双折射滤波器晶体片厚度精度与滤波性能的研究

为了对双折射滤波器中晶体片厚度需要达到的精度进行定量分析,根据双折射滤波器的滤波原理,引入了晶体片材料的双折射率色散,得出了晶体片的厚度偏差、相位延迟量偏差、目标波长移动量之间的关系,最后进行了模拟验证。结果表明,对于铌酸锂晶体制作的晶体片,材料的双折射率色散是不可忽略的,基于它得到的厚度精度是保证滤波器性能的必要条件,这些研究结论对于高性能双折射滤波器的实际制作有重要的参考价值。     

拓宽复合式λ/2波片消色差范围的新设计

根据复合波片理论,利用同一波长650 nm的2个λ/4波片和1个λ/2波片组合成复合的λ/2波片,推导出复合波片延迟量随波长变化的理论曲线,从而证明复合的λ/2波片在550～790 nm的光谱范围内是消色差的;进而在给出的三元复合式消色差λ/2波片的设计基础上,提出了一种优化设计方案.理论证明,依据此方案,根据具体的使用要求,通过精确调整复合角度,可使波片的消色差范围在相同延迟偏差下拓宽80～100 nm,消色差精度也能得到相应的提高.     

红外复合宽带波片的研制

波片延迟片是光学系统中常用的一种重要光学器件。通常所指的λ/2和λ/4波片是对某特定波长而言的 ,当光波波长偏离该特定波长时 ,其位相延迟量也将随之发生变化。在光谱整形、激光调谐和光通讯等领域中经常使用宽带波片 ,它在一定带宽内的延迟量是相同的。国内大多数的厂商一般只能生产单波段波片 (带宽仅± 4 0nm) ,本文用计算机仿真设计了红外宽带高精度复合波片 ,采用石英晶体材料加工出来的复合波片性能与设计指标符合得较好。波片适用范围为 12 0 0～ 16 5 0nm ,中心波长为 1390nm ,λ/2 波片的位相延迟量范围为 180 .0°± 3.6°,λ/4波片的位相延迟量范围为 90 .0°± 3.6°,即相位延迟误差λ/10 0。     

基于激光频率分裂的波片位相差测量方法

应用激光频率分裂技术可以测量波片的位相延迟。将波片插入到激光谐振腔内,使激光纵模产生分裂,分别探测由同级和不同级分裂纵模产生的相邻两个频差,就可以求得波片的位相延迟。这种方法只需测量频差而不依赖于任何机械量的测量,并可以将位相延迟的测量溯源到激光的波长上。实验表明,该系统的测量分辨率可达0.003°,多次重复测量的偏差在0.05°以下,系统不确定度对于厚度1.5mm的石英晶体1/4波片约为1′。     

高稳定度大能量三波长脉冲激光系统研究

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源.该系统包括振荡级、放大级及后续波长切换系统.为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究.结果表明:插入波片后振荡级输出能量提高了10％,稳定度明显提高.重复频率为10 Hz时,1064 nm激光经放大后单脉冲能量可达700 mJ,其单次通过倍频晶体BBO,得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ,四倍频后得到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ.1h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6％.     

LD抽运Ⅱ类非临界位相匹配内腔倍频单频Nd∶YAP/KTP激光器的设计

考虑了二类非临界位相匹配晶体KTP对基频光的双折射效应及其倍频特点 ,将λ/ 4波片 ,λ/ 2波片和法拉第旋转器以适当方式组合起来 ,实现了激光器的单向运转。根据大功率光纤耦合激光二极管阵列端面抽运时激光晶体热效应的特点 ,设计了适当的谐振腔形。当抽运功率为 10W时 ,得到了波长为 5 40nm的 1 0W单频绿光输出。自由运转情况下功率波动小于± 1 5 % ,频率稳定性优于± 5MHz,锁定后 ,频率稳定性优于± 5 5 0kHz     

液晶可变延迟器的双折射色散研究

为了实现液晶可变延迟器(LCVR)对不同波长入射光相位延迟的精确控制,发挥其在光信息和光学测量领域的应用优势,对其双折射色散特性进行了研究分析。根据折射率椭球理论分析了LCVR对入射光的双折射色散满足柯西色散关系;分别测量了LCVR对532、635、670 nm激光在不同驱动电压值下的延迟量;讨论和分析上述测量结果,求解出LCVR满足的柯西色散经验公式的系数,利用归一化的方式确立了色散定标方法,并用650 nm激光进行了实验验证。实验结果表明,LCVR对不同波长的入射光存在双折射色散;650 nm激光延迟量的实测值与双折射色散定标值偏差不大于0.007λ,定标方法准确可行。     

两相对旋转的四分之一波片的激光回馈效应

为解决激光回馈在测量较小双折射元件的相位延迟时存在锁区的问题,研究组合1/4波片在He-Ne激光器回馈外腔中的回馈效应,通过在回馈外腔中放入两片1/4波片,旋转其中一片波片,改变两波片的快慢轴夹角,会产生偏振跳变现象。实验发现,当两波片的快慢轴的夹角改变时,偏振跳变现象一直存在并且跳变点的位置在改变,即组合波片相位延迟可以实现连续变化。当两波片的快慢轴夹角在0°～90°范围内变化时,5次重复实验发现,组合波片的等效相位延迟可从19.79°变化至160.06°,重复测量最大偏差为0.6°,最大标准差为0.25°。组合波片可应用到激光回馈测量微小双折射元件测量当中,作为偏置元件为测量系统调制出所需补偿的相位延迟。     

利用BF实现钛宝石激光器宽带可调谐激光输出

设计了一组双折射滤光片,由3片石英晶体组成,光轴倾角均为0°,基片厚度为0.45mm,3片厚度比为1:4:10.用于自行搭建的钛宝石激光器调谐实验,发现双折射滤光片绕其法线旋转约20°,输出激光中心波长可由760nm连续变化到845nm,并且线宽均小于2nm,最窄能达到0.73nm.泵浦能量465mJ时,800nm输出能量为85mJ.最大斜率效率为32.1%,最大光-光转换效率约为18.3%.双折射滤光片具有较好的调谐和压线宽作用.     

LD泵浦1061nm/1064nm双波长Nd:YAG微片激光器

研制出一种1061 nm和1064 nm双波长连续输出的Nd:YAG微片激光器。通过对激光器输出端所镀膜系的透过率进行设计,平衡了1061 nm和1064 nm激光的阈值泵浦功率;以激光二极管(LD)作为泵浦源,在室温下对3组不同厚度的工作物质分别进行了实验,均得到了1061 nm/1064 nm双波长激光输出。采用在微片状晶体两端直接镀膜形成谐振腔的方式,压缩了谐振腔的光学长度,在双波长输出的同时实现了1064 nm波长下的多纵模输出。