基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时,1064 nm基频光与3.4μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M 2为2.01.

高转换效率1.47μm PPLN光参量振荡器

提出一种基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的高转换效率人眼安全光参量振荡器(OPO),使用Nd∶YVO4声光调Q激光器作为泵浦源,对信号光单谐振结构PPLN-OPO激光的输出特性进行理论分析和实验研究。结果表明:通过温度调谐的方式,实现了1.47~1.51μm信号光连续变化输出;在泵浦光输入功率为3.1 W时获得了最大光-光转换效率,为27.42%;在泵浦光脉冲宽度为64.3 ns、泵浦光输入功率为5.4 W、重复频率为30 kHz、PPLN晶体温度为30℃时,获得了脉冲宽度为18.74 ns、最大平均输出功率为1.06 W的1.47μm人眼安全激光输出。

高光束质量闲频光谐振中红外MgO:PPLN光参量振荡器

报道了采用纳秒脉冲激光器泵浦基于掺杂氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体的高光束质量、闲频光谐振中红外光参量振荡器。通过选取曲率半径为200 mm的凹面输入镜和平面输出镜来建立平凹腔,实现了高光束质量的近-中红外激光输出。当输入的最大泵浦能量为21 mJ时,输出信号光和闲频光的最大能量分别为3.2 mJ和1.12 mJ,对应信号光和闲频光的斜效率分别为24%和9%。通过在25~200℃范围内改变MgO:PPLN晶体温度,实现信号光波长1.505~1.566μm和闲频光波长3.318~3.628μm的激光调谐输出。由于闲频光单谐振的光参量振荡器具有较大的衍射损耗和光束发散角,可以提高输出闲频光的光束质量。采用刀口法测量得到中红外激光在两个正交方向的光束质量因子分别为M_(x)^(2)≈1.2和M_(y)^(2)≈1.2。

窄线宽1064 nm光纤激光泵浦高效率中红外3.8μm MgO:PPLN光参量振荡器

采用放大1064 nm掺镱光纤激光器作为泵浦源,实现了中红外3.8μm MgO:PPLN光参量振荡(OPO)激光输出。在泵浦源中,采用分布式反馈激光器(DFB)作为种子源来实现光纤激光窄线宽的调制,实现线宽2.5 nm到0.1 nm的压缩,最大平均输出功率可达40 W。进一步对不同泵浦线宽条件下中红外3.8μm MgO:PPLN OPO激光进行研究,最终在泵浦功率为18.1 W、线宽为0.1 nm、重频为1 MHz、脉宽为2 ns时,获得了最高平均输出功率为2.06 W的3822.5 nm激光输出,光-光转换效率为11.38%,光束质量为M2=2.34,提高了窄线宽泵浦对中红外MgO:PPLN OPO激光输出效率。

可调谐PPLN中红外光参量振荡器失调特性

通过对晶体进行周期调谐,实现了中红外参量光输出,在此基础上研究了晶体移动、腔镜偏转等对失调特性的影响。结果表明:由于PPLN通道的小尺寸波导特性和参量振荡特性,其失调特性不同于常规激光器。PPLN晶体沿不同轴移动的功率变化曲线有不同的特点,沿x轴移动的失调容限大于沿y轴移动的失调容限;腔镜的失调容限与腔镜偏转方向有关,腔镜横向偏转的失调容限大于纵向偏转的失调容限;PPLN晶体温度和通道对失调容限几乎没有影响。

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。

板条放大器同步泵浦的宽调谐MgO:PPLN中红外光参量振荡器（英文）

搭建了Nd：YVO4／SESAM锁模激光器，采用LDA泵浦的Innoslab对其进行功率放大，最后同步泵浦MgO：PPLN实现了宽调谐皮秒中红外光参量运转。通过改变MgO：PPLN的温度和通道，实现了信号光1415-1557 nm、闲频光3362-4290 nm范围的宽调谐输出，其中最高的光光转换效率为17．5％。同步泵浦功率为16 W，脉冲重复频率为116．9 MHz时，同时获得1．33 W的1518 nm信号光和1．26 W的3558 nm闲频光输出。

