几种非线性光学材料的性能

BBO、LBO和KTP的非线性光学性能使得这些晶体在光参数振荡器的应用中特别有效。     

LDA抽运腔内LBO和频激光器噪声特性分析

实验采用激光二极管阵列(LDA)端面抽运Nd∶YVO4晶体,腔内产生1064 nm和1342 nm双波长振荡,通过非线性晶体LBO的I类相位匹配产生连续输出的593.5 nm和频光。在不同的实验条件下,测量并分析了噪声特性,并用法布里-珀罗干涉仪和光束轮廓仪分别测量了593.5 nm激光在低噪声与高噪声状态下的纵模结构与横模模式。结果表明:I类相位匹配的和频光噪声情况与其纵模结构密切相关,而抽运功率和谐振腔微调对和频光的纵模结构有很大影响。激光输出在多纵模结构不稳定时的噪声要高于多纵模结构稳定时的噪声。并且激光输出为高阶横模模式时,也会引起激光噪声的增大。     

多级级联二阶非线性效应全光开关特性研究

研究了多级级联二阶非线性耦合方程组中各耦合常数之间的关系,在此基础上给出了多级级联二阶非线性耦合方程的解析解。该方法实现了基频波对三次谐波全开全关的控制,讨论了各个参数对信号光功率的影响。     

非线性光学晶体材料研究获进展

硼酸盐体系长期以来都是无机非线性光学晶体材料的研究热点,其中BBO（β-BaB2O4）和LBO（LiB3O5）晶体材料得到了商业化生产及应用。     

高纯度高转换效率一阶斯托克斯激光谐振腔研究

正在斯托克斯位移过程中,当有一阶斯托克斯光子产生后,若入射光子的密度足够高,即可产生二阶甚至高阶斯托克斯光子。若入射光子密度相对较低,不能产生二阶斯托克斯过程,则一阶斯托克斯过程的转换效率也很低。因此,很难实现高效并且纯净的一阶斯托克斯光输出。给出了一种采用偏振耦合输入的拉曼激光谐振腔的实验研究结果。该腔在有效抑制二级斯托克斯光产生的同时,实现了高效的一阶斯托克斯激光输出。采用的斯托克斯谐振腔的泵浦激光源波长532 nm,脉宽10 nm,脉冲重复频率30 kHz、该532 nm激光是由波长为1064 nm的二极管泵浦Q开关激光通过LBO晶体倍频得到。在通过b-cut的KGW(KGD(WO_4)2)晶体后,得到的一阶斯托克斯激光波长为559 nm,二阶斯托克斯激光波长为589 nm。为实现上述高纯度高转换效率的559 nm激光输出,一种逻辑上较为简单的方法是采用HR532 nmAR589 nm,且对559 nm有较高反射率的输出腔镜。但由于三个波长间距较小,要实现这样的腔镜镀膜比较困难,且价格不菲。采用泵浦光偏振耦合输入斯托克斯激光腔的方法,即将线偏振的532 nm激光通过α-BBO晶体走离进入斯托克斯腔内的振荡激光光路、腔内加入一片对532nm和589 nm光为半波片,对559 nm光为全波片的特殊波片、从而实现只有559 nm的一阶斯托克斯光可以在谐振腔内多次振荡,而532 nm的泵浦光和589 nm的二级斯托克斯光则在小于等于一次腔内往返光程时即通过α-BBO晶体走离而离开该谐振腔,造成远大于其腔内增益的损耗。基于以上偏振耦合输入斯托克斯谐振腔设计,实现了6.2 W的纯净559 nn激光输出、入射激光至一阶斯托克斯输出激光的能量转换效率达39%、在输出激光中,泵浦光能量与一阶斯托克斯激光能量之比小于0、7%,二阶及高阶斯托克斯激光与一阶斯托克斯激光能量之比小于0.1%、     

