三镜直腔结构MgO∶PPLN高效连续光参量振荡器

为了优化MgO∶PPLN连续光参量振荡器(OPO)的输出特性,对三镜直腔结构的内腔式OPO系统进行腔结构设计,对其同时输出高效的信号光和闲频光进行研究。采用半导体激光端面抽运Nd∶YVO4晶体实现连续的1 064nm激光为基频光。对比分析了基频激光腔和OPO腔各腔镜分别采用平面镜或平凹镜的三种腔型结构的激光输出特性。基于30.5μm的极化周期和12.4W入射抽运功率时,获得了最高输出功率3.92W(信号光2.6W和闲频光1.32W),转化效率31.6%的激光输出,对应的信号光和闲频光的中心波长分别为1 549nm和3 394nm。结果表明三个腔镜均采用平凹镜时,可有效的压缩基频激光腔在MgO∶PPLN晶体上的光斑,提升基频激光的功率密度,而且基频激光腔和OPO腔的基模光斑在MgO∶PPLN晶体上更好的匹配,从而提升变频效率。

基于多周期MgO∶PPLN的内腔宽调谐连续中红外光参量振荡器

报道了一种内腔光参量振荡器,该器件通过改变多通道MgO∶PPLN极化晶体的极化周期和温度,可以快速实现3.2~4.1μm中红外参量光可调谐连续输出.采用1.064μm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构,考虑晶体热效应及宽范围调谐参量光振荡过程中光斑模式匹配,通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析,确定最佳腔型结构参数.基于该谐振腔结构,实验研究了多周期MgO∶PPLN晶体的温度和极化周期对参量光波长的影响,实验中克服了MgO∶PPLN晶体在3.8~4.1μm中红外波段较为严重的本征吸收以及量子亏损导致的效率降低问题,获得2.78~4.18μm中红外激光连续调谐输出,调谐范围达1.399μm.在3.2μm、3.5μm、3.8μm、4.1μm四个典型波长下实现了参量光输出,功率分别为1.72W、1.39W、0.79W和0.442W,对应转化效率分别为7.17%、5.4%、3.1和1.84%.

主被动双调Q内腔MgO∶PPLN中红外光参量振荡器

3~5μm波段的窄脉冲高峰值功率的中红外激光在激光雷达、大气环境检测等领域中的实际应用具有重要的研究价值。报道了一种基于声光Q开关和Cr^(4+)∶YAG可饱和吸收体的双调Q泵浦的内腔MgO∶PPLN晶体3.8μm光参量振荡器(OPO)。开展了声光调Q激光器和双调Q激光器泵浦的两种内腔光参量振荡器(IOPO)的实验,当泵浦功率为18.41 W、重复频率为40 kHz时,声光调Q的IOPO输出了脉冲宽度为9.50 ns、峰值功率为1.29 kW的3.8μm闲频光。当泵浦功率为18.41 W,重复频率为40 kHz,插入的Cr^(4+)∶YAG被动Q晶体的小信号透过率为92.67%时,双调Q的IOPO输出了脉冲宽度为6.43 ns、峰值功率为1.48 kW的3.8μm闲频光。实验表明,相较于声光调Q,双调Q内腔OPO输出的闲频光脉冲宽度压缩了32.3%,峰值功率提升了14.7%。同时闲频光的光束质量得到了改善,其横向光束质量因子(M_(x)^(2))和纵向光束质量因子(M_(y)^(2))分别为1.98和2.05。研究结果为窄脉冲宽度、高峰值功率的高质量中红外光源的研发提供了参考。

kHz、mJ量级的可调谐MgO∶PPLN中红外光参量振荡器

3~5μm中红外波段激光在大气中具有较高的透过率,因此被广泛应用于光电对抗等领域。报道了基于掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的kHz、mJ量级的中红外光学参量振荡器(OPO)。采用纳秒脉冲1064 nm激光泵浦基于多周期MgO∶PPLN晶体的OPO,OPO采用泵浦双通单谐振平凹腔结构。中红外激光的重复频率为1 kHz,4.08μm处输出的最高单脉冲能量达到1.041 mJ。最高光-光转换效率为16.8%,斜效率为19.3%,中红外激光脉宽约为9.53 ns。在最高能量输出时,OPO运转30 min时输出功率的均方根(RMS)为0.24%。通过温度-极化周期结合的调谐方式,OPO在3.49~4.18μm的较宽范围内都能够保持0.9 W以上平坦的高能量输出。在极化周期27.5~29.6μm以及温度25~200℃的调节范围内,闲频光波长的调谐范围为3.49~4.48μm。实现了重复频率为kHz量级、单脉冲能量为mJ量级的可调谐中红外输出,其在光电对抗领域具有应用价值。

可调谐Nd:YVO_4/MgO:PPLN连续中红外光学参量振荡器(英文)

报道了一种基于Nd∶YVO4/MgO∶PPLN的高效连续单谐振连续中红外光学参量器.采用LD泵浦的输出波长为1 064nm的连续Nd∶YVO4激光器作为入射光,经过MgO∶PPLN晶体进行非线性频率转换.理论分析了非线性晶体的周期、温度对光学参量振荡量输出波长的影响.提出采用紧凑的平平腔结构,利用多周期的MgO∶PPLN晶体(29.52～31.59μm),产生宽带可调谐的中红外激光,其信号光调谐范围为1.48～1.63μm;闲频光调谐范围为3.0～3.8μm.结果表明:在MgO∶PPLN的极化周期为30.5μm,温度为100℃的条件下,当808nm泵浦光功率为8.06W时,获得最高760mW的信号光和360mW的闲频光输出,对应光光转换效率为13.9%.