光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器

为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器(OPO),泵浦源为基于主振荡功率放大(MOPA)结构的线偏振掺Yb光纤激光器(YDFL)。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。

基于MgO:PPLN晶体的中红外光参量振荡器的数值计算与分析

本文计算分析了基于准相位匹配技术的光参量振荡器的输出波长,其中振荡器所用的非线性晶体是极化周期为26-31μm(每个极化周期之间间隔为0.5μm)的MgO:PPLN晶体,晶体温度控制在40-200°C范围内,振荡器的泵浦波长为1.064μm。计算出输出波长为1.355-1.735μm(信号光范围)和2.75-4.948μm(闲频光范围),并分析了在该振荡器中极化周期、晶体温度和输出波长之间的关系。

利用MgO-PPLN实现同步泵浦的飞秒光参量振荡器

介绍了由锁模钛宝石激光器同步泵浦的飞秒光参量振荡器,所用的非线性晶体为掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体(MgO-PPLN)。通过改变泵浦光的中心波长和OPO腔长,信号光的调谐范围为1.1～1.3μm。当泵浦激光的功率为900 mW时,在1 225 nm处获得最大的输出信号光功率为130 mW,对应着22.1%的光子转换效率。利用强度自相关的方法测得信号光的脉冲宽度为167 fs。

小型化高光束质量MgO:PPLN中红外光参量振荡器

为满足中红外激光的工程应用需求,研制了基于MgO:PPLN晶体的小型化高光束质量中红外光参量振荡器(MgO:PPLN-OPO)。泵浦源采用声光调Q Nd:YVO4激光器,通过泵浦MgO:PPLN晶体,获得了高效率、高峰值功率中红外激光输出,在MgO:PPLN-OPO谐振腔中加入光阑,有效提高了中红外激光光束质量,整个激光器采用热电制冷与风冷相结合的散热方式,实现了激光器的小型化。实验结果表明:采用无水冷的声光调Q Nd:YVO4激光器能够实现最高9.3 W的1.064μm脉冲激光输出,光光转换效率为27.2%,峰值功率可达~27.5 kW;在Nd:YVO4激光器泵浦下,MgO:PPLNOPO实现了3.765μm脉冲激光输出,在谐振腔中加入光阑后,MgO:PPLN-OPO的最高输出功率由1.20 W略降至1.08 W,但光束质量有明显提高,Mx2和My2因子分别从1.89和1.98优化至1.20和1.29,中红外激光脉冲宽度为8.4 ns,峰值功率达到~4.3 kW。

紧凑型MgO:PPLN宽波段可调谐连续光参量振荡器

报道了基于掺MgO周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体的可调谐连续光参量振荡器。该光参量振荡激光器采用了多周期可调谐的MgO:PPLN作为非线性光学晶体,Nd:YVO_4为激光晶体的紧凑型半导体激光端面抽运直线腔系统。实验中采用的MgO:PPLN晶体包含28.5～31.5μm之间的7个极化周期,相邻极化周期的间隔为0.5μm。通过调节7个极化周期实现信号光波长1.43～1.67μm和闲频光波长2.93～4.16μm的激光调谐输出。对同一温度下不同极化周期对应的输出波长进行理论计算,与实验结果符合较好。对比分析了输出功率随着不同极化周期和抽运功率的变化关系。当半导体激光入射抽运功率为15.4 W,在31μm极化周期和35℃的控制温度下,最高获得了2.94 W的1 595 nm信号光和1.45 W的3 190 nm闲频光,对应的光光转换效率达28.5%。

MgO:PPLN中红外光参量振荡器的闲频光纵模特性研究

文中介绍了一种纳秒脉冲端面泵浦MgO:PPLN外腔光参量振荡器。基频光采用激光二极管泵浦的声光调Q Nd:YVO_(4)纳秒激光器,在声光Q开关的工作重复频率为120 kHz时,实现脉宽8.1 ns、最高输出功率7.03 W的1.064μm激光输出。通过将基频光聚焦至MgO:PPLN晶体内,外腔泵浦得到了脉冲宽度为4.7 ns,输出功率0.7 W的3μm闲频光。基频光-闲频光转换效率为9.95%,将基频光与闲频光的时域波形图傅里叶变换后对比,观察到光参量振荡过程对闲频光高阶纵模的抑制现象。该研究对实现窄线宽低噪声的中红外激光具有一定的参考价值。

