飞秒激光在铌酸锂晶体中的微孔加工

研究了飞秒激光的光束参数对在铌酸锂晶体中形成微孔的影响,通过实验得出了光束参数与圆孔尺寸的关系,为飞秒激光在透明介质中加工微孔及微加工其它结构提供了参考依据.     

非近轴光束下铌酸锂晶体的电光效应

为了研究电场一定时,光束在非近轴条件下铌酸锂晶体的电光效应,采用折射率椭球张量的循环坐标变换方法,理论上推导了光轴正交截面上折射率分布的解析式,讨论了折射率、相位延迟以及透射率与光束入射方向之间的关系,并且进行了实验验证,取得了透过率随光束与光轴夹角α的实验数据。结果表明,y方向加电场时,入射光小角度偏转将引起x方向感应折射率以及光束透射率的明显变化,而y方向的感应折射率不变;光束与光轴的夹角α对铌酸锂晶体电光性能的影响远远大于光矢在x-y平面与x轴正半轴的夹角β对其的影响;x方向加电场时感应折射率同y方向加电场时类似,但此时相位延迟更小,在0°~0.4399°夹角范围内,前者的透过率变化较后者慢,并且在0.45°之后呈现出交替变化的规律,当夹角为0.5°,0.680°等位置时,它们具有相同的透过率。这一结果对利用角度调节以改善铌酸锂晶体的电光性能具有一定的指导意义。     

1064nm泵浦掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量产生器的研究

本文利用二极管泵浦的声光调Q Nd:YAG激光器输出的1064nm准连续激光为泵浦源,利用掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)为工作物质,实现了温度调谐准相位匹配参量光的输出。输出参量光功率稳定,调谐范围宽。当晶体温度从40℃到180℃变化时,输出信号光的波长调谐范围为1.567-1.673μm,相应的空闲光的调谐范围为2.923-3.315μm。当输入1064nm平均功率为1.017W时,输出信号光功率为185mW,相应的空闲光功率为106mW,总功率为291mW。     

红外弱光诱导掺铟铁铌酸锂晶体的光折变效应

掺铟铁铌酸锂(In:Fe:LiNbO3)晶体在红外弱光辐照下正常折射率变化量△n可以达到10-4数量级.探讨了光生载流子在漂移、扩散和光生伏打效应三种机制下输运迁移以及空间电荷场的形成过程.研究结果表明,光致折射率变化的机制主要是由光生伏打效应引起,并观察到在正常偏振光辐照下,红外弱光与可见光引起晶体的正常折射率变化分布明显不同.     

掺铒铌酸锂晶体光放大器的理论研究

阐述了掺铒铌酸锂晶体的光学性能.对由该材料制成的光放大器进行了理论分析.由此可以得出只要晶体的质量足够好.那么制成有实用价值的掺铒铌酸钾晶体光放大器是完全可能的.     

掺铁铌酸锂晶体中光损伤的暗衰减效应

为了研究铌酸锂晶体中的光损伤,着重对掺铁铌酸锂晶体中光损伤的暗衰减效应进行研究,发现在薄样品中光损伤的暗衰减时间远大于在厚样品中的暗衰减时间,利用红外吸收光谱和喇曼光谱对这个现象的潜在机理进行了初步分析,综合几个实验结果发现,晶体厚度对光损伤的暗衰减是一个重要的影响因素.     

周期极化掺镁铌酸锂晶体光参变产生研究

为了获得1.5μm波段可调谐红外光输出,采用短脉冲电场极化法,在1mm厚的掺镁(摩尔分数为0.05)铌酸锂晶体上成功制备了周期为29μm的极化光栅。利用声光调QNd:YVO4固体激光器直接抽运PPMgLN晶体,开展了OPG光学转换研究工作。在输入3W的抽运光时,得到信号光输出功率为44mW,转换效率1.5%。并通过调谐晶体温度(45℃~160℃),获得了调谐范围1.4538μm~1.4750μm的信号光输出。实现了可调谐红外光的输出,验证了晶体周期结构的均匀性。     

铌酸锂晶体波导散斑温度传感器的研究

采用飞秒激光直写技术在铌酸锂晶体中写入圆柱形包层光波导,利用激光在波导中传输所产生的散斑,基于平均散斑强度变化算法实现了对外界温度的传感,并验证了波导芯径对传感灵敏度的影响。实验证明,该传感器对温度的传感精度可达0.05℃,其动态范围可达20℃,且芯径为60μm的光波导较30μm光波导的传感灵敏度更高。该方案凭借晶体波导几何尺寸的特征,有效减小了传感系统的体积,并进一步拓展了晶体波导在集成光学系统中的应用。     

掺镁铌酸锂晶体抗光折变微观机理研究

研究了掺镁掺铁铌酸锂晶体的紫外，可见及红外光谱，首次发现当掺镁量超过通常所说的阈值（第一阀值）时，Fe^3 离子和部分Fe^2 离子的晶格占位由锂位变为铌位，但仍有部分Fe^2 离子留在锂位，晶体缺陷化学分析表明，继续增加掺镁量，占锂位的Fe^2 离子数瘵逐渐减小，当掺镁量达到另一个适当的值（第二阀值）时，全部Fe^2 都占铌位，晶体的抗光折变能力空前提高，这种现象称作双阀值效应。     

