作用，在满足非共线相位匹配条件时，可观察到二次谐波环的现象。本文以折射率主轴坐标ｘｏｚ平面为例，推导出了双轴晶体中环参数的近似表达式。并用计算机得出了精确数值解，与实验观察到环的形状完全一致。提出了一种寻找最佳二次谐波产生方向的方法。

BBOⅠ类相位匹配非共线参量产生中的群速自匹配

利用重复频率为1kHz的钛宝石激光的倍频蓝光抽运Ⅰ类相位匹配的偏硼酸钡(BBO)晶体,获得了可见光区的非共线参量超荧光.给出了最强光强处参量超荧光的非共线角,波长随相位匹配角的变化.理论计算了在参量超荧光中三波的群速失配随非共线角和相位匹配角的变化规律.结果表明,Ⅰ类非共线相位匹配的参量超荧光关于抽运光中心对称.并且沿光强最强的参量超荧光方向三波的群速失配最小,有效互作用长度最大,即参量超荧光的强度角分布是三波的相速和群速自匹配的结果.该理论和实验研究为减小飞秒光参量放大中三波的群速失配提供了一个理想的几何模型,为获得高增益、窄脉冲宽度的参量光输出提供了理论依据和实验验证.

非线性光学器件

O437 2003053564非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器的研究=Study of noncollinearly phase-matched LiB3O5 femoto-secondoptical parametric amplifier[刊,中]/刘红军（中科院西安光机所瞬态光学技术国家重点实验室.陕西,西安（710068））,陈国夫…//光学学报.-2002,22（10）.-1195-1201对非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器进行了系统的分析和理论研究,用数值方法得出了非共线角、相位匹配角、增益和增益带宽之间的关系,给出了放大器设计的各种最优化参量。研究结果表明。

种子注入式太赫兹波参量产生源研究

种子注入式太赫兹波参量产生源(is-TPG)基于非线性晶体中的受激电磁偶子散射,具有线宽窄、相干性好、室温运转、可调谐等优点。本文基于5%摩尔百分比氧化镁掺杂的同成分铌酸锂晶体(MgO:CLN),对连续/脉冲种子注入式太赫兹波参量产生源(is/ips-TPG)调谐范围、输出能量、阈值等方面进行了研究。相比于is-TPG系统,ips-TPG系统调谐范围范围扩大约80%。is-TPG系统与ips-TPG系统3dB带宽分别为1THz与1.41THz,占各自调谐范围的51%和39%。ips-TPG系统相比is-TPG系统3dB带宽范围扩大了41%。在相近的平均功率密度下,由于ips-TPG具有更高的峰值功率密度降低了阈值,产生了更强的THz波输出,最大转换效率为1.01×10^(-5)。不同形式种子光的注入对太赫兹波参量辐射源有着显著的影响,实验结果表明ips-TPG系统的输出特性更为突出在实际应用中具有更高的价值。本文最后对其未来发展进行了分析和展望。

PPLN晶体中不同非共线结构光参量放大过程的带宽与增益特性

利用非共线相位匹配方法,研究了不同极化周期和不同非共线结构下周期极化铌酸锂晶体(PPLN)中的光参量放大(OPA)带宽与增益特性。光谱带宽和增益通过对相位失配进行泰勒级数展开并保留到二阶级数项得到,在计算过程中考虑到了晶体极化周期、非共线入射结构、PPLN晶体长度以及抽运光强度的影响。计算结果表明,参量带宽和增益带宽具有相似的特性,而且PPLN晶体的周期和非共线入射结构会对光参量放大的光谱带宽产生一定的影响,在同一波长处,通过调节晶体周期或非共线结构可以获得更大的带宽。在对增益的研究过程中发现,与增加抽运光强度相比,增加晶体的长度能更有效地增强参量增益,但是PPLN晶体的周期和非共线入射结构对增益几乎没有什么影响。

输出13.5fs激光脉冲的非共线式光参量放大器

利用BBO晶体在 4 0 0nm的抽运光与信号光夹角为 3 7°时 ,可同时在可见光范围内很宽的光谱范围里实现相位匹配的特点 ,实现了在可见光范围内具有极宽输出光谱宽度的飞秒光学参量放大器 (OPA)的稳定运转 ,其输出脉冲能量大于 1 5 μJ,转换效率超过 15 % .并且在仅采用啁啾镜作为脉冲压缩器的情况下 ,获得了输出脉冲宽度为 13 5fs的极窄光脉冲 ,其脉冲宽度压缩比高达 2

超短中红外参量放大过程的时空走离特性

计算了MgO:LiNbO3晶体中,共线与非共线相位匹配光参量放大产生超短中红外激光脉冲过程中的相位匹配曲线、有效非线性系数以及时间和空间走离情况。结果表明,采用非共线相位匹配方式,可以实现三波间群速度匹配;在抑制了泵浦光与信号光之间的空间走离的同时加大了泵浦光与闲频光之间的空间走离,但这种影响可以忽略;同时非共线角的引入使相位匹配角增大,提高了有效非线性系数。因此,非共线角的引入在不影响空间走离的情况下,有效补偿超短中红外参量放大过程中的时间走离,有利于参量放大转换效率的提高。

LiNbO_3晶体的太赫兹参量振荡器设计

采用参量振荡方法实现太赫兹辐射（THz-wave Parametric Oscillator,TPO）,因只需一个固定波长的泵浦源和一块非线性晶体,且具有非线性转换效率高、调谐简单而倍受瞩目。以LiNbO3晶体为例,采用Q调制的Nd：YAG激光器（1.064μm）为泵浦源,角度匹配的非共线相位匹配方式,设计了太赫兹参量振荡器,实现了当入射角α从8.2°变化到14°,相位匹配角θ相应地从16.2°变化到54.75°,太赫兹波与泵浦光之间的夹角β从8.84°~67.88°,闲频光从1.068μm变化到1.0796μm,太赫兹波从284~74μm（1~4THz）的连续太赫兹波振荡。

BBOⅠ类相位匹配光参量放大中群速失配的补偿

描述了在BBOⅠ类相位匹配的飞秒光参量放大(OPA)中,利用非共线结构和倾斜抽运光的脉冲波面来完全补偿三波群速失配的方法.理论计算了三波群速匹配时,非共线角、相位匹配角、抽运光的脉冲波面倾斜角随信号光波长的变化,并分析了对抽运光光斑尺寸的要求和对空间走离长度的影响.结果表明,利用该方法不仅能够实现最大的参量带宽,而且能够完全补偿飞秒OPA中三波的群速失配.此外,选取合适的抽运光光斑尺寸和非线性晶体的长度对提高参量增益也至关重要.

新型内腔太赫兹波参量振荡器的设计与阈值分析(英文)

设计了一种新型的表面辐射内腔太赫兹波参量振荡器,交叉谐振腔结构允许增益介质放置在泵浦光谐振腔内,使用浅表垂直辐射结构能够从铌酸锂晶体中有效耦合输出太赫兹波。推导了在太赫兹波参量振荡器中非共线相位匹配条件下有效参量增益长度的表达式。大的泵浦光尺寸和长的增益介质长度能增加有效参量增益长度。在有效参量增益长度表达式的基础上推导了太赫兹波参量振荡器的阈值表达式,在不同的参数条件下理论分析了谐振腔阈值表达式。大尺寸泵浦光、低频太赫兹波、短谐振腔腔长、斯托克斯光高反射率输出镜、长增益介质能有效降低太赫兹波参量振荡器阈值。文中的阈值分析对太赫兹参量振荡器的实验研究有参考价值。