参量振荡器化学计量比钽酸锂室温极化技术

采用助熔剂籽晶提拉法成功生长了近化学计量比钽酸锂单晶.采用自行研制的极化设备,研究了大面积且厚度达到1.8 mm的近化学计量比钽酸锂晶体的电场室温极化过程,针对在极化过程中外部施加高电压时产生的回流现象,采用改变极化时间和相应的极化电压来抑制的方法,取得了较好的效果.利用化学腐蚀法,成功地观察了钽酸锂晶体的大面积畴反转.发现近化学计量比钽酸锂反向矫顽场较正向矫顽场低,并利用这一性质,进一步研究了近化学计量比钽酸锂的极化特性.     

基于周期性极化钽酸锂晶体的连续激光倍频技术研究

针对连续激光倍频的需求,对比分析了周期性极化钽酸锂晶体和铌酸锂晶体的非线性光学特性,从技术研究角度确定了周期性极化钽酸锂晶体更适合用于连续激光倍频。依据非线性转换效率和晶体结构安装尺寸,确定了基频激光压缩及倍频激光准直的参数,从保证工程应用的角度选择了81μm极化周期的钽酸锂晶体,设计并实现了双光路倍频,获得了超过5W的540nm连续倍频激光输出。     

1342nm激光通过周期极化钽酸锂产生红光和蓝光的研究

激光二极管(LD)抽运Nd：YVO4激光器通过周期极化的钽酸锂(PPLT)，利用非线性光学中倍频与和频的原理。为了实现准相位匹配调控周期极化钽酸锂的温度，当基频光与倍频光满足准相位匹配时，产生671nm的红光和447nm的蓝光。当1342nm基波的平均功率为1．58W时，输出671nm红光的最大平均功率为750mW，对应的匹配温度为92．3℃。半峰全宽温度值为3．2℃，输出447nm蓝光的最大平均功率为128mW。对应的匹配温度为83．2℃。半峰全宽温度值为4．5℃，其红光的光-光转换效率为47．4％，蓝光转换效率为8．1％。经过一段时间观察，由周期极化的钽酸锂倍频与和频得到的红光和蓝光输出稳定，结果显示周期极化的钽酸锂可以构造全固态红光和蓝光双波长激光器。     

高质量钽酸锂单晶

美国加利福尼州晶体技术公司将为美国空军航空电子学实验室研制一种用于宇宙激光通讯系统的、每秒1千兆位电光调制器的高质量钽酸锂单晶。和其它电光调制器材料相比较,钽酸锂显示出高效率和低畸变,但是,到目前为止,由于它强烈吸收可见光而且损坏阈低,妨碍了它的使用。该公司发展了一种生长光透明单晶材料的特有方法,将在该项计划中致力于提高损坏阈值,其重点是防止铁进入原材料和从晶体成品中把铁清除掉。     

周期极化钽酸锂晶体腔内倍频实验研究

报道了基于准相位匹配(QPM)应用的周期性极化钽酸锂(PPSLT)晶体进行腔内倍频非线性光学变换实验研究.分析比对了不同长度(3.5 mm,5 mm,10 mm)晶体倍频过程.利用3.5 mm PPSLT晶体在2500 mW808 nm激光抽运下产生1445 mW 1064 nm基频光输出,经过倍频可以得到760 mW的绿光输出.同时对于制约倍频效果和效率提高的系统温度控制等问题进行了分析.     

基于PPLN晶体的可调谐太赫兹波辐射特性研究

提出了一种周期极化铌酸锂(PPLN)晶体差频产生太 赫兹(THz)波的新型结构。基于非线性晶体三波互作用理论模型,根据周 期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的准相位匹配原理和掺铒光纤激光器(EDFL)双波长输出激光 特性,并结合晶体折 射率差公式,理论分析了工作温度及极化反转光栅周期对其输出THz波的影响,给出 一定频率范围内其 输出波长连续可调谐的实现方法。本文系统结构简单、成本低和调谐容易,激光器可室温 运转。     

铌酸锂晶体畴工程的研究及进展

利用准相位匹配技术,通过人为地在非线性晶体上制备出非线性系数的周期结构,来满足相位匹配条件,可以提高频率转换效率与扩大非线性晶体的应用波段范围,这是近年来光学非线性研究的重要发展方向。利用铌酸锂晶体畴工程制作极化周期结构,以实现准相位匹配技术是最为突出的例子。本文详细介绍了这一技术手段以及应用发展趋势。     

