利用双光学参量振荡器结构输出4.3μm激光方案

鉴于中红外激光的重要应用价值,提出了分别用2.1μm和2.7μm激光泵浦ZnGeP2(ZGP)光学参数振荡器(OPO),采用不同相位匹配方式输出4.3μm的激光方案,计算并比较了匹配角、走离角、有效非线性系数、泵浦光的允许线宽、允许发散角、参量输出光的线宽以及ZGP对泵浦光的吸收系数等,确定最佳方案为利用1.06μm激光泵浦内腔式KTP OPO输出的2.7μm激光作为泵浦源,采用第Ⅱ类匹配方式泵浦ZGP OPO输出4.3μm激光,该方案克服了传统方案的不足,并给出了实验装置图,选择了合适的实验参数,计算了相应参数对ZGP OPO阈值的影响。2.7μm初步实验结果表明:此方案切实可行,为下一步4.3μm激光输出实验奠定了基础。

环形腔2.05μm单谐振KTP晶体光参量振荡器研究

针对大气CO_2浓度探测差分吸收激光雷达的应用需求,采用稳定环形腔和模式匹配设计,搭建了一套单纵模1 064nm激光泵浦的单谐振KTP晶体光参量振荡器,获得高斜率转换效率、基横模的2.05μm波长纳秒激光脉冲输出.在8字形环形行波稳定腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体以走离补偿方式放置,在20Hz重复频率下,当泵浦单脉冲能量达到11mJ时,获得了单脉冲能量为2.4mJ的2.05μm信号光输出,脉宽约24ns,斜率效率达到53%.2.05μm信号光光束质量因子在x、y方向分别为1.3和1.2.

3-5μm光学参量振荡器研究进展及其应用

3-5μm波段中红外激光在医疗、环保、军事等领域有着广泛的应用。固体激光器泵浦的光参量振荡器（OPO）是目前获得3-5μm激光的常用方式, 是激光器领域研究的热点, 国外已有报道采用ZGP-OPO方式获得27.1W的3-5μm激光。介绍了OPO获得3-5μm激光的技术途径, 以及中红外OPO的研究进展和在各个领域的应用。

3～5μm中红外光学参量振荡器国内外发展状况研究

随着一批新型优质非线性光学晶体的发明、生长成熟、广泛应用以及非线性光学频率变换和可调谐光学技术的飞速发展，由光学参量振荡器实现的宽频可调谐激光已显示出重大的应用价值，尤其在现有激光器输出波长不能涵盖而在军事上具有较高应用价值的3-5μm这一中红外波段的光源，国内外需求紧迫。文章主要从中红外非线性材料的光学性能、泵浦波长、输出波长、输出功率、转换效率和光束质量等方面介绍了国内外3-5μmOPO的研究状况，对国内中红外3-5μm激光的发展具有重要的指导意义。

中红外脉冲KTA光参量振荡器实验研究

对3~5 m中红外脉冲KTA光参量振荡器（KTA-OPO）进行了理论及实验研究,对影响转换效率的因素进行了深入分析和系统优化。采用单灯双棒、电光调Q的1.064 m Nd∶YAG激光器非共线泵浦外腔非临界相位匹配（NCPM）KTA-OPO,当重复频率1~25 Hz、泵浦能量120 mJ时,获得波长3.475μm、单脉冲能量〉17 mJ的闲频光输出,最大光光转换效率为14.3%。

中红外光参量振荡器的最新进展

3μm至5μm中红外激光在光谱学、遥感、医疗、环保及军事等诸多领域都有重要的应用价值和前景。光学参量振荡器（optical parametric oscillator,OPO）作为一种可调谐、高相干光源,可以实现3μm至5μm波长中红外输出。文中简要介绍了光参量振荡器中具有代表性的两种：ZnGeP2-OPO以及PPLN-OPO的最新研究进展,并对光参量振荡器的总体发展趋势进行了展望。

2μm激光器国内外发展状况研究

2μm激光可通过Tm，H0双掺固体激光器、单掺Tm固体激光器、单掺Ho固体激光器、光纤激光器、光学参量振荡器等五类激光器来获得。本文从激光器类型、激光器参数、输出性能等方面全面详细地研究了国内外2μm激光器的发展状况，对国内2ixm激光器和中波3～5μm激光的发展具有重要的指导意义。

新型非临界相位匹配KTA-OPO 2μm激光器

首次提出了一种基于非临界相位匹配KTA光参量振荡的新型2μm脉冲激光技术。采用激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.3μm振荡,腔内泵浦非临界相位匹配切割的KTA晶体,初步实现了超过1W的2.1μm波段激光输出,光光转化效率10%,脉宽3.4ns(30kHz)。相对于其他方式获得的2μm波段激光,具有脉宽窄、峰值高、谱线纯等优点,是一种获得2μm波段激光的有效新途径。