基于MgO掺杂LiNbO_3的高功率2μm光参量振荡器

采用1μm激光泵浦周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器(Mg O:PPLN OPO),实现了高功率2μm近红外激光输出.利用Nd:YVO_4激光器产生的1μm激光泵浦Mg O:PPLN OPO,在泵浦功率为7.2 W时,获得了5.3 W的2μm激光输出,转换效率为74%.泵浦源改用Nd:YAG激光器,并对其进行优化设计,提高了Nd:YAG激光器的输出功率和光束质量,用其泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为25 W时,获得了9.5 W的2μm激光输出.

中红外光学参量振荡器技术进展

35μm中红外激光器在环境污染检测、医疗、工业等领域具有重要的应用价值。本文总结了基于ZnGeP2、MgO∶PPLN晶体的光参量振荡器（OPO）的国内外发展现状,分析了其各自不同结构系统设计的优势和发展前景。指出高功率、小体积、轻重量的光学参量振荡器是未来重要发展方向,发展的技术核心是生长更大尺寸的中红外激光晶体以及研制更高性能指标的OPO泵浦源,并对中红外激光器的发展趋势进行了展望。

小型化宽调谐MgO:PPLN中红外纳秒光参量振荡器

基于光学超晶格的光参量振荡技术是产生2~5μm中红外光源的有效途径,在大气环境监测、医疗诊断、精密光谱分析、光电对抗等领域具有重要的应用价值。针对小型化中红外激光器应用需求,开展了结构紧凑、高效率、宽调谐的纳秒光纤激光泵浦的周期极化掺镁铌酸锂光学超晶格(MgO∶PPLN)光参量振荡器(OPO)的研究。采用1.06μm纳秒光纤激光泵浦多周期(29~31.6μm)MgO∶PPLN晶体,结合周期和温度调谐,实现了闲频光2.37~4.01μm连续调谐中红外激光输出。当泵浦功率为9.95 W时,2.37~3.75μm平均输出功率均大于1.7 W,其中3.4μm平均输出功率最大,相应的功率和光光转化效率分别为3.68 W和37%。重点讨论了在2.4、2.7、3.8和4.0μm处的中红外激光输出特性,最大平均输出功率可分别达到2.87、2.45、1.87和1.22 W,相应的光光转化效率分别为17.2%、19.8%、11.2%和8.6%。本文的研究结果为小型化宽调谐中红外激光器的研发提供了重要的实验依据。

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.

增益介质位置对腔外倍频效率的影响

采用MgO掺杂的周期性极化铌酸锂晶体作为非线性晶体,搭建了线性平-凹腔结构的外腔式倍频系统,分析了增益介质和输入耦合镜之间的距离对二次谐波转换效率的影响。实验中,使用光纤耦合二极管泵浦Nd:YVO_4激光器作为基频光源,通过改变增益介质和输入耦合镜的间距,测量了激光器的纵模数量、锁模脉冲稳定性、基频光线宽以及光-光转换效率。实验结果显示,增加增益介质和输入耦合镜之间的距离,可以在一定程度上提升自锁模脉冲的稳定性并有效减小基频光线宽。当泵浦功率较高时,适当增加该间距可以有效提升二次谐波转换效率。

3阶非线性效应对飞秒脉冲在掺镁铌酸锂晶体中时域延迟的影响分析

将3阶非线性效应引入至基于电光效应控制的超短脉冲群速度理论模拟研究:当改变输入光强、操作温度、波矢失配、极化周期以及横向直流电场时,2阶和3阶非线性效应的共同作用对超短脉冲在掺镁铌酸锂晶体中传播群速度的影响要明显大于仅考虑2阶非线性效应的作用效果.3阶非线性的引入进一步完善了基于块状晶体电光效应的偏振耦合效应,实现"慢光"方案的理论指导意义.

太赫兹波参量振荡器研究进展

基于参量振荡技术的太赫兹波源是得到可调谐太赫兹波的重要器件,它在安全检查、生物传感、医学诊断、半导体器件检测和质量控制等领域具有重要的应用。从非线性晶体材料特性、谐振腔结构、太赫兹波耦合输出方式、频率调谐方式和线宽控制方法等方面总结了国内外太赫兹参量振荡技术的实验与理论研究情况。对级联太赫兹波参量振荡过程在连续、脉冲和超短脉冲运转方式的研究现状进行了回顾。基于太赫兹参量振荡技术研究现状提出其未来的一些研究方向。随着光纤激光器等技术的发展和周期性极化晶体等材料性能的进一步提高,太赫兹参量振荡器将朝着更加高效化、小型化、实用化、易于操作携带的方向发展,并在其应用领域发挥越来越重要的作用。

采用铷原子射频频率调制光谱与调制转移光谱对1560nm激光经波导倍频至780nm进行稳频的比较

采用射频频率调制光谱（RF－FMS）和调制转移光谱（MTS）将1560 rim分布反馈激光器经MgO：PPLN波导高效倍频后锁定于^87Rb原子D2线超精细跃迁。比较了两种方法的原理、谱线以及锁频结果。激光器自由运转30 min的典型频率起伏为8～10 MHz，采用RF—FMS和MTS锁频30 min的频率起伏均方根分别为±135 kHz和±85 kHz，这主要是由于后者的信噪比高，谱线完全无背景。采用MTS方案，搭建了一套结构紧凑、性能稳定的1．5μm光纤通信波段激光稳频系统。