基于MgO:PPLN晶体的1554.8nm倍频器

为满足风云四号气象卫星搭载的闪电成像仪图像定位精度检验的光源需求,设计了一台基于两级主振荡功率放大器结构(MOPA)和掺氧化镁的周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体倍频技术,中心波长为777.4 nm,连续输出功率为1.5 W的激光器。采用反向940 nm off-peak泵浦方式较好地抑制了光放大器中自激放大辐射(ASE)和受激布里渊散射(SBS)效应,主放大器光-光转换效率达37.2%,获得了输出光功率为15 W,信噪比为59.6 dB,线宽为323.4 kHz,相对强度噪声为-145 dBc/Hz的单频窄线宽激光。在理论分析所用MgO:PPLN晶体倍频效率、温度调谐带宽以及可接收的波长带宽基础上,采用单通倍频方式获得了功率为1.5 W的777.4 nm连续光。

准相位匹配LiNbO_3波导全光波长变换的理论研究

对周期性极化LiNbO3(PPLN)光波导实现准相位匹配全光波长变换进行了理论研究 ,得出了提高准相位匹配和全频光波长变换效率的有效途径 ,为准相位匹配全光波长变换器的研制提供了理论指导 .

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体周期极化特性研究

采用汽相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,系统研究了晶体中的 [Li]/ [Nb]比含量对其畴极化电场的影响 .实验结果表明 :随着晶体中 [Li]/ [Nb]比的提高 ,畴极化反转电场呈明显下降趋势 ,使用近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,我们在 3.5± 0 .1kV/mm大小的外加极化电场条件下 ,成功地实现了 1.0mm厚度的周期极化畴反转 .我们用铌酸锂晶体的缺陷模型对实验结果给出了合理的解释 .

11.2W中红外3.8μm激光器

报道了采用1064nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配技术实现3.8μm激光输出的实验结果。抽运源为二极管激光连续抽运Nd:YAG晶体声光调Q1μm激光器,PPMgLN晶体(MgO掺杂浓度5mol%)单谐振光参量振荡技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4pm/V)。在1064nm激光抽运功率94W,声光Q开关工作频率8kHz的条件下,获得了平均功率11.2W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.5%,对应闲频波长1.47μm激光输出功率约28W。3.8μm激光水平方向和垂直方向光束质量M2因子分别为2.01和5.78。

基于PPLN的中红外CW QPM-0P0技术发展综述

光学参量振荡器(OPO)是利用非线性晶体的混频特性实现频率变换器件,是获得可调谐相干光的有效途径之一。准相位匹配(QPM)OPO产生的红外波段光在红外军事对抗、大气环境监测、医学、特殊环境远距离监控以及光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值。而连续(CW)周期性极化铌酸锂(PPLN)OPO是3—5μm中红外大功率连续激光源的最佳选择。本文阐述了QPM技术的原理和特点,综述了中红外CWOPO的发展状况,重点放在CWPPLNOPO技术的发展上,并指出了其发展趋势及应用前景。

周期极化铌酸锂THz波产生理论分析

首先采用光参量振荡的机理研究了THz波在准相位匹配媒质周期极化铌酸锂晶体中同向传播与反向传播情况下 ,以及THz波从晶体表面辐射产生的特性 ;其次研究了THz波的温度调谐特性、极化反转光栅周期调谐以及改变入射泵浦光与光栅波矢夹角的调谐特性 ;然后分析了THz波谱宽特性 ,给出解析表达式 ,并与实验结果进行了比较 ,证明理论分析结果与Y .S .Lee等人所给出的实验结果符合很好 ;最后分析了THz波的稳定性与温度、光栅周期。

周期极化KTP晶体光参量振荡特性研究

基于较新的Sellmeier方程 ,研究了周期极化钛氧磷酸钾 (KTiOPO4 简称KTP)晶体光参量振荡的容差特性 ,给出了极化反转光栅周期、晶体温度及泵浦光波长的调谐曲线和带宽的容差特性曲线 ,并与PPLN晶体作了比较