KTP OPO产生2.7μm波段高峰值功率激光实验研究

通过1 064 nm激光泵浦KTP晶体光参量振荡(OPO)技术获得了高峰值功率2.7μm波段激光输出,对实验结果开展了详细的分析。泵浦源为电光调Q Nd:YAG激光器,光参量振荡器谐振腔采用单谐振结构,将两块相同的KTP晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTP晶体按?=0°,θ=62°切割以获得波长2.7μm波段激光输出,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以利用较大的非线性系数。在泵浦能量为89 m J,脉宽10 ns的条件下,获得脉冲能量7.5 m J,波长2.67μm,脉宽8.5 ns的激光输出。

520nm泵浦780nm+1560nm双共振光学参量振荡器

我们在实验中演示了520nm单频绿光泵浦的基于周期极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体的780nm+1560nm双共振光参量振荡器,高效制备780nm+1 560nm连续可调谐双色下转换光场。该参量振荡器可输出93.3 mW的1 560nm单频激光和44.6mW的780nm单频激光。通过改变PPKTP晶体的温度所得到的波长粗调范围为:信号光1 529.81nm^1 573.83nm(~44nm),闲置光788.26nm^777.20nm(~11nm);通过连续调谐520nm泵浦激光频率初步得到的闲置光在780.24nm(铷原子D2线)处频率连续调谐范围约1.6GHz。

2μm波段激光器的发展状况

讨论了产生2μm激光的两种方式,结合最新的相关文献分别对直接泵浦的2μm全固态激光器和2μm光学参量振荡器(OPO)的发展状况进行了详细的论述,并指出了2μm激光的应用前景。

高效率内腔式2μm简并光学参量振荡器

报道了一种高效率的2μm光学参量振荡器.利用1.064μm声光调Q Nd:YVO4激光器抽运基于氧化镁掺杂周期性极化铌酸锂的内腔式光学参量振荡器,在简并状态实现了稳定高效的2μm激光输出.当808 nm激光二极管抽运功率为20 W,Q开关工作频率为15 k Hz时,产生了平均功率为3.5 W、脉冲宽度为1.4 ns的2μm激光,光-光转换效率为17.5%,斜效率为25%.据我们所知,该转换效率在2μm波段内腔式光学参量振荡器中是最高的.

ZnGeP_2 OPO产生4.3μm波段窄线宽激光实验研究

为了设计4. 3μm波段大功率窄线宽中红外激光器,开展了2. 7μm激光抽运ZnGeP_2晶体光参量振荡(Optical Parametric Oscillation,OPO)技术产生4. 3μm波段窄线宽激光实验研究,对实验结果开展了详细的分析。抽运源为1064 nm抽运的KTiOPO_4OPO激光器输出的2. 7μm波段参量激光,KTiOPO_4OPO采用单谐振结构,将两块相同的KTiOPO_4晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTiOPO_4晶体按Ф=0°、θ=62°切割以获得波长2. 7μm波段激光输出,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以利用较大的非线性系数。ZnGeP_2OPO采用单谐振结构,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以获得窄线宽输出,ZnGeP_2晶体按Ф=0°、θ=68°切割以获得波长4. 3μm波段激光输出。在抽运光波长2. 7μm,脉冲能量为7. 5 m J,脉宽8. 6 ns的条件下,获得脉冲能量2. 12 m J,线宽30 nm,脉宽8. 7 ns的4. 26μm激光输出,光-光转换效率约为28. 3%,斜效率约为32. 6%,水平和垂直方向的光束质量M^2分别为6. 2和13. 5。

2.05μm单谐振纳秒脉冲光参量振荡器特性研究

报道了1064nm单频激光抽运的KTP晶体外腔单谐振光参量振荡器(OPO),获得了波长为2.05μm的纳秒激光脉冲输出。在平-平腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体按走离补偿方式放置,在400 Hz重复频率下,抽运单脉冲能量达到5mJ时获得了单脉冲能量为0.9mJ的2.05μm信号光输出,其脉宽约为3.7ns,对应抽运光-信号光转换效率约为18%,光束质量因子M^2在x、y方向分别为2.08、3.03。