铌酸锂芯片上的太赫兹集成和时空超分辨成像

飞秒激光与铁电晶体铌酸锂作用可以激发出太赫兹波段的声子极化激元。当铌酸锂的厚度减小至亚波长量级时,晶片就成为一个将太赫兹波产生、传输、调控、探测、与物质或微结构相互作用等过程集于一体的集成化芯片,为太赫兹波的研究和应用提供了平台。同时,利用时空超分辨成像技术可以对芯片中太赫兹波的传输以及与微结构作用过程进行可视化和定量分析。回顾了一些基于铌酸锂芯片的工作,比如太赫兹波传输特性的研究、频率可调谐太赫兹波源的产生、微结构对太赫兹波的调控等,这些工作说明亚波长铌酸锂芯片是一个很有前途的太赫兹集成器件。     

均匀周期极化化学计量比钽酸锂晶片的制备

采用添加助熔剂(K2O)的方法,成功制备了近化学计量比钽酸锂晶体,并基于1mol%MgO掺杂的化学计量比钽酸锂晶体周期性畴反转制备光参量振荡器(OPO)。通过在晶片表面形成占空比为60%的聚酰亚胺周期结构并利用液体电极施加极化电压,运用三步电压极化技术,制备出Z向切割1mm厚的均匀周期极化化学计量比钽酸锂晶片,晶片的畴反转占空比接近50%。     

高转换效率单谐振连续波近红外光学参量振荡器

提出了一种高功率及高转换效率的可调谐连续波近红外外腔单谐振光学参量振荡器。为了获得短波段近红外可调谐激光光源,基于准相位匹配晶体的光学参量振荡技术是其中一项有效的技术手段。光学参量振荡器采用连续波532 nm激光器作为泵浦源,掺杂氧化镁的周期性极化化学计量比钽酸锂（MgO:sPPLT）晶体作为准相位匹配晶体,通过在周期调谐的基础上再结合温度调谐的组合调谐方式,在8.3~8.6 μm的4个极化周期内实现了信号光807~879 nm和闲频光1352~1567 nm近红外宽波段的无跳模可调谐激光输出。通过闲频光单谐振设计,当泵浦功率5.4 W时,在8.6 μm周期处,获得了3.1 W的821 nm的近红外信号光输出,实现了57.4%的信号光光-光转换效率。当泵浦功率达到13.6 W时,在8.6 μm周期处,获得了6.8 W的高功率输出。     

高稳定度激光稳功率仪

本文介绍了一种NLiNbO3电光晶件作调制器，高稳定性硅光电二级管作监测器并有高质量光反馈电子元件的高稳定度激光功率稳定仪。只要输出功率大于1mW、稳定度优于5％／小时，使用本稳功率性后，功率稳定度可忧于0．05％小时。激光功率稳定范围在三个量稳内可调。     

阵列分束激光三维成像技术

针对现有激光三维成像中使用的面阵APD探测器相邻像元间隔较大,导致激光利用率低从而影响探测距离的缺点,提出阵列分束激光三维成像技术。该技术对激光发射源采用液晶空间光调制器进行衍射阵列分束,将一束激光分成与阵列APD探测器相应的阵列子光束,调整激光发射子光束和阵列APD探测器的位置,使得子光束照射目标后聚焦到阵列APD探测器的像元上,提高了整束激光的利用效率。介绍了阵列分束激光三维成像技术系统组成和工作原理,提出采用液晶空间光调制器的方法实现阵列分束的方案,研制了阵列分束激光三维成像原理样机,利用研制的原理样机对采用阵列分束后的效果进行了验证。实验结果表明,采用该技术后,采用峰值功率10 kW、脉宽8 ns的激光源,填充因子2/3的88 APD,三维成像作用距离达到510 m,同等条件下与不分束相比,作用距离提升39.1%。     

多芯光子晶体光纤的相干组束集成

高功率光纤激光器的广泛应用前景使其成为固体激光器的研究新热点,但是由于受到受激布里渊散射（SBS）和受激拉曼散射（SRS）的影响,严重限制了单根光纤的最大输出功率,与此同时随着输出功率的增加带来了光束质量变差的问题。光纤激光并联组束的方法因其光束质量差,也在其应用上受到诸多限制,而基于倏逝波耦合的多路激光束相干叠加实现的相干组束技术则能使输出功率得以提高的同时保证好的光束质量。基于上述的问题,文中设计出解决方案并理论计算对比了一芯、三芯、七芯的光子晶体光纤光强分布情况,证明集成式多芯光子晶体光纤可以很好地实现相干组束输出,这为实现光纤激光器高功率和高光束质量输出提供新的可能途径。     

