国外信息

国外信息ＲＴＡ飞秒光参量振荡器采用新型非线性材料ＲｂＴＩＯＡＳＯ４（ＲＴＡ）的高重复率光参量振荡器（ＯＰＯ）在２．１５～３．６５ｕｒｎ（空闪光）波段可调谐，功率高达２００ｍｗ．其他的砷酸氧钛晶体（ＫＴＩＯＡ４Ｏ’和ＣＳＴＩＯＡＳＯ４）已用来验证ＯＰＯ...     

太赫兹参量源研究进展

太赫兹参量源是一种激光驱动的太赫兹辐射源,它具有高相干性、可调谐、室温运转等优点。在简要介绍太赫兹参量源的基本原理后,重点总结了近年来国内外对太赫兹参量源的代表性研究成果,主要包括:1)太赫兹参量源中常用的几种非线性晶体,包括铌酸锂、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷; 2)大单脉冲能量太赫兹参量源,主要产生方法包括使用垂直表面出射结构、使用环形腔、增加非线性晶体损伤阈值等,目前报道的最大单脉冲能量达到17μJ; 3)高平均功率太赫兹参量源,主要产生方法包括使用半导体激光器侧面泵浦激光器、兼顾提高泵浦光脉冲能量和脉冲重复频率等,目前报道的最大平均功率为367μW; 4)太赫兹参量源的理论模拟,主要包括以耦合波方程为基础的,分别针对太赫兹参量产生器、种子注入式太赫兹参量产生器、内腔泵浦与外腔泵浦太赫兹参量振荡器建立的理论模型。     

泵浦波长调谐KTP—OPO及其倍频,和频和理论与实验研究

作为可见光到近红外波段的主要光学参量振荡器（ＯＰＯ）,ＫＴＰ－ＯＰＯ格外受到光学界重视．传统的ＫＴＰ光学参量振荡器主要采用角度调谐方式,即通过改变泵浦光相对于晶体的入射角来实现参量光波长调谐,但随着晶体角度的改变,对于泵浦光来说已不是正入射,从而引入了损耗,提高了ＯＰＯ的阈值．本实验创新之处是采用可调谐钛宝石激光（Ｔｉ：Ｓ）泵浦源,通过改变泵浦光波长作为参量振荡器的调谐方式,使得ＯＰＯ中的ＫＴＰ晶体不再需要转动角度,ＯＰＯ谐振腔相对比较稳定;同时由于钛宝石晶体具有很宽的荧光光谱（约６６０～１２０…     

利用MgO-PPLN实现同步泵浦的飞秒光参量振荡器

介绍了由锁模钛宝石激光器同步泵浦的飞秒光参量振荡器,所用的非线性晶体为掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体(MgO-PPLN).通过改变泵浦光的中心波长和OPO腔长,信号光的调谐范围为1.1～1.3μm.当泵浦激光的功率为900 mW时,在1 225 nm处获得最大的输出信号光功率为130 mW,对应着22.1%的光子转换效率.利用强度自相关的方法测得信号光的脉冲宽度为167 fs.     

周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器的输出光谱特性

实验研究了基于多周期的掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器(OPO),分析了光学参量振荡器的输出光谱特性.实验中,采用激光二极管(LD)端面抽运的声光调Q Nd:YVO4激光器作为光参量振荡器的抽运源,谐振腔采用双凹腔结构.在调Q开关重复频率为10 kHz,周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的温度为25.4℃的条件下,实验测得光学参量振荡器的振荡阈值为110 mW.当输入的抽运光的平均功率为325 mW时,获得了平均功率为84 mW的信号光输出,其光-光转换效率为25.8%.通过改变周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度(25.4～120℃)和极化周期(28.5～30.5 μm),实现了信号光在1449.6～1635 nm范围内的可调谐输出.在室温25.4℃时,观测到了抽运光与信号光的和频光的光谱.实验结果表明.光参量振荡器输出光谱的半峰全宽(FWHM)小于0.5 nm.     

