综合动态信息

973计划取得多项重大进展　　从科技部获悉 :我国在紫外、深紫外非线性光学晶体KBBF、KABO单晶制备和深紫外谐波光的产生等方面 ,均获得重大突破 ,生长出 2 0× 1 0× 1 .8mm3 的KBBF单晶和 50× 2 0× 1 7mm3 重达 30克的KABO单晶 ,均属于国际最高水平。KBBF晶体的棱镜耦合技术属国际首创 ,已分别申请了中、美发明专利。在KBBF器件研究方面 ,实现了 3项国际记录 ,均属国际最高水平 :首次获得Nd∶YAG激光的 6倍频功率输出 ;首次获得Ti∶Sapphire可调谐激光的 4倍频谐波光 (2 0 0nm～ 1 70nm) ,实现了可调谐的深紫外相干光输出 ;…     

有机非线性光学晶体——二苯甲酮的研究

本文首次报道了有机非线性光学材料二苯甲酮(DPK)单晶生长条件和方法。采用降温法在乙醇溶液中培养出50mm×80mm×50mm大尺寸的单晶,对单晶进行了定向形貌分析,测定了红外光谱和质谱,用紫外光谱测试了晶体的透射波段,用1064nm的Nd~(3+):YAG激光辐射晶体产生532nm的倍频光,其倍频强度近似KDP单晶。     

研究快报

物理所利用KBBF晶体获得极紫外光源中科院物理研究所研制出了极紫外(DUV)毫瓦级可调谐全固体激光器,可应用于200 nm光电子发射光谱学及光刻等领域。研究人员通过Ti:Sapphire激光器进行四次调谐得到了175～210nm的可调谐光源。193 nm的输出功率最大可达2.23 mW,182～210nm的输出功率在1mW以上。这是首次通过二次调谐实现200 nm以下宽可调谐全固体毫瓦级激光器。     

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%.     

高功率深紫外177.3 nm激光倍频产生

全固态深紫外激光器在光刻和高分辨光谱仪等领域有重要应用价值,而非线性光学晶体KBBF及棱镜耦合技术的应用实现了直接倍频产生深紫外激光(λ<200 nm),为全固态深紫外激光器实用化开辟了新途径.2003年,我们与日本东京大学合作,用该方法产生深紫外177.3 nm激光的输出功率为3.5 m     

脉冲同步泵浦染料激光器及紫外超短脉冲的研究

以主被动锁模Nd~(8+):YAG激光器的倍频输出纵向同步泵浦若丹明染料激光器,获得波长范围5600～6400连续可调谐超短光脉冲,用光克尔法测得5900处脉冲宽度为11ps,峰值功率超过1MW。以ADP晶体腔外倍频染料激光,获得2890～3150连续可调谐紫外超短光脉冲,最高倍频效率达5％     

新型非线性晶体--CsLiB6O10(CLBO)

CL BO是一种新型的非线性晶体。它的透明光谱范围宽 ( 1 75～ 2 80 0 nm) ,非线性系数高 ,是 KDP的 2 .2倍 ,离散角小。激光破坏阈值高 ,达 2 6 GW/cm2 ,倍频转换效率达 6 0 % ( SHG)。可以在室温工作 ,很适合 Nd:YAG激光器产生 4ω ( 2 6 6 nm)和 5ω ( 2 1 3nm)倍频光输出。最近我们生长出 70 mm× 2 5 mm CL BO单晶 ( 80 mm) ,光学质量已接近玻璃的水平 ,ΔN～ 1 .2× 1 0 - 5。我们用 CL BO单晶在调 Q的 Nd:YAG激光器上已成功地获得 2ω,3ω,4ω和5ω倍频激光输出。在锁模 Nd:YAG上 ,用 CLBO获得 SHG高达 6 0 %以…     

561 nm全固态低噪声激光器研究

利用激光二极管端面泵浦Nd∶YAG晶体,通过LBO非线性晶体腔内倍频,利用双折射滤波器进行选频,最终获得稳定的低噪声561 nm激光输出。LBO晶体尺寸为2 mm×2 mm×10 mm,采用Ⅰ类相位匹配切割。抽运功率为4.8W时,低噪声561 nm激光最大输出功率为70 mW,光-光转换效率为1.46%。作为对比,再利用布氏片进行选频,得到的561 nm激光的噪声高于利用双折射滤波器进行选频时的噪声,实验结果与理论分析一致。     

8 W高功率全固态LD双端抽运连续波绿光激光器

高功率全固态绿光激光器在激光抽运、激光精密加工、激光医学、激光展示、光存储、信息处理、检测等方面有许多应用。Nd∶YVO4 LBO是目前用于产生 5 32nm绿色激光辐射的一组理想晶体组合。本实验小组以 3mm× 3mm× 10mm @0 .5wt . %的Nd∶YVO4晶体为增益介质 ,4mm× 4mm× 15mm ,Ⅰ类非临界相位匹配的LBO为二倍频晶体 ,当抽运功率为 2 8 9W时 ,获得了 8W (已滤除掉 1 0 6 4μm的基频光 )的稳定绿光输出 ,光 光转换效率高达约2 8%。图 1实验装置Fig .1Experimentalsetup　　实验装置采用Z型折叠腔 (见图 1) ,通过数值计算与优化得…     

双棒串接、声光调Q Nd:YAG激光器

在计算谐振腔稳定参数(A+D)/2基础上,采用双捧串接、声光调Q,获得了75W1.06μm准连续激光输出.在此基础上,腔内插入一块8mm×8mm×7mm的高纯KTP晶体,获得了31.1W的倍频绿光输出.     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.     

