铌酸锂微晶的光控制取向行为研究

基于光镊机理与倒置显微成像方法成功实现了铌酸锂微晶颗粒的光学捕获控制和光致取向的直接观测.由于铌酸锂微晶具有光学各向异性性质,所以在线偏振飞秒激光的操控下,所捕获的铌酸锂微晶颗粒能够依据激光偏振方向成功实现光控制取向.分析了铌酸锂微晶颗粒的激光控制取向机理,说明了铌酸锂微晶颗粒的取向可以利用激光的线性偏振方向进行光致取向旋转,有望应用于微纳光子学、MEMS、光控微型马达和微操作等科学研究领域.     

高芯片偏振消光比铌酸锂多功能集成光学器件

分析了铌酸锂多功能集成光学器件的偏振消光机理,设计和制作了高芯片偏振消光比的铌酸锂多功能集成光学器件。器件采用切断部分输入直波导后在切断端面选择性镀阻光膜的结构以截断射入衬底的辐射光,与芯片耦合后实现了高于85dB的芯片偏振消光比。制作的器件插入损耗小于3.5dB,分光比为48/52~52/48,半波电压Vπ小于3.5V,尾纤偏振串音小于-33dB;在-55~+85℃全温范围内,损耗变化量小于0.2dB,分光比变化小于1%,尾纤偏振串音小于-27dB,能够满足工程化应用需要。     

铌酸锂晶体倍频光偏振态的理论分析

经过铌酸锂晶体倍频后的输出光,其各向异性因离散角较小,在较短的晶体中两个偏振光并不完全分离,所以仍然存在偏振态问题.从晶体的主轴坐标系出发,得到了任意通光方向的铌酸锂晶体(LN)的二阶非线性电极化系数矩阵和倍频光偏振态的表达式.对1 064 nm基频o光产生的倍频光偏振态进行了仿真计算,结果表明:在庞加莱球上,波矢与光...     

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。     

高功率窄线宽2.1 μm光学参量振荡器

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd:YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10 k Hz时,产生的2.1μm激光线宽小于2 nm,最高功率为8.4 W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.     

铌酸锂晶体：从全息存储到三维显示

铌酸锂晶体是一种多功能、多用途的人工晶体材料，具有温度稳定性好、易于光学冷加工、性能易调控等优势。作为典型的光折变晶体，铌酸锂被广泛应用于高密度光存储、激光物理、信息处理和计算等研究与应用领域。伴随海量存储及动态全息三维显示的巨大需求与快速发展，基于铌酸锂晶体的三维光存储及动态显示再次成为研究热点。针对上述研究与应用，综述了铌酸锂晶体光折变全息存储及显示的原理、研究历史和最新进展，并对未来可能的发展方向进行了展望。     

激光驾束制导偏振编码器设计参数

针对偏振编码激光驾束制导对编码器的要求,基于铌酸锂晶体的电光效应,设计了适用的编码器.编码器采用铌酸锂双晶体块空气层耦合,可以把线偏振光转换成与空间位置对应的多偏振态输出.对编码器设计中能量透过率、空气层厚度、调制电压等问题进行了分析,分析结果表明,空气层产生的光程差和空气层厚度成正比,和编码器的长高比成反比,半波电压与编码器的长高比成正比,采用铌酸锂双晶体耦合偏振编码器,编码器的长高比应大于2.7.实验结果表明:编码器可以实现空间偏振编码.     

H:LiNbO3光波导

铌酸锂晶体具有良好的光声和电光性质，因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们的广泛关注。质子交换法是一种制备铌酸锂光波导的重要方法。质子交换铌酸锂光波导具有制作工艺简单，折射率增量大，抗光折变能力强及可实现单偏振激励等特点。本文对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了讨论，并指出目前应加强质子交换光波导、质子交换生长动力学和交换工艺的研究。     

激光烧结制备铌酸锂陶瓷研究

采用激光烧结制备铌酸锂陶瓷的研究.采用CO2激光直接辐照铌酸锂陶瓷素坯,激光功率为150 W,烧结温度为980 ℃左右.与采用传统固相反应烧结技术制备的铌酸锂陶瓷相比,激光烧结制备的铌酸锂陶瓷相对介电常数降低、易于极化、压电常数d33为6 pC/N.通过X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱表征,分析了激光烧结铌酸锂陶瓷的物相、显微结构和性能改变的机理.     