利用单共振光学参量振荡器产生1.5μm连续单频激光

报道了利用高功率全固态连续单频1.06μm激光器,抽运由准相位匹配晶体构成的单共振光学参量振荡器(SRO),产生光束质量接近衍射极限的1.5μm连续单频激光的实验研究。实验获得了输出功率为3.2W的连续单频1.5μm激光,光光转换效率达40%,SRO的阈值抽运功率仅为2.5W。当把SRO腔长主动锁定到共焦法布里-珀罗(F-P)腔的共振峰上,信号光的频率稳定性优于3MHz(1min)、功率稳定性优于±0.5%(15min)。该系统的激光波长位于量子态传输波段,可用于研究实用化量子信息处理系统。

高功率腔内双共振2μm光参量振荡器特性研究

报道了一种稳定的高功率双共振2μm光参量振荡器(OPO).该OPO使用调Q的线偏振全固态Nd∶YAG激光器作为抽运源,利用双棒串接补偿热致双折射和双Q开关正交放置技术提高了抽运源的输出功率和光束质量,通过腔内抽运单块KTP晶体实现了稳定的高功率2μm激光输出.在调Q频率为5kHz时,得到了29.5W的2μm激光输出.研究了OPO输出功率同KTP晶体温度和声光Q调制频率的关系,并测量了在29W时2μm激光的功率稳定性.在1h内该OPO的功率起伏小于1.4%.

PPMgLN用于光参量振荡实现低阈值2μm激光

报道了使用MgO掺杂摩尔分数为5%的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)的高重复频率、低阈值的2μm激光器。理论计算了1.064μm激光抽运PPMgLN时,极化周期与温度的对应关系。实验对比了双极化周期PPMgLN晶体(极化周期分别为32.2μm和32μm)的转换效率。重点对转换效率较高的极化周期(32μm)进行了振荡阈值的实验分析。在满足转换效率不低于40%的前提下,实现了振荡阈值为0.046MW/cm2、近简并波长(信号光波长2.05μm、闲频光波长2.236μm)的激光输出。

百毫焦腔内KTP光参量振荡2μm脉冲激光器

报道了一台高单脉冲能量的光参量振荡(OPO)2μm固体激光器。采用电光调Q,Nd∶YAG激光器输出的1064 nm激光,抽运腔内两块光轴方向相向放置的KTP晶体,通过双谐振光参量振荡(DROPO)技术获得2μm激光输出。OPO谐振腔由2μm反射镜、两块走离补偿的KTP晶体和2μm输出镜组成。KTP晶体尺寸为8 mm×8 mm×15 mm,切割角θ=53°,φ=0°。OPO采用Ⅱ类相位匹配(o→o+e)。当激光二极管单脉冲能量为1.02 J,电光Q开关频率为30 Hz时,获得了单脉冲能量107 mJ的简并波长2.1μm激光输出,808 nm激光二极管到2.1μm光光转换效率为10.5%,光束质量因子分别为M2x=2.38,M2y=1.56。

脉冲式2μm KTiOAsO_4光参变振荡器

为了验证KTiOAsO4(KTA)晶体用于光参变振荡产生2μm激光的可行性,设计了脉冲式2μm KTA光参变振荡器,采用θ=49°切割的KTA晶体作为光参变振荡晶体,实现了2μm激光的输出;计算了该系统在双谐振情况下的起振阈值,在实验中测得输出的信号光、闲频光波长在2.16μm和2.09μm附近,与理论计算基本吻合,并测量了脉冲宽度。同时选用了对信闲光透过率分别为60%、70%、90%的镜片作为光参变振荡器(OPO)输出镜,测得了三种情况下的输出能量及电光效率的数值;测得了在380 V电压下,输出镜透过率一定时输出能量与光参变振荡器腔长之间的关系曲线,从而验证了KTA晶体用于光参变振荡产生2μm激光的可行性,为下一步的研究工作打下了基础。

音频段1.34μm压缩态光场的实验制备

音频段压缩态光场是进行连续变量量子精密测量重要的量子资源.本文利用自制的低噪声连续单频671 nm/1.34μm双波长激光器作为抽运源,抽运基于周期极化磷酸氧钛钾晶体的简并光学参量振荡器,进行了光通信波段1.34μm连续变量音频段真空压缩态光场的实验制备.当简并光学参量振荡器运转于阈值以下参量反放大状态时,抽运光场功率为95 mW,本地振荡光功率为60μW时,在分析频率8—100 k Hz范围内研制出1.34μm真空压缩态光场.在分析频率36 k Hz处,压缩态光场的最大压缩度达5.0 d B;在音频频率8k Hz处,压缩态光场的压缩度达3.0 d B.音频段1.34μm压缩态光场可用于实现基于光纤的量子精密测量.