Ⅰ类非临界相位匹配LBO腔外倍频660nm效率的研究

报道了利用LBO晶体对Nd:YAG纳秒激光器进行腔外倍频实验的研究结果,实验中LBO晶体采用Ⅰ类非临界相位匹配(NCPM),温度调谐。实验证明,采用LBO温度调谐方式具有倍频效率高、稳定性好、易于调节等优点,当匹配温度为8.4℃、基频光功率为1.3J时,获得了855mJ的660nm倍频光输出,最高转换效率达到66%,倍频光能量稳定度小于±3%。     

LBO的腔内倍频特性研究

从倍频转换效率公式和腔内倍频的稳定态条件出发,得到倍频波的功率密度公式,进而得出倍频晶体最佳长度和倍频波最大功率密度的表达式.以LBO晶体I类临界相位匹配腔内倍频946 nm为例,根据倍频波的功率密度公式,从理论上讨论了LBO长度、功率密度比对倍频波功率密度的影响,为LBO倍频产生473 nm蓝光实验提供了理论指导.虽然这里只是讨论了LBO I类临界相位匹配倍频946 nm,但对所有腔内倍频实验(不同倍频晶体或不同倍频频率)具有借鉴作用.     

锁模光纤激光的倍频及波长调谐实验研究

利用周期性极化铌酸锂（Periodically Poled Lithium Niobate, PPLN）晶体实现了对掺镱锁模光纤激光器输出单横模激光的倍频,产生了532nm波长附近的倍频脉冲光。基于准相位匹配（Quasi Phase Matching, QPM）技术,通过改变基频光到PPLN晶体的入射角,使不同中心波长的基频光达到准相位匹配条件,实现倍频光波长的调谐。对带宽60 nm的锁模激光倍频得到带宽1.5 nm、中心波长532nm的脉冲激光输出。以掺Yb锁模光纤激光作为基频光,调节PPLN晶体角度,获得了中心波长连续变化的倍频激光,入射角度调节范围0°~25°,对应的倍频光波长调谐范围531.8nm~535.6nm。波长变化趋势与理论分析一致。     

高效短脉冲宽带倍频绿光实现方法

针对纳秒量级调Q宽频带光纤激光器,分别模拟了利用光栅角色散补偿(ASD),棱镜ASD以及晶体级联方法对倍频效率的影响。采用LBO晶体Ⅰ类相位匹配,通过数值求解高斯光束三波耦合方程,得到了入射基频光线宽、聚焦光斑位置、聚焦光斑大小以及晶体长度对倍频转换效率的影响,并对晶体参数进行优化。计算结果显示:直接倍频时,对于5 nm宽频带激光,倍频效率只有17%;采用光栅角色散补偿可以在大光谱范围内倍频效率达到70%以上;棱镜提供的补偿较小,但也能使倍频效率提高50%;三块晶体级联可以使倍频效率提高130%。     

基于LBO的高功率飞秒绿光抽运的光学参量振荡器

三硼酸锂(LBO)具有良好的非线性光学特性和极其稳定的物化性能,其色散量对晶体温度变化敏感,是可实现非临界相位匹配的优良的非线性光学晶体。报道了高功率绿光飞秒激光同步抽运以三硼酸锂(LBO)为非线性晶体的单共振光学参量振荡器(OPO)。抽运源为高平均功率大模场面积掺镱光子晶体光纤飞秒激光器放大级的输出飞秒光的锁模倍频激光,通过调节晶体温度,采用非临界相位匹配方式,获得了红光至近红外光可调谐的高功率飞秒激光,OPO的信号光调谐范围为670~880nm,相应闲频光在2320~1270nm范围内可调。在3.4W抽运功率下,中心波长为694nm的信号光输出获得最高平均功率为660mW,脉冲宽度为132fs,转换效率为19.4%。     

LD端面泵浦355 nm紫外激光器

采用大功率激光二极管模块光纤耦合端面泵浦Nd∶YVO4晶体,声光调Q,腔外三倍频方式实现355 nm紫外激光输出。通过计算设计了高效稳定基频谐振腔,在腔外采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的方式倍频与和频,并采用4 f系统对1064 nm基频光和532 nm倍频光进行聚焦,减小了球差效应对光束的影响以提高和频效率。在泵浦功率32.3 W,得到15.9 W 1064 nm连续基频激光输出,光光效率49%。在20 kHz调制频率下,得到1.45 W355 nm紫外激光输出。通过Spiricon光束质量分析仪进行测试,在大功率输出时,紫外激光光束质量因子M2x=1.6,M2y=1.56。     

LD泵浦Nd:YAG 1.38 W高效率蓝光激光器

报道了利用光纤耦合LD列阵泵浦Nd:YAG晶体,Ⅰ类临界相位匹配LBO内倍频来获得高效的473 nm蓝光激光.采用三镜折叠腔结构,通过对系统的优化设计,在注入泵浦功率为12.5 W时,获得了连续输出1.38 W的基模473 am蓝光激光,光-光转换率达11%.     