准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂490nm倍频连续输出

在室温下通过外加电场极化法 ,首次用较低的极化开关电场～ 5 .5kV/mm ,在厚为 1mm、长为 2 0mm、宽为 18mm的掺镁铌酸锂基片上成功的制备了周期为 4 .8～ 5 .2 μm的一阶准相位匹配倍频光学微结构 ;并在室温下 ,以波长为 980nm的半导体激光器为基频光源 ,对所研制的微结构样品进行倍频通光实验 ,在入射基频光为 80 0mW时 ,产生约 4 0mW的 4 90nm的倍频光 ,其对应转换效率为 5 % 。

周期极化近化学计量掺镁铌酸锂晶体倍频研究

采用气相输运平衡技术 ,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理 ,并检验了其抗光折变性能。实验结果表明 ,掺摩尔分数为 2 %的镁的近化学计量铌酸锂晶体 ,光折变阈值比同成分晶体提高了 4个量级。通过施加 4 .5kV/mm的脉冲电场 ,在上述 1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为 6 .8μm的均匀畴结构。采用声光调QNd∶YAG激光器作抽运光源 ,基频光波波长为 1.0 6 4 μm ,平均输入功率为 2 30mW ,在室温条件下 ,得到波长为0 .5 32 μm,输出功率为 2 .8mW的倍频绿光输出 ,倍频转换效率为 1.2 2 %。

掺镁铌酸锂微结构多周期调谐光学参量振荡器

从傅里叶展开三波耦合波方程出发,对准相位匹配光学参量振荡进行了初步的理论分析,同时对准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡进行了实验研究。通过改变微结构周期,实现了信号光从1.45～1.72μm的输出,最小阈值为30μJ。在温度30℃,抽运功率为300 mW,最大信号光输出功率为56 mW,斜率效率达18.7%。由于掺镁铌酸锂微结构抗光损伤性能显著提高,无需在高温下进行运转,使得掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡器在常温条件下实现连续运转成为可能。与同成份铌酸锂微结构参量振荡器相比,结构更加紧凑,易于实现小型化。

基于周期性极化铌酸锂的波长可调谐光参量振荡器(英文)

本文报导了基于周期性极化铌酸锂 (PPLN)波长调谐准相位匹配 (QPM)的光学参量振荡器 ,该光学振荡器是由一个声光Q开关连续二极管泵浦的Nd :YVO4激光器所泵浦。采用温度、角度和周期调谐就能获得宽的波长调谐输出。论文对这几种调谐方式进行了分析比较 ,这对于实现宽波长、快速、连续调谐相干光源是有益的。

宽波段连续调谐全固态CW PPMgLN光学参量振荡器

利用半导体激光泵浦输出1064 nm波长的全固态连续Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用周期调谐和温度调谐组合调谐技术,对基于掺氧化镁周期性极化铌酸锂晶体(MgO:LiNbO3,PPMgLN)准相位匹配(QPM)的全固态连续波(CW)光学参量振荡器(OPO)宽波段无分立连续调谐输出特性进行研究。实验采用连续工作模式和外腔结构,基于多周期PPMgLN晶体的30.2,30.4和30.6μm周期,在改变晶体的极化周期的基础上,同时在30～100℃范围内调节晶体工作温度。实验结果表明:CW PPMgLN OPO的泵浦阈值仅为0.22W;不同极化周期需要的温度调谐范围不同;信号光在1 559.8～1 597.2 nm近红外波段和闲频光在3187.3～3 347.3 nm中红外波段连续调谐输出。实现了外腔式全固态CW OPO在信号光和闲频光波段的无分立连续调谐输出。

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PPMgLN晶体低阈值宽调谐红外光参量振荡研究

对基于多周期极化掺镁铌酸锂晶体（PPMgLN）的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器（QPM—OPO）进行了实验研究．以输出波长为1．064μm的声光调Q Nd：YAG固体激光器作为基频泵浦源对周期为29—31．5μm的多周期掺镁（5mol％）铌酸锂极化光栅进行了光学参量振荡温度、周期调谐实验，光参量振荡阈值功率仅为45mW（重复频率1kHz）．通过温度调谐（20～180℃）与周期调谐（29．0—31．0μm）相结合，实现了调谐范围为1445～1685nm的信号光稳定输出。

