探测光波长对太赫兹波电光取样探测技术的影响（英文）

由于太赫兹波电光取样探测技术中电光晶体存在的色散关系,探测光的波长会直接影响到电光取样的探测带宽和效率.由于该色散关系的存在,不同的电光晶体在电光取样中响应函数不同.本文研究了两种典型的电光晶体-碲化锌和磷化镓晶体的响应函数,发现在选取的四种探测激光波长内(600 nm、800 nm、1200 nm、1600 nm),800 nm的探测激光更合适碲化锌晶体,1200 nm的激光更合适磷化镓晶体.对于不同厚度的晶体,存在一个最优化的探测激光波长,使得该晶体的电光响应函数有最宽的带宽.     

800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤的计算与设计

采用矢量有效折射率方法设计了在800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤.将光子晶体光纤的总色散分为波导色散和材料色散两部分分别计算,并利用波导色散的比例性质来改变总色散.波长800 nm是广泛使用的钛宝石飞秒激光器的工作波长,该光纤对于研究飞秒激光在光子晶体光纤中的传输特性具有重要意义.     

基于光子晶体光纤和飞秒激光源的近红外波段宽带孤子和可见区高效色散波产生的实验

将钛宝石激光器产生的飞秒激光脉冲泵浦实验室自制的高非线性双折射光子晶体光纤,脉冲的中心波长为820 nm,位于光子晶体光纤的接近于零色散的反常色散区.实验结果表明:随着泵浦功率的增加,一阶孤子的中心波长发生了红移,同时产生的色散波的中心波长则发生蓝移进入可见光区.当泵浦功率达到0.45 W时,色散波与残余泵浦的输出功率比为42.67,色散波的带宽达到81 nm,而处于近红外波段的红移孤子带宽可达231 nm.利用高非线性光子晶体光纤产生近红外波段宽带孤子和可见区高效色敬波的实验对飞秒激光频率转换和光谱展宽具有很好的借鉴意义.     

基于超快激光技术的THz波产生和探测

主要介绍利用超快激光技术产生和探测THz波辐射。THz波探测方法包括电光取样和空气探测。电光取样利用光学电光效应,采用探测激光偏振态的改变得到THz电场时域波形,广泛应用在TDS系统中。空气探测方法利用激光在空气中的三阶非线性效应,可以测得THz时域波形,并且该方法没有晶体的限制,因此可以探测频谱较宽的THz脉冲。产生THz的方法主要包括光电导天线、光学Dember效应、光整流和激光等离子体。其中前三者受到材料本征声子的影响,产生的THz谱宽有一定限制。倾斜激光脉冲波前入射非线性晶体光整流可以产生很强的THz波。双色飞秒激光脉冲与空气等离子体作用,可以产生较强的宽谱THz辐射,并且其谱宽与激光脉冲宽度密切相关。     

高非线性液芯光子晶体光纤中超连续谱的产生

提出了一种实现高非线性光子晶体光纤(PCF)的新方法,即在空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的纤芯空气孔中填充高折射率、高非线性折射率的液态物质三氯甲烷、甲苯、二硫化碳等。利用全矢量有限元方法分析了这种液芯光子晶体光纤的模式分布及色散性质,分析得出其零色散波长可在800 nm左右调节,因此可使中心波长800 nm的钛宝石飞秒脉冲激光在这种光子晶体光纤的反常色散区传输,有利于超连续谱的产生。而且由于填充后光子晶体光纤具有较高的非线性系数,较小功率的脉冲激光就可在几毫米长的这种液芯光子晶体光纤中得到频谱范围大于1000 nm的超连续谱。     

高非线性光子晶体光纤及其超连续谱研究

文章作者设计并制造了一种纯硅芯高非线性光子晶体光纤,该光纤纤芯直径为1.65 μm,空气微孔直径为4.75 μm,孔中心间距为5.35 μm,零色散波长为1 120 nm,800 nm波长的色散为-88 ps/(nm·km).将能量为5 nJ、重复频率为100 MHz、中心波长为800 nm的30 fs的钛蓝宝石激光脉冲耦合入2 m长的该高非线性光子晶体光纤中,得到了450～1 400 nm宽波段范围内的超连续光谱.     

机载远程探测用高能量双波长激光器研究

激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果.首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求;然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析;最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出.试验结果表明:通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064μm和1.57μm双波长激光输出.     