周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡研究

为了实现高转化率3m红外激光光参量振荡输出,采用外加脉冲电场法在厚度为1mm、掺摩尔分数为0.05的镁铌酸锂晶体上成功制备了周期为31.2m的极化光栅,理论计算并模拟了1064nm激光抽运周期极化铌酸锂晶体时,闲频光波长随温度的对应关系,并进行了实验验证。利用1064nm声光调Q Nd:YAG激光器作为抽运源对样品进行了光学参量振荡实验,其中,脉冲激光脉宽为200ns,重复频率是20kHz。在控制温度为80℃、输入抽运光功率为5.567W时,光参量振荡输出波长3m的闲频光功率为1.141W,光光转换效率达到20.1%。结果表明,通过此方法制备的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡,具有较高的光光转换效率。     

高掺镁铌酸锂晶体的临界和非临界相位匹配条件

基于掺5%克分子MgO的LiNbO3晶体主折射率及温度系数的精确测量,计算了这种晶体的临界和非临界相位匹配条件,计算结果经实验验证,二者相当一致。     

基于准相匹配线性电光效应的激光偏振态操控

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E0、晶体占空比D和温度T0非常敏感; 若T0=273K, D=0.25、0.5和0.75,随着E0的增加,输出偏振态成周期性演变; 当D为0.75,且T0为263K、293K和313K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计。     

飞秒激光刻划铌酸锂实现极化反转的实验研究

采用飞秒激光加工制作周期性极化铌酸锂（PPLN）。实验中利用飞秒激光加工机的高精密加工的特性，在晶体＋Z面刻划出周期性条纹，条纹周期以及深宽比可调，并加均匀的高压电场，通过改变晶体表面形状来影响晶体内部电场分布。实验观察到沿飞秒激光刻划方向有明显的极化现象，以及加工参量对极化反转的影响。该方案比纳秒激光刻划精度高，影响区小，可以做到更高深宽比且保持刻槽规则的形状。直接用激光刻划，无需掩模和光刻工艺．具有较大的灵活性，作为改进制作周期性极化铌酸锂的可选方案，更适合做各种新型器件。     

中红外铌酸锂晶体光参量振荡器近年进展

周期性极化铌酸锂(PPLN)OPO是3-5μm中红外激光源的-种选择.本文综述了中红外PPLN OPO近几年的研究情况.     

超高强度飞秒脉冲的三次谐波转换

针对超高强度飞秒激光,对利用单块BBO晶体产生三倍频(THG)的过程进行了分析,比较了单块晶体中三阶非线性效应以及级联二阶非线性效应对三倍频转换效率的作用,讨论了入射基频光光强、晶体厚度、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、群速度失配、失谐角、方位角等因素对三倍频光转换效率、时间波形及光谱分布的影响,在此基础上,提出了提高三倍频转换效率的方法.研究结果表明:入射基频光强一定时,三倍频光的峰值光强、脉冲宽度(FWHM)随晶体厚度变化不明显.通过优化基频光入射角度,可提高单块BBO晶体三倍频光转换效率及峰值光强,并减小三倍频光脉冲宽度.此外,方位角的优化也可在一定程度上提高三倍频转换效率.     

周期极化近化学计量掺镁铌酸锂晶体倍频研究

采用气相输运平衡技术,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理,并检验了其抗光折变性能。实验结果表明,掺摩尔分数为2%的镁的近化学计量铌酸锂晶体,光折变阈值比同成分晶体提高了4个量级。通过施加4.5kV/mm的脉冲电场,在上述1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为6.8μm的均匀畴结构。采用声光调Q Nd:YAG激光器作抽运光源,基频光波波长为1.064μm,平均输入功率为230mW,在室温条件下,得到波长为0.532μm,输出功率为2.8mW的倍频绿光输出,倍频转换效率为1.22%。。     

周期极化掺镁铌酸锂晶体的光学参量振荡

采用短脉冲极化电场法,在1 mm厚的掺摩尔分数0.05镁的铌酸锂晶体上成功制备了周期为30μm的极化光栅。以输出波长为1.064μm的声光调QNd∶YAG固体激光器作为基频抽运源对其进行了光学参量振荡实验,光参量振荡阈值功率为45 mW(重复频率为1 kHz),在输入功率为490 mW,控温炉温度为160℃时,获得了94 mW的波长为1544 nm的信号光输出,转换效率达到19.2%。并且通过调谐晶体温度(20~180℃),获得了调谐范围为1503~1550 nm的信号光稳定输出。实现了可调谐红外光的稳定输出,验证了晶体周期结构的均匀性。     

基于多层薄板的全固态高能量飞秒激光脉冲非线性压缩技术

基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲具有较高的脉冲能量和平均功率,被广泛应用于科研和工业生产;但受Yb³⁺增益介质增益带宽的限制,输出脉冲宽度很难小于300 fs。利用飞秒激光脉冲在多层薄板中的自相位调制效应,分别对基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲进行非线性压缩。通过优化非线性压缩装置的各项参数,实现了对低能量、窄脉宽和高能量、宽脉宽脉冲的非线性压缩,分别获得了脉冲能量为64μJ、脉冲宽度为42 fs和脉冲能量为315μJ、脉冲宽度为79 fs的飞秒激光脉冲输出,第一级非线性压缩效率均超过80%,整体压缩效率分别为53%和65%。     

掺镁铌酸钾锂晶体的介电性和热释电性

在 10～ 70 0 K温度范围内 ,研究了掺 Mg的铌酸钾锂 (L i3K2 Nb5 O1 5 )单晶的 c、a片的介电温度特性和低温热释电性质 ,测量了在 5× 10 2 ～ 5× 10 8Hz频率范围内介电常数和频率的依赖关系。结果表明 ,除了在 6 2 3 K附近有一铁电 -顺电相变以外 ,在 80 K左右还存在铁电 -铁电相变 ,其介电弛豫频率在 2 5 0 MHz左右。