高效宽带二倍频激光原理及实现方法

利用两块Ⅰ类KDP倍频晶体级联的方式,研究了时间相位调制宽带激光的二倍频特性.实验获得了二倍频转换效率与入射基频光功率密度的关系,在基频光功率密度为1.6 GW/cm2时,最大二倍频转换效率达70％,接近理论模拟的结果.实验结果表明,在高功率密度和低功率密度基频光条件下,倍频光光谱宽度约为入射基频光带宽的一半,与理论计...     

1J倍频Nd：YAG激光器

报道了倍频Nd:YAG固体激光器的研究结果,激光器系统由一级板条Nd:YAG激光振荡器、三级板条放大器和KTP倍频晶体等构成,输出倍频激光能量大于1J,脉冲重复频率1Hz,脉冲宽带6ns～9ns,倍频效率约为48%。     

金绿宝石激光晶体性能的研究

金绿宝石的结构为正光性双光轴晶体，从光谱分析激光特性；可产生宽带发射的激光跃迁，晶体的激光可使磷酸二氘钾进行倍频，BeAL2O4晶体中光沿三个结晶轴的每一个轴偏振。     

变容管宽带倍频器设计

本文着重分析变容管宽带倍频器的电路模型和实现宽带倍频条件;讨论了这种倍频器的工程设计方法;介绍倍频效率为65％,带宽为25％的二千兆赫变容管宽带二倍频器的设计参数、电路结构及性能曲线。     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.     

基于混频效应的宽带倍频小信号解理论分析

根据传统的三波耦合方程 ,分析了基于混频效应的宽带激光倍频小信号解。研究表明 ,在基波各波长间的和、倍频同时满足相位匹配时 ,利用混频效应产生的倍频光的谱函数可以表示为基频谱函数卷积的形式。通过数值计算发现 ,KDP及BBO晶体Ⅰ类相位匹配分别在10 3 3mm和 15 40mm附近满足上述特性     

折返点匹配的宽带二倍频实验研究

在二次谐波转换中,基频光和倍频光的群速失配是限制转换带宽的主要因素。利用折返点匹配的宽带谐波转换技术能同时实现基频光和倍频光的相位匹配和群速匹配,理论计算表明在折返点匹配的情况下,倍频转换带宽将显著增加。分别利用厚度10 mm,氘含量12%的KD*P晶体和厚度12 mm的KDP晶体对中心波长为1053 nm,谱宽为31 nm,能量为620μJ的基频光进行折返点匹配二倍频和传统二倍频的对比实验,前者取得了22 nm的转换带宽,远大于后者7 nm的转换带宽。实验结果证实了理论计算的正确性,显示了折返点匹配宽带谐波转换技术的优越性。相应地,前者转换效率为25%,大于后者20%的转换效率,导致倍频转换效率较低的主要因素是入射基频光的光束质量和光谱质量较差。     

二阶非线性飞秒激光技术的研究

讨论了若干利用二阶非线性效应的飞秒激光技术研究进展。基于传统的钛宝石飞秒激光器，提出了可产生稳定的1μm波段可调谐飞秒激光的新型注入式飞秒光参量放大（OPA）系统。结合相位匹配折返原理，用部分氘化KDP晶体作为：二阶非线性介质，实现了对20nm带宽的1μm波段飞秒激光的高效宽带倍频，倍频效率达到55％。最后介绍了具有脉冲扩展功能的时间望远镜系统。     

激光雷达宽带信号产生方法研究

为提升激光雷达的分辨率和作用距离,发射信号应选取具有较大时宽的宽带相位调制信号或宽带线性调频(LFM)信号。现阶段的激光频率调制技术难以在短脉宽内产生宽带LFM信号,为此主要研究了基于马赫-曾德尔调制技术产生激光频段宽带LFM信号的方法。在利用一个双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)实现IQ正交调制产生激光频段LFM信号的基础上,提出了一种基于两个DPMZM的激光频段三倍频LFM信号产生方法。理论分析和仿真结果表明,该方法具有较好的谐波抑制能力,而且能够大幅度降低输入调制信号的带宽,可以在较低速率的数模转换条件下技术实现。     

Ka波段宽带四倍频器的研制

介绍了一种Ka波段宽带四倍频器的研制方法。为了实现宽带、低插入损耗的要求，该倍频组件采用二倍频器—放大器—二倍频器的结构，即在两级倍频器之间插入一级宽带驱动放大器，而Ku波段和Ka波段的二倍频器分别采用了结构新颖的平面耦合微带线巴伦倍频器和平面毫米波倍频器。     

双端抽运腔内和频紫外激光器的实验研究

为了获得高功率全固态355nm紫外激光器,采用平平腔结构,通过LD双端抽运Nd:YVO4晶体,在声光Q开关调制作用下产生1064nm脉冲基频光,利用两块LBO晶体分别进行腔内倍频、和频产生355nm紫外激光。在LD抽运功率54W、调制频率40kHz的条件下,获得紫外的最高输出功率为6.67W,脉冲宽度为20ns, M2=1.1。结果表明,腔内和频可得到高效率、高光束质量的紫外激光输出。     