绿光泵浦的黄光波段可调谐窄线宽光学参量振荡器

为实现波长可调谐的窄线宽黄光波段激光输出,设计搭建了以倍频声光调Q Nd:YAG激光器的532 nm脉冲绿光输出为泵浦源、以II类相位匹配磷酸钛氧钾（KTP）晶体为非线性介质的折叠腔光学参量振荡器（OPO）。首先产生腔内振荡的近红外可调谐闲频光,在此基础上基于LBO晶体I类非临界相位匹配方式对OPO的闲频光进行内腔倍频,得到波长调谐范围587.2~595.2 nm的黄光波段输出。为改善OPO光谱特性,在OPO闲频光谐振腔内插入熔融石英标准具,有效压缩了OPO输出黄光的光谱线宽。绿光泵浦源脉冲重复频率10 kHz、平均功率24.0 W下在波长591.2 nm处获得了最高黄光输出功率2.89 W,光束质量因子M2=3.4,从532 nm泵浦光到黄光输出的转换效率为12.0%,脉冲宽度37 ns,对应峰值功率7.8 kW。此时黄光光谱半高全宽为0.15 nm,相比未在OPO腔内插入标准具自由运转状态下的光谱得到明显改善。     

基于内腔的KTP光参量振荡器的腔型结构研究

实验通过设计合适的光参量振荡器(OPO)腔型结构,实现了内腔OPO的脉冲输出。采用电光调Q方式、闪光灯泵浦Nd∶YAG晶体实现高光束质量的1.064 μm基频光对Π类非临界相位匹配KTP晶体进行激发,产生1.57 μm人眼安全波段激光。对OPO 的输出波形、输出能量进行测量。在不同腔镜曲率半径下分别对OPO输出能量进行测量,绘制成泵浦电压与输出能量之间的关系,在反射镜曲率半径8 m时得到最大光-光转换效率为14.2%。这与软件模拟的实验结果一致。     

激光二极管侧面抽运声光调QNd∶YAG/KTA 1.57μm人眼安全光参量振荡激光器

利用激光二极管(LD)阵列侧面抽运声光(AO)调Q的Nd∶YAG激光器作为抽运源,研究了在不同声光重复频率和输出镜透过率的情况下,内腔式KTA-光参量振荡器(OPO)的输出特性。通过对单谐振光参量振荡器阈值公式的讨论,采用平凹腔的结构以及较短的腔长,降低了光参量振荡器的振荡阈值。当声光重复频率为4 kHz,输出镜透过率为30%,抽运电流为14.5 A时,光参量振荡器的1570 nm激光输出脉冲峰值功率达到5.6×104W,脉冲宽度为2.5 ns,实验中最大平均输出功率为560.3 mW。结果表明,具有良好热性能的非线性晶体KTA是制造小型、轻便光参量振荡激光器的理想材料。     

飞秒光参量振荡器的光谱净化和稳定性提升（特邀）

文中首次提出并验证了基于腔内色散管理实现飞秒光参量振荡器（OPO）光谱净化和稳定性提升的方法。对于高功率飞秒OPO,输出脉冲通常具有随时间无序变化的宽带不规则光谱,输出功率波动较大。利用铌酸锂（LiNbO₃）晶体在腔内引入额外的负色散,通过泵浦脉冲的时间滤波效应实现了干净平滑的窄光谱近转换极限的飞秒脉冲输出,光谱稳定性和功率稳定性得到了极大改善。该方法是一种实现飞秒OPO光谱净化和稳定性提升的灵活简便的方法,对于发展高功率的超短脉冲OPO具有重要的应用价值。     

激光二极管侧面抽运声光调Q Nd:YAG/KTA1.57 μm人眼安全光参量振荡激光器

利用激光二极管(LD)阵列侧面抽运声光(AO)调Q的Nd:YAG激光器作为抽运源,研究了在不同声光重复频率和输出镜透过率的情况下,内腔式KTA-光参量振荡器(OPO)的输出特性.通过对单谐振光参量振荡器阈值公式的讨论,采用平凹腔的结构以及较短的腔长,降低了光参量振荡器的振荡阈值.当声光重复频率为4 kHz,输出镜透过率为30%,抽运电流为14.5 A时,光参量振荡器的1570 nm激光输出脉冲峰值功率达到5.6×104 W,脉冲宽度为2.5 ns,实验中最大平均输出功率为560.3 mW.结果表明,具有良好热性能的非线性晶体KTA是制造小型、轻便光参量振荡激光器的理想材料.     