光纤激光泵浦外腔MgO:PPLN高效率3.4μm光参量振荡器研究

选用1 065 nm掺镱光纤激光泵浦外腔MgO:PPLN光参量振荡(OPO),实现高功率3.4μm中红外激光输出。以高稳定性的分布式反馈激光器(DFB)作为光纤激光脉冲的种子源以降低泵浦光光谱展宽。实验中,采用双路光纤激光泵浦MgO:PPLN-OPO,实验研究发现重频、脉宽的最佳匹配对系统的参量光功率提升有着显著的正向影响。在泵浦功率为25.03 W、重复频率100 kHz、脉宽200 ns条件下,获得最大输出功率为3.536 W的3.44μm的激光输出。对应脉冲宽度为128 ns,光光转换效率为14.12%。

高功率中红外MgO∶PPLN光参量振荡器

设计了一种高功率1.06μm激光泵浦单谐振中红外PPLN光参量振荡器并对其进行了研究,研究证明在MgO∶PPLN极化周期29.1μm,工作温度40℃时,采用工作频率10kHz、脉宽10ns、功率34W1.06μm激光进行泵浦,光参量振荡器输出3.81μm中红外波段激光,平均功率5.4 W,光光转换效率15.88%。研究结果可为设计和研究中红外激光光源提供参考。

高效率宽调谐扇形MgO:PPLN中红外光参量振荡器

3~5μm的中红外激光位于大气窗口,在环境监测、军事、医疗、遥感等诸多领域有着重要的应用。利用纳秒量级的1064 nm调Q激光器泵浦扇形掺氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN),设计了一种高效率、宽调谐纳秒中红外激光输出光学参量振荡器(Optical parametric oscillator,OPO)。通过降低泵浦光的重频,有效地减小了OPO的振荡阈值,在10 kHz的泵浦重频下,OPO阈值为0.4 W。在泵浦功率为4.68 W,晶体极化周期为30.47μm的条件下,获得了0.833 W的3.4μm中红外激光输出,对应的光光转换效率为17.8%。实验研究了不同极化周期下的输出波长,实验结果与理论模拟值较为吻合。通过横向移动MgO:PPLN晶体改变其极化周期,在31.05~28.8μm的调节范围内获得了1440.7~1607.0 nm的信号光及3171.1~4088.1 nm的闲频光输出,其中信号光的脉宽约为8.1 ns。

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%.

基于MgO:PPLN的高重频、高峰值功率中红外光参量振荡器

报道了一种基于周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体(MgO:PPLN)的高峰值功率、纳秒宽调谐中红外光参量振荡器(Optical parametric oscillation,OPO)。采用重复频率30~50 kHz、脉冲宽度小于4 ns的高光束质量1064 nm基频光泵浦基于极化周期为29μm MgO:PPLN的OPO,当MgO:PPLN温度为80℃时获得30 kHz、脉宽1.19 ns、峰值功率48.45 kW的3.93μm激光输出。在MgO:PPLN温度区间为50~200℃时,中红外调谐输出波长为3.77~3.96μm。根据实验结果分析讨论了不同重复频率下转换效率的特点、温度调谐特性与理论分析的一致性。

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。

基于MgO：APLN的1．57μm／3．84μm连续波内腔多光参量振荡器研究

报道了一种基于MgO:APLN实现1.57μm和3.84μm跨周期参量光连续输出的内腔抽运多光参量振荡器.采用1064 nm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构,综合考虑高功率抽运下谐振腔的热稳定性及多光参量振荡过程的光斑模式匹配,通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析,确定了最佳腔型参数.在此基础上,进一步研究了谐振参量光透过率对振荡阈值、抽运光下转换效率、输出功率稳定性的影响,最终实现了3.13 W的1.57μm和0.85 W的3.84μm参量光输出,对应斜效率为6.8%和1.9%,输出功率稳定性分别达到了1.8%和3%.