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%。     

激光二极管泵浦高功率Nd：YAG紫外激光器

对半导体侧面泵浦Nd:YAG准连续高功率紫外激光器进行实验研究,首次采用新颖谐振腔型对基波进行非线性转换获得稳定的355nm紫外激光输出.在主谐振腔中,3列相互呈120°放置的激光二极管线阵对中心处直径3mm的Nd:YAG晶体棒进行连续泵浦,实现了1064nm基频光稳定振荡;在子腔中,使用对基频光双程倍频双程和频的方法提高转换效率,实现了高功率准连续355nm紫外激光单向稳定输出;实验使用角度调谐的Ⅰ类相位匹配LB0晶体与Ⅱ类相位匹配LBO晶体,当调制频率5.4kHz时,355nm紫外激光最高平均输出功率1.89W,脉冲宽度小于65ns,1h内输出功率抖动低于7%.     

可调谐全固态Nd:YVO4/LBO倍频连续671nm环形激光器

描述了一种可调谐全固态Nd:YVO4/LBO倍频连续671nm环形激光器的结构参数和相关实验研究。激光器采用四镜环形腔结构,利用880nm激光二极管(LD)端面抽运YVO4-Nd:YVO4复合晶体和Ⅰ类相位匹配的LBO倍频方式,加入TGG旋光器和λ/2波片组成的光学单向器实现单向运转,通过对法布里-珀罗(F-P)标准具角度和腔镜压电晶体电压的调节实现了激光输出波长671nm附近的调频。在抽运功率为23W,吸收抽运功率为14.5W时,输出单频671nm连续红光最高功率为1.08W,光-光转换效率为7.4%;加标准具调谐时,获得了最高功率为738mW的可调谐红光输出。     

四次谐波多级级联二阶非线性效应非线性相移解析研究

给出了四次谐波产生的多级级联二阶非线性耦合方程基波相移的解析表达式,该方法实现了利用两个相位失配因子对基波相移的控制。对由该效应产生基波相移与传统级联二阶非线性产生的基波非线性相移进行了对比。     

二阶非线性飞秒激光技术的研究

讨论了若干利用二阶非线性效应的飞秒激光技术研究进展。基于传统的钛宝石飞秒激光器,提出了可产生稳定的1μm波段可调谐飞秒激光的新型注入式飞秒光参量放大（OPA）系统。结合相位匹配折返原理,用部分氘化KDP晶体作为：二阶非线性介质,实现了对20nm带宽的1μm波段飞秒激光的高效宽带倍频,倍频效率达到55％。最后介绍了具有脉冲扩展功能的时间望远镜系统。     

Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的355 nm激光器

报道了一台基于Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的全固态355 nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果.采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064 nm基频光.在谐振腔外,未聚焦的1064 nm基频光经KTP晶体倍频产生532 nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355 nm紫外激光输出.实验中发现尽管Nd:YAG与Cr:YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064 nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率.而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内.综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计.当激光二极管(LD)抽运功率为8 W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28 kW,最终获得平均功率为124 mW的355 nm紫外激光.     

全固态准连续Nd:YAG/LBO绿光激光器

采用双Nd:YAG棒串接加90°旋光器补偿热致双折射,双声光Q开关调制,LBO晶体腔内倍频,实现了532 nm准连续绿光输出.重复频率10 kHz时,532 nm绿光输出功率达69 W,脉宽200 ns.重复频率15 kHz时,532 nm绿光输出功率达71 W,脉宽250 ns,倍频转换效率57.5%.     

双端抽运腔内和频紫外激光器的实验研究

为了获得高功率全固态355nm紫外激光器,采用平平腔结构,通过LD双端抽运Nd:YVO4晶体,在声光Q开关调制作用下产生1064nm脉冲基频光,利用两块LBO晶体分别进行腔内倍频、和频产生355nm紫外激光。在LD抽运功率54W、调制频率40kHz的条件下,获得紫外的最高输出功率为6.67W,脉冲宽度为20ns, M2=1.1。结果表明,腔内和频可得到高效率、高光束质量的紫外激光输出。     

半导体泵浦全固态紫外激光器

报道了LD泵浦Nd:YAG,经过KTP和LBO晶体中的倍频、和频,产生355nm紫外激光的全固态调Q激光器.当泵浦功率为100W,脉冲频率5kHz时,产生的1064nm基频光功率为20W,绿光功率为5.62W,输出450mW的紫外激光脉冲,转换效率为8%.     