Dynamic digital holographic wavelength filtering

This paper describes the theory and results of a new generic technology for use in optical telecommunications and wavelength division multiplexing (WDM): dynamic digital holographic wavelength filtering. The enabling component is a polarization-insensitive ferroelectric liquid crystal (FLC) spatial light modulator (SLM) in conjunction with a highly wavelength-dispersive fixed diffractive element. The technology has been used to perform demultiplexing of single or multiple WDM signals, dynamic erbium doped fiber amplifier (EDFA) gain equalization and channel management, and used to tune an erbium-doped fiber laser (EDFL) functioning as a high power, very narrow linewidth WDM source     

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。     

基于液晶空间光调制器的光束偏转控制

液晶空间光调制器(LCSLM)通过实时调制波前倾斜实现光束偏转,与传统的快反镜相比,具有非机械调制、体积小、功耗低、轻巧灵敏等优点,可应用于空间光通信中。简单介绍了液晶实现光束偏转的原理,并测试了LCSLM的调制特性,根据调制特性设计基于LCSLM的光束偏转闭环系统。实验结果表明LCSLM能有效地抑制光束抖动,使相对误差小于±1.75%。分析了LCSLM的衍射效率对于光束质量的影响及液晶响应速度、系统传输时延和算法复杂度对控制系统带宽的制约。     

Second-harmonic generation in periodically poled lithium niobate single-crystal fibres

Periodic ferroelectric domain structures were introduced into lithium niobate (LiNbO/sub 3/) single-crystal fibres by the electric field poling method using a configuration of direct electrode contact. The fibres were pumped with a 1064 nm Nd:YAG laser with a CW input power as high as 1 W. The maximum generated second-harmonic signal was 1.6 mW, thus corresponding to an overall conversion efficiency of 0.016%.     

高性能硅和铌酸锂异质集成薄膜电光调制器 （特邀）

硅基光子集成平台因其高集成度、CMOS工艺兼容性等特点在光通信领域受到了广泛的关注,而电光调制器作为光通信系统中最为重要的器件之一,承担着将电信号加载至光信号上的关键作用,为打破硅基调制器的性能限制,可利用硅和铌酸锂的大面积键合技术以及铌酸锂低损耗波导刻蚀技术实现高性能硅和铌酸锂异质集成薄膜电光调制器,目前该类调制器的性能可达半波电压3 V,3 dB电光带宽超过70 GHz,插入损耗小于1.8 dB, 消光比大于40 dB。文中对比了硅和铌酸锂异质集成调制器的研究现状并介绍了该异质集成薄膜调制器的结构设计与工艺实现方法。     

3kW射频板条CO2激光器功率稳定性的研究

为了解决3kW射频板条CO₂激光器在高功率工作条件下功率波动的问题,采用外光路转折镜调节方法对腔镜热畸变造成的光路偏移进行补偿。研究了基于芯片TMS320LF2407的脉宽调制器控制激光器注入功率的关键技术,设计了整形光路尾镜取样功率检测系统,并分析了外光路自适应调节系统的补偿原理。结果表明,整形光路尾镜取样功率检测系统与基准功率计的最大误差为±2.59%,其具有高线性度;采用PA 100/T 14型压电陶瓷微位移驱动器,对微动距离不超过54μm的自适应调节转折镜进行调节补偿,光束偏移不会超出空间滤波器的0.8mm狭缝宽度;调节补偿前后输出功率波动由18%降到2%,达到了由于腔镜热变形导致光束偏移的补偿要求,整形光束的旁瓣消失,获得最佳模式输出。此项研究对提高激光器输出功率稳定性具有一定的实用价值。     

基于涡旋光源和相位优化的中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究

激光中继镜技术是一项备受各方瞩目的新型系统作战概念。光束在上行链路传输过程中,接收望远镜的截断和次镜的阻挡导致了严重的能量损耗,降低了中继镜系统的性能。涡旋光源和相位优化是提升激光中继镜系统上行链路能量效率的有效方法之一。以光源口径为1.2 m,上行传输距离为30 km,上行接收望远镜外径为1.2 m,内径为0.24 m的中继镜系统为原型,搭建了相同菲涅耳数的中继镜系统光束上行传输缩比实验装置,通过液晶空间光调制器反射调制NdYVO4光源的方法产生涡旋光源,并由随机并行梯度下降算法优化涡旋光源相位分布,开展了中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究。实验结果表明,通过采用涡旋光源和相位优化,中继镜系统上行链路能量效率得到了显著提高,由71.89％提升至91.59％。