全固态和频激光器的研究进展

非线性和频转换技术,可以使可用激光波长数目获得成倍的增加,并为激光应用领域提供更多的实用性强的激光波长。论文分析了和频激光器谐振腔内双波长振荡的产生及最佳非线性转换效率的条件,重点介绍了黄光、蓝光波段全固态和频激光器的研究现状,对其实验方案进行了分析和比较。其次,简单介绍了紫外波段全固态和频激光器的研究现状及实现方法。...     

基于周期极化反转铌酸锂光波导的全光信号处理

利用周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导中和频(SFG)、级联倍频(SHG)和差频(DFG)、级联和频与差频等二阶和级联二阶非线性效应,提出并理论研究了基于单个PPLN光波导实现40 Gbit/s全光半加器、半减器、与门、或门、异或门等多种逻辑功能.提出并理论研究了基于PPLN光波导环形镜结构实现非归零码(NRZ)到归零码(RZ)的全光码型转换.实验验证了10 Gbit/s和20 Gbit/s基于PPLN光波导NRZ到RZ的全光码型转换.     

MgO∶LiNbO3晶体中双波长Nd∶YAP激光的和频作用

基于MgO:LiNbO3(Mg:LN)晶体的Sellmeier方程,计算了1079.5 nm和1341.4 nm激光在该晶体中和频的相位匹配条件和容承角,计算结果用1079.5 nm和1341.4 nm双波长Nd:YAlO3(Nd:YAP)连续激光在MgO:LiNbO3晶体中的和频进行了实验论证,两者相当符合,并得到了连续的598.1 nm橙色相干辐射.讨论了1064 nm和1318 nm双波长Nd:YAG激光在MgO:LiNbO3晶体中实现双波长和频获得588.7 nm橙色相干辐射的可能性.     

周期性极化LiNbO3波导在全光波长转换中的应用

简单地比较了现有的全光波长转换方案,指出了周期性极化LiNbO3（PPLN）波长转换方案的优点。介绍了各种PPLN波长转换器的原理和优缺点,指出了双通“倍频＋差频”级联效应的波长转换器的优势。     

基于和频效应1.5 μm波段新型高速全光波长转换器

基于周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导的和频(SFG)二阶非线性效应,提出并实验验证了1.5-μm波段信号光到抽运光的高速全光波长转换。输入信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的皮秒脉冲或是40 Gbit/s的非归零(NRZ)码信号,输入抽运光为连续光,输出抽运光变为脉冲光,并且是输入信号光的反向波长转换。     

LiIO_3晶体中双波长Nd:YAP激光的和频作用

基于LiIO_3晶体的Sellmeier方程,计算了晶体中1.0795μm和1.3414μm双波长Nd:YAP激光和频的相位匹配条件。计算结果与实验结果相当一致。并得到连续和脉冲的0.5981μm和频相干辐射。     

LD抽运Nd:YAG/Nd:YVO4腔内和频500.9nm激光器

报道了一种采用复合腔进行腔内和频的500.9nm激光器。激光器由两个子谐振腔组成。在两个子谐振腔中,分别利用两个激光二极管抽运Nd:YAG晶体和Nd:YVO4晶体,并分别选择946nm波长与1064nm波长振荡进行和频。采用双端复合Nd:YAG晶体以减小高功率下激光晶体的热透镜效应,并结合热效应对高功率抽运下谐振腔进行优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式匹配。在两个子腔的交叠部分,利用KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频,得到和频激光输出。当Nd:YAG与Nd:YVO4晶体上抽运功率分别为10.6 W和17.8 W时,获得了730mW的500.9nm青绿光激光输出,光-光转换效率为2.6%。实验结果和分析表明,利用复合腔和频是获得500.9nm激光输出的有效方法。     

LD泵浦和频593 nm黄光激光器

报道了一种单LD泵浦Nd:YVO4双晶体腔内和频实现黄光激光的有效方法,并对其进行了理论分析、实验装置的设计和实验验证。该装置由半导体激光器、光学耦合系统(CO)、Nd:YVO4镀膜晶体、镀高反膜的平凹镜、镀增透膜的LBO、镀高透膜的全反镜组成。实验采用V型谐振腔,在中心波长为808.7 nm、5 W抽运功率下,利用Ⅰ类临界相位匹配LBO作为和频晶体,获得了244 mW、593 nm的黄光输出,光-光转换率为4.9%,激光不稳定度为5%。实验结果表明:采用V型谐振腔进行腔内和频,可以获得593 nm的黄光激光,并且结构紧凑、转换效率高,可以应用到很多种和频激光器中。     

基于半导体光放大器的四波混频效应对正交频分复用光信号进行全光波长变换

实验研究了基于半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应的单抽运光正交频分复用(OFDM)信号的波长变换系统.信号光源和抽运光源分别由两个不同输出波长的可调分布反馈式激光器(DFB-LD)产生.信号光源经2.5 Gb/s OFDM的电信号直接调制后再和抽运光源耦合,经光放大器后在SOA实现波长变换.实验结果显示,耦合信号经SOA四波混频效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号,且转换效率与信号光和抽运光的功率、波长以及两者的偏振夹角有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

基于级联倍频+差频效应的宽带波长转换过程

利用阶梯分段准相位匹配结构实现了基于级联倍频+差频效应的单通/双通宽带波长转换.对于固定的晶体长度,通过增加阶梯段数并合理设计准相位匹配结构参数,可以同时获得高转换效率、大转换带宽和高平坦性.当晶体长度为3 cm时,在保证平坦度低于0.2 dB的前提下,单通构型波长转换器的转换带宽和最大转换效率可分别达到177 nm和-9.94 dB,而双通构型的分别为170 nm和-4.15 dB.最后对基于阶梯分段准相位匹配结构的波长转换器与基于正弦啁啾光学超晶格和分段光栅结构的波长转换器的特性进行了对比分析,结果显示阶梯分段结构具有良好的综合特性.     