有机非线性光学晶体──甲氧苯亚甲基苯乙酮的研究

本文报道了有机非线性光学材料甲氧苯亚甲基苯乙酮（ＡＡＰｈ）单晶生长条件。采用蒸发法在乙醇溶剂中培养出６ｍｍ×１１ｍｍ×３５ｍｍ大尺寸的单晶。测定了晶体组成、质谱、红外光谱和晶体的透过波段，用１０６４ｎｍ的Ｎｄ￣（３＋）：ＹＡＧ激光照射晶体产生５３２ｎｍ的倍频光，其倍频光强度约是ＫＤＰ的５～６倍。     

激光二极管抽运Nd∶YVO_4晶体五倍频213 nm深紫外激光器

报道了一种声光调Q激光二极管抽运Nd∶YVO4晶体腔外五倍频213nm深紫外全固态激光器。实验上分别利用KTP和两块BBO晶体产生532nm倍频绿光,266nm紫外四倍频以及基波与四倍频的混频,实现了从Nd∶YVO4近红外激光到213nm深紫外激光的频率变换。在10.3W抽运功率下,获得平均输出功率3.1mW,脉宽7.5ns的213nm深紫外激光输出。     

LD端面抽运全固态声光调Q228.5nm深紫外激光器

采用三镜折叠V型谐振腔、声光调Q技术和三硼酸锂（LBO）晶体,对二极管端面抽运Nd∶YVO₄的914 nm基频光进行腔内倍频,实现了457 nm激光输出,利用I类相位匹配偏硼酸钡（BBO）晶体对457 nm蓝光进行腔外倍频,获得了228.5 nm深紫外激光。当抽运功率为17 W时,获得了平均功率为10 mW的228.5 nm深紫外激光输出,脉冲宽度为64.26 ns,重复频率为10 kHz。2 h内的激光输出稳定度为±2%。     

新颖的短波紫外激光器

正短波紫外激光是指波长介于200~300 nm的紫外激光,在微电子、微机械、光存储、精细标记等领域具有重大的应用价值。提出了全新技术途径,开发了高功率高光束质量全固态1.1μm Nd:YAG激光器和性能优良的CBO非线性光学晶体。全固态1.1μm激光器采用大功率LD侧面泵浦Nd:YAG激光晶体,通过精密谱线选择技术,获得高功率高光束质量1112 nm和1123 nm基频激光;再通过非线性光学晶体LBO及CBO,实现高效率二倍频及四倍频激光产生,从而获得高功率短波紫外激光、首次在理论上研究了利用CBO晶体获得1112 nm和1123 nm为基频激光的四次谐波产生性能,分析了CBO晶体实现高功率短波紫外激光的可行性;实验方面,首次获得了四次谐波278 nn及281 nm高功率短波紫外激光,它们的输出功率分别达到1.5 W和1.3 W。     

LD端面抽运Yb: YAG/LBO 537.8nm绿光激光器

为了研究Yb:YAG激光器的倍频输出特性,采用LD端面抽运掺杂原子数分数为0.1的Yb:YAG薄片激光晶体(4mm×1mm)、LBO(LiB3O5)腔内倍频进行了实验研究。在LD抽运功率为1.37W时,通过调节LBO的放置角度,实现了频率选择,并获得了最高功率为3.1mW的537.8nm的基模连续激光输出,光斑椭圆度为0.94。结果表明,采用Yb:YAG激光晶体,通过LBO腔内倍频可以获得稳定的高光束质量的537.8nm激光输出。     

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。     

水热法KTP在355nm紫外激光器中的应用研究

使用水热法KTP晶体实现了355nm紫外激光输出。实验中采用声光调Q技术,选用模体值大的V形谐振腔结构,对激光二极管(LD)侧抽运Nd…YAG模块产生的基波,分别利用水热法KTP晶体二倍频、LBO晶体三倍频,获得了高功率、高光束质量的355nm紫外激光输出。当抽运功率为93.09W,重复频率为4.9kHz时,获得4.133W的紫外355nm激光输出,光-光转换效率为4.44%。     

基于准相位匹配的掺铒飞秒光纤激光器倍频特性研究

研究了不同厚度周期极化铌酸锂晶体(PPLN)对掺铒飞秒光纤激光器倍频特性的影响。基于非线性偏振旋转锁模原理和啁啾脉冲放大技术,在1560 nm波段实现了重复频率为100 MHz,输出功率为423 m W,脉冲宽度为80 fs的掺铒飞秒光纤激光输出。以此为基频光源,对0.5,1,10 mm三种不同厚度PPLN倍频晶体进行倍频特性研究,实现了波长在780 nm的飞秒激光输出。其中采用0.5 mm晶体时获得了功率为100.4 m W、脉冲宽度为104 fs的倍频光输出,倍频转换效率为23.7%;采用1 mm晶体时获得了功率为165.0 m W、脉冲宽度为161 fs的倍频输出,倍频转换效率为39%;采用10 mm晶体时获得了功率为185.5 m W,脉冲宽度为305 fs的倍频光输出,倍频转换效率达43.7%。并解释了倍频转换效率和倍频光脉冲宽度随PPLN晶体厚度的变化规律。实验数据为基于锁模光纤激光器产生780 nm波段飞秒光脉冲的研究提供了有益的参考。     

锗酸盐激光晶体的探索

从晶体结构上分析了锗酸盐的单晶生长和作为激光晶体基质的特点,并介绍了锗酸盐作为可调谐激光晶体,自倍频晶体,高转换效率和低泵浦阈值的激光晶体的研究及进展。