大功率CO2激光器倍频晶体综述

介绍了中红外激光的产生方式以及各种中红外激光器的特点。结合CO2激光器倍频产生中红外的优点,重点讨论了CO2激光器倍频晶体的性能。对常用的双折射相位匹配(BPM)倍频晶体和准相位匹配(QPM)倍频晶体性能进行了比较分析。展望了高功率CO2倍频激光器的发展需要解决的问题及可能的技术途径。     

双轴晶体和频产生589nm钠黄光的相位匹配特性

讨论了利用双轴晶体KTP与LBO对1064nm与1319nm激光进行和频产生589nm钠黄光的和频相位匹配特性。推导得出对于和频情况下的非线性极化张量的表达式,并应用于倍频情况进行了验证。进行了和频相位匹配的理论分析,给出了这两种晶体在和频时的最佳相位匹配角和有效和频系数。     

Dynamics of Q-switched and mode-locked intracavity secondharmonic generation in a ring laser

The temporal dependence, spectral characteristics, and efficiency of a multimode Q-switched ring laser containing an intracavity second harmonic generator is described. Numerical studies show that such lasers are stable and efficient. Comparison with Q-switched lasers (not containing a second harmonic generator) demonstrates that the intracavity second harmonic generation lasers can be even more efficient than the fundamental laser due to nonlinear output coupling. General considerations for the operation of such lasers are described. Spectral characteristics of the output as a function of the gain of the active medium and the spectrum of the injected pulse are discussed. Instabilities at very high second harmonic conversion are observed     

中红外双色场量子轨道调控下宽谱带阿秒脉冲的产生

采用由2000 nm中红外驱动场和1000 nm弱倍频调制场组成的双色场作为驱动源,提出了产生水窗波段宽带高次谐波谱的新方法。弱倍频场对原子中电子的电离阶段进行调制,不仅扩大了连续谱的带宽,而且大大提高了连续谱的产生效率。通过求解一维氦原子模型下含时薛定谔方程,发现该双色场驱动下能够得到谱宽为190 eV的连续谱,并且较2000 nm中红外单色驱动下,连续谱谐波的效率提高了两个数量级。此外,计算中还发现调整双色场的相对载波包络相位,能够增强一个轨道电子的贡献同时抑制另一个电子轨道的贡献,利用这种方法能够得到脉宽为70 as的单阿秒脉冲。     

Semiconductor Diode Lasers for Terahertz Technology

We discuss different concepts for generating terahertz (THz) radiation with semiconductor diode lasers. Photomixing enables the generation of continuous wave THz radiation by difference frequency generation of two lasers or of two-colour lasers. Pulsed THz radiation for time domain THz spectroscopy is generated with modelocked diode laser systems including amplification and chirp compression. Finally, we analyse the concept of quasi time domain spectroscopy based on broadband diode laser systems.     

Compact blue-green lasers get down to business

The development of solid-state, blue-green lasers, which are emerging as viable alternatives to air-cooled argon and helium-cadmium lasers for such applications as flourescent bioanalysis, optical inspection, and high-end reprographics, is summarized. Methods of efficient doubling in diode-pumped lasers, direct doubling, second harmonic generation in waveguides, and intracavity frequency mixing are discussed. The limited marketing impact of these technologies is also discussed     

Second harmonic generation with focused broadband and high-ordertransverse mode lasers

A theoretical study on the optimum conditions of second-harmonic generation with focused high-order transverse-mode and broadband longitudinal-mode lasers is presented. It is shown that the ratio of the second-harmonic intensities for TEM₀₀, TEM₁₀, and TEM₁₁, modes are 1:3/4:9/64, indicating that the deviation from phase matching beyond the focus for high-order-mode lasers is catastrophic. Phase coherence of each longitudinal mode of a broadband laser yields a higher parametric generation than a randomly distributed laser. Line-width narrowing and the acceptance-angle widening of the output wave become pronounced as the bandwidth and the fundamental mode number increase     

A broadband GaAs MMIC frequency doubler on left-handed nonlinear transmission lines

A broadband frequency doubler using left-handed nonlinear transmission lines(LH NLTLs) based on MMIC technology is reported for the first time.The second harmonic generation on LH NLTLs was analyzed theoretically. A four-section LH NLTL which has a layout of 5.4×0.8 mm~2 was fabricated on GaAs semi-insulating substrate. With 20-dBm input power,the doubler obtained 6.33 dBm peak output power at 26.8 GHz with 24-43 GHz—6 dBm bandwidth.The experimental results were quite consistent with the simulated results.The compactness and the broad band characteristics of the circuit make it well suit for GaAs RF/MMIC application.     

实现宽光谱斜入射光束高效耦合的谐闪耀光栅研究

提出了谐闪耀光栅结构,可实现多波长或宽光谱斜入射光束的高效耦合。理论分析表明,谐闪耀光栅谐振波长数目随谐波数增加而增加,因此可用于多波长斜光束的高效耦合;当谐波数达到一定数值后,可实现宽光谱斜光束的高效耦合。针对可见光波段设计谐衍射光栅对大间隔离散三波长和宽光谱连续波长(500～600nm)斜入射光束分别实现了100%和大于80%的高效率耦合功能。