MgO:LiNbO_3晶体中双波长Nd:YAP激光的和频作用

基于ＭｇＯＬｉＮｂＯ３（ＭｇＬＮ）晶体的Ｓｅｌｍｅｉｅｒ方程,计算了１０７９．５ｎｍ和１３４１．４ｎｍ激光在该晶体中和频的相位匹配条件和容承角,计算结果用１０７９．５ｎｍ和１３４１．４ｎｍ双波长ＮｄＹＡ－ｌＯ３（ＮｄＹＡＰ）连续激光在ＭｇＯＬｉＮｂＯ３晶体中的和频进行了实验论证,两者相当符合,并得到了连续的５９８．１ｎｍ橙色相干辐射。讨论了１０６４ｎｍ和１３１８ｎｍ双波长ＮｄＹＡＧ激光在ＭｇＯＬｉＮ－ｂＯ３晶体中实现双波长和频获得５８８．７ｎｍ橙色相干辐射的可能性。     

双波长电光调Q Nd∶YAP脉冲激光在LBO中的和频作用

文章介绍了Nd∶YAP电光调Q脉冲激光器发射的1079. 5nm与1341. 4nm双波长激光在LBO非线性晶体中实现和频作用,在输入调Q 激光能量为149mJ 时,获得输出能量为 12mJ、脉宽为45ns、峰值功率为0. 2667MW的598. 1nm黄色激光,能量转换效率大于8%。     

啁啾补偿飞秒脉冲高效三次谐波产生

中心波长为800 nm、脉宽为60 fs、重复频率为10 Hz的飞秒激光分为强弱两束,能量较强一束经I类相位匹配的BBO晶体倍频,之后与另一束光非共线和频得到三次谐波输出.实验得出基频和倍频光能量达到最佳配比时,三次谐波的转换效率最大;系统输出激光携带一定负啁啾可以补偿色散,提高三次谐波的转换效率.最终,当基频和倍频光的能量分别为2.38 mJ和0.588 mJ,系统输出激光带有9.66×10<'3> fs<'2>的负啁啾时,得到了中心波长为267 nm、单脉冲能量为230μJ的三次谐波输出,其转换效率高达19%.     

3.6W全固态腔内和频Nd∶YVO4橙黄激光器

报道了一种采用光纤耦合激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd∶YVO4激光晶体、Ⅰ类临界位相匹配BiB3O6(BiBO)腔内和频实现全固态连续橙黄色激光输出的实验结果。波长为593.5 nm的橙黄色激光是由Nd∶YVO4晶体1064 nm和1342 nm双波长非线性和频产生的。当泵浦功率为27.5 W时,得到橙黄色激光最大输出功率3.6 W,光-光转换效率高达13.2%,据我们所知,这是目前利用腔内和频Nd∶YVO4激光器获得593.5 nm橙黄色激光输出的最高效率。     

全固态和频593.5 nm黄光激光器激光反射镜的研制

从双波长激光运转及和频的机理出发,研制了LD泵浦NdYVO4晶体、LBO腔内和频593.5 nm连续黄光激光器激光反射镜的光学薄膜.为了达到最佳的和频输出,对膜系要求进行了分析,采用对谐振腔一端面反射率固定不变,对另一腔镜基频光透过率进行调谐的方法,给出合理初始结构后,利用计算机对膜厚进行优化,采用离子束溅射和离子束辅助沉积的方法,通过时间监控膜厚成功地制备出全介质激光反射膜.在室温下,实现1 064 nm和1 342 nm双波长连续运转,并通过Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体腔内和频实现593.5 nm黄色激光连续输出.当泵浦注入功率为1.8 W时,和频黄激光最大输出达85 mW,光-光转换效率为4.7%,功率稳定性24 h内优于±2.8%.     

P比特光交换节点研究

光网络中引入全光交换技术可以无需进行光电光转换和电信号处理,使网络具备透明性,大大降低节点的复杂性和节点成本。多粒度交换节点减小了交换矩阵的规模,降低了交换矩阵的复杂性,是波分复用（WDM）网络节点发展的一个方向。随着正交频分复用（OFDM）技术的引入,带宽可变的节点技术得到了越来越广泛的关注。文章介绍了传统的基于波长的光交叉连接器（OXC）交换结构、多粒度交换结构,以及基于正交频分复用/单载波频分复用（OFDM/SCFDM）的节点交换结构,并通过实验对基于带宽可变的可重构的光分插复用器（ROADM）、OXC节点技术进行了验证。在实验中提出的基于子波带的交换结构中,节点容量达到了P比特量级。     

LD抽运Nd∶YVO_4/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M2<1.2。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。     

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。     

激光二极管阵列抽运Nd:YAG腔内双波长运转589 nm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.     

KTPⅡ类临界相位匹配腔内和频593.5nm激光器

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)泵浦Nd YVO4 晶体、Ⅱ类临界相位匹配KTP、腔内和频连续波输出的全固态黄光激光器,输出波长为5 93 .5nm的黄激光是由Nd YVO4 晶体的10 64nm和13 42nm谱线和频产生。采用一个线性平凹腔结构,在8W泵浦功率下,获得了最高功率为2 10mW连续波TEM0 0 的低噪声黄激光输出,光光转换效率为2 .6% ,光束质量因子M2 <1.2。