飞秒脉冲钛宝石激光器中的低振荡高色散镜对

基于高反射膜层和Gires-Tournois(G-T)腔,优化设计了一对低振荡高色散镜。该色散镜对的中心波长为800 nm,能够在680～920 nm的带宽范围内提供-200 fs~2的平坦的群延迟色散。基于双离子束溅射工艺,利用Nb_2O_5和SiO_2制备了低振荡高色散镜对,并将其应用于800 nm钛宝石激光器系统。通过高色散镜对2次,100.8 fs激光脉冲被压缩至19 fs。     

低损耗平坦零色散光子晶体光纤的研究

设计了一种波长在800nm处具有低损耗平坦零色散特性的光子晶体光纤结构,应用多极法研究了结构参量空气孔直径d、孔距Λ对色散特性的影响和最外层空气孔直径对损耗的影响。该结构光纤在771～831nm波长范围内色散绝对值小于2ps/(nm.km),800nm处损耗为0.72dB/km。     

用于10Gb／s WDM系统色散补偿的波长取样啁啾光纤光栅

研制出一种新型色散补偿光纤光栅--波长取样啁啾光纤光栅,它具有10个周期性为0.8nm的波长结构,每个周期的反射特性和色散特性都基本相同,其带宽为0.6nm、峰值反射率为90%、色散量为1300ps/nm、时延抖动小于50ps,光栅长度为10cm.利用此波长取样啁啾光纤光栅,在8×10Gb/s波分复用(WDM)系统中,进行了NRZ码140km标准单模光纤的色散补偿实验,补偿效果良好.     

ZnTe晶体对太赫兹波的电光响应及极化匹配

给出了ZnTe电光晶体折射率和吸收系数随太赫兹波频率而变化的计算曲线,比较了太赫兹波在ZnTe中传播时的相速度和群速度。通过与太赫兹频率和晶体厚度相关的电光效率响应函数,理论计算了ZnTe电光晶体对太赫兹脉冲的探测电光响应,得到了晶体厚度与探测到的太赫兹频谱宽度的定性关系,从计算结果中找到了ZnTe电光晶体在5.3 THz和6.2 THz等多个频点的探测盲点,这些探测盲点来自于ZnTe电光晶体与相应频点太赫兹波的栅格共振吸收。结合自制的大口径太赫兹光导天线和1 kHz脉冲重复频率的太赫兹时域光谱实验系统,通过差分探测技术,从实验上得到了太赫兹波极化方向与〈110〉型ZnTe晶体晶轴方向的六个最佳匹配角度,给出了太赫兹电场最大值随晶轴与太赫兹波极化方向之间夹角变化的曲线及经验公式,这将有利于在实践中对该现象的深入理解和对探测灵敏度的有效提高。     

914 nm LD泵浦RTP电光调Q的高效率Nd:YVO4激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面连续抽运的高重频、高光光效率电光调Q Nd:YVO4激光器。采用RbTiOPO4（RTP）晶体对作为调Q元件,通过减小热效应和模式匹配技术,实现了高效率的高重频窄脉宽1 064 nm脉冲激光输出。一方面采用低吸收系数的914 nm波长抽运Nd:YVO4晶体,使晶体内热分布均匀,从而获得高量子效率的同时减小了热效应影响。另一方面通过优化泵浦光斑半径,实现泵浦光和振荡光好的模式匹配。在重频200 kHz时,获得了最高输出功率16 W,脉宽9 ns,单脉冲能量80 J,光束质量M21.2的稳定脉冲激光,泵浦吸收功率31 W,对应的光光转化效率为51.6%。据笔者所知,这是RTP电光调Q实现的最高效率的脉冲激光器。     

电光晶体用于快速变焦的设计

在利用晶体的电光效应实现快速变焦时,需要合理地设计电光晶体及电极结构。基于晶体电光效应的基本原理,提出了其设计的基本原则和思路,并通过对一次电光晶体(铌酸锂晶体)和二次电光晶体(钽铌酸钾晶体)内部非均匀电场及其总附加光程的模拟和比较,获得了优化的电光晶体及电极设计结果。在此基础上,开展了电光晶体用于快速变焦设计的性能分析,并讨论了电光晶体长度、外加电压等参数对总附加光程的影响。结果表明:电光晶体的附加光程调制的曲率半径随控制电压增大而减小,在加载电压不变的情况下随晶体厚度的增大而增大。因此,在实际应用中,需要对晶体厚度和加载电压综合进行考虑,以获得最佳的变焦效果。     