双光子吸收染料HMASPS上转换及非线性吸收性能的研究

从实验上研究了一种染料trans 4 [p (N hydroxyethyl N methylamino)styryl] N methylpyridinium p toluenesulfonate(简称HMASPS)双光子抽运的频率上转换及双光子吸收引起的非线性吸收情况。当抽运功率密度超过一定阈值时 ,染料发出超辐射荧光。测量了从 90 0～ 115 0nm抽运波长范围的荧光激射上转换效率和 72 0～ 110 0nm范围的非线性吸收情况。在 92 0nm处具有最大有效双光子吸收截面 44 3× 10 -4 8cm4 s/ photon ,在 10 6 4nm处为2 77× 10 -4 8cm4 s/photon。最高上转换效率 7%位于 990nm ,而在 10 6 4nm为 4 3%。     

高效高峰值功率全固态355nm紫外激光器

为了获得结构紧凑的瓦级实用化高峰值全固态355nm紫外激光器,采用简单紧凑的平平直腔结构,使用声光Q开关进行调制,通过LD端面抽运Nd:YAG激光晶体,在重复频率1kHz～50kHz的情况下,产生平均功率1.03W～6.1W的1064nm红外光;采用LBO晶体进行2倍频和3倍频,在重复频率10kHz时得到紫外的最高输出功率1.08W,峰值12kW;在重复频率5kHz时得到紫外的最高峰值功率为17kW。结果表明,该方案满足了实际的应用需求。     

掺钕光纤放大器非线性折射率的分析

利用描述光纤放大器非线性折射率的公式．通过数值模拟的方法模拟了输入信号功率、抽运功率、信号波长以及增益效应和克尔效应等变量对掺钕光纤放大器非线性折射率的影响，结果表明无论是增加抽运光功率或信号光功率，当信号光的波长小于1064nm时．掺钕光纤放大器的非线性折射率的数值在此波段附近所对应的值为正值，大于此值所对应的值为负值；抽运功率较小时增益效应对非线性折射率的影响较大，而抽运功率较大时克尔效应对非线性折射率的影响较大，这主要是增益饱和所导致的结果；当信号光频率一定时，随抽运功率的增加非线性折射率逐渐增加并达到饱和。     

双轴晶体和频产生589nm钠黄光的相位匹配特性

讨论了利用双轴晶体KTP与LBO对1064nm与1319nm激光进行和频产生589nm钠黄光的和频相位匹配特性。推导得出对于和频情况下的非线性极化张量的表达式,并应用于倍频情况进行了验证。进行了和频相位匹配的理论分析,给出了这两种晶体在和频时的最佳相位匹配角和有效和频系数。     

基于三硼酸锂晶体高功率紫外脉冲激光器

为了获得高功率、高重复频率的紫外脉冲激光器,采用1064nm基频光通过三硼酸锂（LBO）晶体与3次谐波355nm进行和频得到4次谐波266nm紫外激光的方法,进行了实验验证,取得了重复频率为20kHz、紫外激光器的平均输出功率为2.5W、红外到紫外的转换效率为12.5%的实验数据。结果表明,此脉冲激光器利用LBO晶体在高重复频率下取得了较大的紫外平均输出功率。     

几种新型非线性光学晶体的性能和应用

本文介绍LBO、BBO、KTP、LAP晶体的物理、化学、机械和抗潮等方面的性质,给出了它们折射率的Sellmeier方程、非线性光学系数、几种常见波长的位相匹配的计算及测量结果。并对它们的性能进行了比较和讨论。还介绍了用这些晶体制成的非线性光学器件的性能和指标,最后介绍了LBO、BBO、KTP晶体在光学参量振荡和在“飞秒’脉宽激光测量上的应用。