影响CO2激光准相位匹配倍频效率的理论研究

对影响CO2激光准相位匹配倍频效率的因素进行了研究, 利用非线性耦合波动方程, 分析了在不同基频光功率密度条件下, 倍频过程中晶体吸收、界面损耗、周期长度误差和温度变化对倍频效率的影响; 对制备高效率CO2激光倍频晶体的误差容限参数进行了计算。当基频光强度为25 MW/cm2, 晶体键合层数为60层时, 必须将每层界面损耗控制在0.5%以下, 周期长度误差控制在1 μm以内, 能保证理论倍频效率40%, 为准相位匹配晶体的制备参数的确定提供理论依据。     

高效率高功率全固态紫外激光器

报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd∶YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器,用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的腔外倍频方法,并利用凹面反射镜的方式进行聚焦,避免了1064nm和532nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应,有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3W,声光调Q激光器的调制频率为20kHz的工作条件下,基频光输出功率为7.28W时,得到紫外激光输出功率为1.86W,1064nm基频光到355nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%,此外,对紫外激光光束质量的测试表明,该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。     

LD抽运准三能级自倍频激光器的计算与分析

对二极管激光器端面抽运的准三能级自倍频激光系统进行了详细的理论研究。首先，利用准三能级的速率方程和缓变包络近似，从Maxwell方程出发，建立了准三能级自倍频激光器空间耦合波方程。然后结合典型二极管激光器抽运Yb：YAB激光器的相关参数，用计算机模拟了该激光系统的数值解，理论结果显示自倍频光和基频光受晶体的温度影响很大，当晶体温度升高时，激光输出迅速降低；在有效倍频长度内，分别存在不同的最佳晶体长度使自倍频光和基频光输出最大；同时也得到了自倍频光与基频光强度成二次方变化的普遍倍频规律。最后利用M^2因子对自倍频光和基频光的相对强度受抽运光光束质量的影响作了定量分析。     

新型晶体CsLiB6O10倍频转换效率的数值模拟分析

本文首次对调QNd:YAG激光器1064nm光泵浦CLBO晶体的倍频效率与晶体长度和偏振分量比的关系曲线进行了数值模拟计算.若泵浦光采用平面波形,CLBO晶体的Ⅰ类、Ⅱ类SHG效率可超过80％;若泵浦光采用高斯波形,CLBO晶体的Ⅰ类、Ⅱ类倍频效率分别为68.3％和80％。得到CLBO晶体倍频应采取Ⅱ类相位匹配方式的结论。     

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     

叶绿素A和类胡罗卜素生物分子吸附膜的非线性光学效应

吸附在光学表面上的叶绿素A和胡萝卜亲生物分子膜,在基波(λ=1.06μm)激光作用下,观察到叶绿素A的二次和三次谐波,而对胡萝卜素仅观察到三次谐波信号。本文对胡萝卜素吸附分子膜只产生三次谐波而不产生二次谐波作了分析。     

相对论返波振荡器的非线性理论

本文建立起分析相对论返波管注波互作用过程的自洽非线性工作方程组,理论模型中计及了正向波基波与电子注的异步互作用效应、电子注的空间电荷效应.运用四阶龙格一库塔法编制了数值求解工作方程组的Fortran程序,对均匀耦合阻抗型器件和耦合阻抗单阶跃变型器件的效率进行了仿真和优化.数值模拟结果表明正向波基波与同步波在慢波结构起始处的相差,正向波基波与电子注的异步互作用效应能显著地影响相对论返波管效率,均匀阻抗器件运行于最佳状态时,效率可达到27%,耦合阻抗单阶跃变型器件最优化效率可达到50%.     

8.1W全固态准连续红光Nd∶YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=599°,=0°)对Nd∶YAG在13μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果。激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平凹直腔的腔体结构。对该激光器的基频(13μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究。在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率81W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图。     

Second harmonic generation of a new nonlinear optical material：urea L-malic acid

SinceFrankenfirstobservedthesecondharmonic generationphenomenoninthequartzcrystalin1961,nonlinearoptics(NLO)materialscapableoffrequency conversioneffect,electro opticeffect,andphotorefractiveeffectivehavebeenactivelysoughtoverthelastfour decadesduetotheco…     

High-Power, Highly Efficient Second-Harmonic Generation in a Periodically Poled ${hbox {MgO}}{:}{hbox {LiNbO}}_{3}$ Planar Waveguide

We designed a single-pass quasi-phase-matched second-harmonic generation (SHG) device with a planar waveguide; the device comprised a Y-cut 5 mol% MgO-doped LiNbO₃ (MgO:LiNbO₃)crystal core that was 3 mum thick and SiO₂ cladding. The waveguide provided a high coupling efficiency of 95% between an incident Gaussian beam and the fundamental guided mode of a fundamental wave; it also provided high electric-field confinement in the case of both the fundamental and SHG waves in the core. Thus, a high overlap between nonlinear polarization and an SHG-guided mode was attained. The bonding of the device with the waveguide side positioned downward to a heat sink provided a large heat radiation area when pumping with a near-collimated Gaussian beam, which reduced the temperature rise and its gradient along the waveguide to minimize the phase mismatch. We demonstrated the green light generation of 1.6 W with 40% conversion efficiency using a 7-mm-long sample and 1.2-W SHG with 60% efficiency using an 18-mm-long sample.     

Demonstration of spatial distribution of photodarkening in yb-doped large-mode-area fibre laser

Yb-doped silica fibres are used in lasers and amplifiers at the 1.0-1.1 mum wavelength range. Large-mode-area fibres are preferred in applications requiring high output peak powers, and are often coiled to improve beam quality. Photodarkening is a detrimental effect that under some conditions can decrease the transmittance of the Yb-doped core of the fibre, causing output power degradation. The spatial distribution of photodarkening in coiled large-mode-area fibres that are used as CW fibre laser cavities are experimentally demonstrated. Simulation results describing and supporting the results are presented.     

周期性极化准位相匹配铌酸锂波导中二次谐波的产生

报道了基波波长为 130 0nm的准位相匹配铌酸锂质子交换波导倍频器的实验研制 ,在钛扩散周期性畴反转铌酸锂波导中观测到转换效率为 2 2 %的二次谐波的产生