基于频率梳的太赫兹辐射强度测量

为实现太赫兹辐射特性精准认知,开展太赫兹辐射绝对强度测量研究。通过光学频率梳产生太赫兹频率梳,利用太赫兹频率梳实现太赫兹辐射源空间强度测量。本文利用电光采样和光电导探测两种方式,实现了100 GHz辐射源空间辐射强度测量;将100 GHz辐射总功率溯源到标准太赫兹功率计,实现太赫兹辐射强度绝对测量。分析比较了利用800 nm空间光进行电光采样和利用1550 nm光纤激光进行光电导探测的测量结果。本文在不同距离下,对太赫兹辐射源的空间辐射绝对强度进行了测量,实验揭示了太赫兹辐射传输的空间演化特性。     

Optimal design of a high-speed polymer Mach-Zehnder interferometer electro-optic switch over 260 GHz

By using the proposed 3-D mode propagation analysis method and point-matching method, a polymer multimode interference (MMI) Mach-Zehnder interferometer (MZI) electro-optic (EO) switch is designed and optimized for enhancing the EO modulating efficiency and matching the impedance and the velocity. The designed switch possesses low driving voltages of ±1.375 V with a short EO active region length of 5 mm under 1550 nm wavelength, and the estimated cutoff switching frequency is up to 263 GHz due to the less mismatch between the lightwave velocity and microwave velocity. The 3-dB lightwave bandwidth is 60 nm, and within the wavelength range of 1520–1580 nm, the insertion loss and crosstalk are less than 6.71 and −30 dB, respectively.     

Effects of cladding radius on the optical characteristics of long-period fiber gratings

Using three-layer vector field model,the dispersion characteristics and spectral response of long-period fiber gratings（LPFGs）with different cladding radii are analyzed.Both the numerical and experimental results demonstrate that LPFG＇s resonant wavelengths shift towards much longer wavelength and the transmission depth is strengthened significantly by decreasing cladding radius.When the cladding radius is less than 20μm,only a single resonant peak over a wavelength range of 600 nm（from 1200 nm to 1800 nm）is achieved,and the sensitivity of LPFG to external refractive index is enhanced significantly.     

激光二极管阵列抽运Nd∶YAG腔内双波长运转589nm和频激光器

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态589 nm激光器的设计和实验结果。黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生的,其对应能级跃迁分别为4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2。实验采用三镜折叠腔结构,在808 nm的15 W抽运功率下,获得了最高功率为860 mW连续波TEM00的589 nm黄激光输出,光-光转换效率为5.7%,激光输出功率噪声低,光束质量因子M2<1.2,4 h功率稳定度优于±3.4%。实验结果表明采用三镜折叠腔进行腔内和频是获得589 nm黄激光的有效方法,并可以应用到Nd∶YAG晶体的其他谱线或具有多条谱线的其他激光增益介质,获得更多不同波长激光输出。     

超高速电光采样技术及应用

介绍了电光采样测量系统的三大核心组成部分:超短脉冲激光光源、电光材料的采样探针以及时间扫描单元;还介绍了电光采样技术的新进展以及电光采样技术在超快器件频响评价、特定电场的描述以及太赫兹成像等领域的应用。     

LD抽运Nd:YVO4/LBO腔内和频橙黄光连续激光器

报道了一种激光二极管抽运Nd:YVO4晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态橙黄色激光器的设计和实验结果。橙黄色激光由Nd:YVO4晶体的1064nm和1342nm谱线腔内和频产生,输出波长为593.5nm。实验采用了双镜谐振腔结构,在1.6W的808nm注入抽运功率下,获得了最高功率为84mW连续波TEM00的橙黄色低噪声激光输出,光-光转换效率为5.3%,光束质量因子M21.2。实验和分析表明,采用激光二极管抽运Nd:YVO4晶体、LBOⅠ类临界相位匹配腔内和频是获得橙黄色激光的实用方法,并可以应用到Nd:YVO4晶体的其它谱线或具有多条谱线的其它激光增益介质,获得更多不同颜色的单谱线激光输出。