高重频1.57μm内腔光学参量振荡器

理论分析了被动调Q固体激光泵浦的光参量振荡器。利用激光二极管泵浦,Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光泵浦的内腔光学参量振荡器,磷酸氧钛钾(KTP)晶体作为非线性晶体,获得了高重复频率,高峰值功率的人眼安全激光输出,改变Cr4+:YAG被动调Q晶体的参数,可获得不同重频不同脉宽的调Q激光脉冲;当Cr4+:YAG晶体初始透过率为 T0=80%时,获得了平均功率大于3.8 W,重频约80 kHz的1.572 μm波长信号光输出,脉宽30 ns,脉冲峰值功率达到1.58 kW。     

内腔式KTP光学参量振荡器的实验研究

在脉冲氙灯抽运的Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,插入非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式KTP光学参量振荡器,获得脉宽3 ns、单脉冲能量10 mJ、中心波长1.568μm的人眼安全激光输出。当光学参量振荡器的腔长分别为3 cm,6 cm和8 cm时,得到的信号光脉冲的时间宽度分别为6 ns,4 ns和3 ns。当氙灯电注入能量为26 J时,输出的信号光出现双脉冲。实验上比较了Nd∶YAG激光器不同的谐振腔结构和参量对信号光脉冲的影响,并从理论上加以解释。     

信号光脉冲比抽运光窄12倍的内腔式KTP光参量振荡器

在闪光灯抽运的非稳腔Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,放置非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式单谐振KTP光参量振荡器(OPO)。研究了输出信号光的波长调谐性能,获得1.57~1.60μm可调谐激光脉冲。实验结果表明,1.57μm信号光的输出能量随着光参量振荡器腔长的增加而减少,脉冲宽度随着腔长的增加而有所变化;抽运能量较大时,转换效率随着抽运能量的增加趋于饱和然后逐渐下降;对此给予了合理的理论解释。当光参量振荡器的腔长为5 cm,1.06μm抽运光脉冲宽度为30 ns时,输出的1.57μm信号光的脉冲宽度为2.5 ns,能量为21.3 mJ。1.57μm信号光的脉冲宽度仅为1.06μm抽运光脉冲的1/12,总的电光能量转换效率为0.128%。     

走离补偿结构的纳秒脉冲光参量振荡器

采用光参量振荡器(OPO)作为差分吸收(IPDA)雷达发射器实现对大气中CO2浓度的主动探测是目前研究的热点,针对双晶体走离补偿结构的纳秒脉冲KTA光参量振荡器进行了详细的研究。将单频脉冲激光器作为泵浦源,采用环形OPO谐振腔设计,两块临界切割KTA晶体走离补偿放置,实现了脉冲重复频率为100 Hz,脉冲宽度为6.8 ns,单脉冲能量为1.43 mJ的1.57μm激光输出,泵浦光-信号光能量转换效率为13.1%,同时对信号光输出功率、光谱的稳定性进行了测量。为实现双波长OPO运转,提出并测量种子注入接收带宽,为下一步的种子注入实验提供设计依据。实验结果表明:稳定环形腔结构的纳秒OPO能够满足IPDA发射器的需要。     

简讯

我国研制成第一台ps脉冲光参量振荡器 中国科学院安徽光机所、福建物构所共同研制的“ps同步泵浦双晶体BBO光参量振荡器”,于1991年2月6日在合肥通过了中国科学院院级鉴定。这台振荡器由主被动锁模脉冲YAG激光器的倍频光脉冲序列作为泵浦源,腔内置入两块45°偏置的泵浦光转向镜片,它有利于腔参数的选择;两块BBO晶体以“走离效应”互补方式设置,减小了“走离效应”,从而相     