基于高品质PPMgLN器件的中红外光参量振荡器

介绍了一种基于高品质周期畴极化反转掺镁铌酸锂晶体的高效可调谐中红外固体激光器——光参量振荡器的研制情况。该晶体长40mm、厚1mm,采用高压电脉冲触发技术制作,其中氧化镁掺杂浓度为6mol%。光参量振荡器采用双向单共振结构,泵浦源为工作波长在1.064μm、线偏振的声光调Q掺钕钒酸钇激光器。当输入泵浦功率为10.6W时,光参量振荡器输出功率为4.8W,信号光的调谐范围为1.4～1.8μm,闲散光的调谐范围为2.7～4.4μm,光光转换效率大于44%。由于该类激光器的极高转换效率和方便灵活的调谐能力,非常适合于作为中红外波段的激光光源,用于各类光电对抗、激光探空雷达、大气激光雷达等系统。

铌酸锂晶体畴工程的研究及进展

利用准相位匹配技术,通过人为地在非线性晶体上制备出非线性系数的周期结构,来满足相位匹配条件,可以提高频率转换效率与扩大非线性晶体的应用波段范围,这是近年来光学非线性研究的重要发展方向。利用铌酸锂晶体畴工程制作极化周期结构,以实现准相位匹配技术是最为突出的例子。本文详细介绍了这一技术手段以及应用发展趋势。

差频中红外吸收光谱应用于油中溶解气体分析

高准确度、高灵敏度检测故障特征气体是基于油中溶解气体分析的变压器早期潜伏性故障诊断的关键。基于差频中红外及离轴腔增强吸收光谱技术,搭建了一个变压器油中溶解气体检测系统。以故障混合气体中浓度为0.5μL/L的C2H4为代表,验证了该系统的检测特性。选取1 583.0 nm信号源及1 063.8 nm抽运源,利用非线性光学周期极化铌酸锂晶体,结合准相位匹配技术,差频产生了3.245μm(对应C2H4的基频吸收线3 081.001 6 cm-1)的中红外相干光:最大输出功率为288μW,最大调谐范围为35 cm-1。气体压强100 Torr下,系统对于气体C2H4的最低吸收系数及检测下限分别为7.39×10-10 cm-1及0.014 4μL/L,很好地满足了变压器油中溶解乙烯检测极限值(0.5μL/L)的需要,分析和证明了气体压强对C2H4的吸收峰值、系统最低吸收系数及检测下限的影响。该研究结果为基于差频中红外吸收光谱的变压器油中溶解气体带电检测提供了理论依据和技术支撑。

高功率中红外3.8μm激光器

采用1.06μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂(PPMgLN)晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1%,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。

PPLN晶体实现2μm激光输出的理论分析

为了实现2μm激光输出,采用周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体用于光参变振荡(OPO)产生2μm激光的方法,从PPLN晶体的Sellmeier方程出发,考虑三波相互作用需满足的动量守恒和能量守恒条件,进行了理论分析和数值计算,得到在120℃时,PPLN晶体的极化周期为31.35μm的理论值;绘制出了输出波长与极化周期、输出波长与入射角的关系曲线;并从相位同步因子sinc2(ΔKl/2)出发,分别计算了允许角、允许周期、允许温度。结果表明,此方法不仅克服了利用双折射特性和色散特性方法带来的走离效应,而且还充分利用了晶体的最大有效非线性系数,从而理论上提高了转换效率。该理论分析为PPLN-准相位匹配-OPO输出2μm激光的下一步实验奠定了基础。

准相位匹配光参量振荡器理论研究与优化设计

研究了准相位匹配条件下光学参量振荡理论,对单谐振情况下参量增益同极化反转周期的关系进了讨论;从理论上详细地分析了准相位匹配参量振荡器中谐振腔长度、晶体长度、抽运光脉宽以及信号光输出透过率对建立振荡所需泵浦光能量阈值大小的影响,并通过实验验证了理论分析的适用性.