光参量振荡器阈值的研究

为获得光参量振荡器（OPO）的高效率运转,尤其是在小功率泵浦的情况下,降低它的阈值成为研究的重要内容。通过分析影响OPO阈值的因素,得到了通过以下手段来降低阈值的方法：选择有效非线性系数大的晶体,选择满足走离条件下较长的晶体,增大泵浦光与信号光模式匹配因子,双程泵浦,短的OPO的腔长和泵浦光脉冲,降低信号光在腔内往返损耗,选择合适的输出镜强度反射率等。并重点对影响阈值因素中的泵浦光与信号光模式匹配因子进行了研究,得到了双凹腔结构腔内任意位置的模式匹配计算的一般方法,当腔镜曲率半径趋于无穷时,该结果可以过渡到平平腔或平凹腔的特殊结构,并在实验上实现了小功率腔内OPO的运转。     

探测大气压力的差分吸收激光雷达的一种光发射机

介绍了一种氧气A带差分吸收激光雷达发射机,试图用于大气压力探测实验.该激光发射机是基于种子注入的光参量振荡器和光参量放大器的结构.作为从振荡器,采用一个环形腔KTP光参量振荡器.作为注入种子的主振荡器,即一个连续波外腔调谐二极管激光器.该连续波外腔调谐二极管激光器,由高精度的波长计构成的一个PID(Proportional-Integral-Derivative)伺服控制环,稳定其工作波长.向光参量振荡器的谐振腔注入连续波的种子激光,通过"Ramp-Hold-Fire"技术,锁定OPO(Optical Parametric Oscillator)谐振腔的腔长.该激光发射机具有高的光频率稳定性(30 MHz/rms)、窄的线宽(傅立叶转换限)、高的脉冲能量(≥45 mJ)等性能,能够在工作期间保持稳定.发射机系统以单纵模式工作,使得差分吸收激光雷达对后向散射光信号的窄带探测成为可能.因而此类系统具有精确探测大气压力的发展潜力.     

低频移拉曼模式多阶级联的1.7 μm激光器

基于固体介质的拉曼频率变换是产生新波段激光的有效技术方案。利用1572 nm KTP光参量振荡器腔内泵浦KGW晶体,实现了1616 nm （2阶）、1638 nm （3阶）、1662 nm （4阶）、1686 nm （5阶）、1711 nm （6阶）拉曼激光输出,其中1711 nm占据主导地位。激光器最大总平均输出功率为1.13 W,最小脉冲宽度为20 ns。该多阶级联拉曼变频对应的单阶平均拉曼频移为86 cm?1,与文献报道的KGW晶体低频拉曼模式相吻合。采用1572 nm KTP光参量振荡器作为拉曼激光器的腔内泵浦源有两个优势,一方面可以有效拓展拉曼变频的输出波长,另一方面可以基于光参量振荡器的脉冲窄化特性为后续多阶拉曼转换提供高强度的泵浦光。通过引入多阶级联拉曼变频的方案,为有效利用固体介质非常规低频移拉曼模式提供了新思路。     

掺铒光纤激光直接抽运光参量振荡器

南安普敦光电子研究中心首次用 1 .55μm掺铒光纤激光直接抽运光参量振荡器。光参量振荡器采用周期极化铌酸锂 (PPLN)作非线性介质。铒光纤具有 60 0μm2 有效纤芯截面 ,但因对稀土掺杂物进行了精确控制 ,可作单模操作 ,产生高脉冲能量。激光器以声光布拉格光栅 Q开关控制。周期极化铌酸锂晶体有 5个平行的 32 .4～ 33.2 μm衍射光栅 ,它足够结实 ,即使在低温下也不会有光反射损耗。以1 0 0 μJ、60 ns脉冲在 1 .55μm抽运光参量振荡器时 ,产生 8μJ、3.8μm闲频脉冲 ,脉冲重复率 50 0Hz,晶体的温度调节分别产生信号及 2 .55～ 2 .7μm…     

光栅腔光参量振荡器线宽研究

本文对光栅腔光参量振荡器线宽特性进行了研究，并对光栅腔ＢＢＯ光参量振荡器线宽进行了数值分析，与实验结果较为吻合。本文所用方法同样适用于其它单轴晶光栅腔光参量振荡器线宽分析。