铌酸锂薄膜微腔激光器研究进展（特邀）

绝缘体上铌酸锂薄膜凭借铌酸锂晶体优异的光学性能和薄膜器件的易加工和可集成特性,被视为理想的集成光学平台。除了波导、调制器等传输、控制器件方面的研究之外,最近铌酸锂薄膜激光器的研究也取得了显著的进展。文中将对最近迅速发展的铌酸锂薄膜微腔激光器的研究现状进行综述。首先,介绍铌酸锂晶体和铌酸锂薄膜稀土离子掺杂的主要技术方案,以及近期有关于稀土离子掺杂铌酸锂薄膜微纳光学器件制备方面的探索;其次,总结近年来掺铒铌酸锂薄膜微盘腔、微环腔激光器方面的研究进展;然后,阐述微腔激光器体系几种常见的实现单模激光器方法的工作机理,介绍研究者们利用“游标效应”调制模式损耗等方式实现掺铒铌酸锂薄膜单模激光器的研究进展;最后,基于目前报导的铌酸锂薄膜激光器研究成果,对目前研究存在的局限性以及未来的研究方向进行了探讨。     

LiNbO3质子交换光波导偏振器的研究

研制了632.8 nm光波段X切Y传Ti扩散铌酸锂质子交换光波导偏振器.从理论上分析了钛(Ti)扩散及质子交换(PE)LiNbO3波导折射率改变机理,以及影响器件性能的各种因素.实验结果与理论计算符合良好,达到了集成光路中对器件的偏振要求,为其他类型偏振器的研制提供了理论依据.     

掺镁铌酸锂微结构多周期调谐光学参量振荡器

从傅里叶展开三波耦合波方程出发,对准相位匹配光学参量振荡进行了初步的理论分析,同时对准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡进行了实验研究。通过改变微结构周期,实现了信号光从1.45~1.72 μm的输出,最小阈值为30 μJ。在温度30 ℃,抽运功率为300 mW,最大信号光输出功率为56 mW,斜率效率达18.7%。由于掺镁铌酸锂微结构抗光损伤性能显著提高,无需在高温下进行运转,使得掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡器在常温条件下实现连续运转成为可能。与同成份铌酸锂微结构参量振荡器相比,结构更加紧凑,易于实现小型化。     

激光刻写三维全息图产生涡旋倍频的实验和理论研究

涡旋光通常需借助外部光学元件或结构将高斯光束整形来产生。激光引发的光致折变结构可以将光束整形功能直写到材料内部,具有便于集成和稳定性好等优点,但这种线性衍射通常无法获得高效的倍频涡旋输出。为解决该问题,首先实验研究了铌酸锂中激光直写参量对光致折变结构分辨率和最大深度的影响,并刻写三维全息图将高斯基频光转换为十字形涡旋倍频;之后理论证明了利用基频的布拉格衍射,可在1.074～3.716μm范围产生相位匹配的涡旋倍频输出。     

基于周期极化铌酸锂晶体的高功率可调谐光参量振荡器

研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡(PPMgLN-OPO)产生高功率、高重复频率中红外激光的特性.采用半导体激光器(LD)抽运的声光调Q Nd:YAG激光器,1064 nm准连续激光功率最大输出为7.8 W,重复频率5～50 kHz.产生1064 nm调Q光,抽运周期为30.7 μm的掺氧化镁(摩尔分数为5%)周期性极化铌酸锂晶体,温度变化范围为40～200℃,实现了短腔双谐振红外高功率激光输出.实验中近红外激光波长调谐范围为1570～1676 nm,最高输出功率613 mW;中红外输出波长范围为2942～3300 nm,中红外光平均功率也达到了百毫瓦级,信号光单脉冲能量达40 μJ;光-光(LD-信号光)转换效率为3.4%.     

光敏玻璃在飞秒激光作用下的析晶

采用高温熔融法制备了银掺杂的锂铝硅酸盐微晶玻璃.经近红外飞秒激光照射和热处理后,通过显微镜观察及X射线衍射分析发现,玻璃内部形成以银原子为晶核的Li2O·Al2O3·3SiO2多晶结构微晶,晶体细小,呈乳白色,为六方晶系,呈现空间取向分布结构.飞秒激光照射部位玻璃折射率发生明显变化,出现析晶;未照射部位折射率无明显变化,仍为玻璃体.利用光致折射率变化和飞秒激光的空间选择特性,可望在玻璃内部实现微光栅、波导、微机械器件、光学掩模等微结构.     

混合型光学双稳态的光脉冲放大

利用一个氦氖-铌酸锂混合型光学双稳态装置实现了固定光偏置和脉冲光偏置两种方式下的光信号放大,光信号增益分别为15和20～95.理论计算和实验结果基本相符.     

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.     

基于晶体双折射和电光效应设计的90°2×4空间光桥接器

综合利用锂酸铌(LiNbO3)晶体的双折射效应和电光效应,设计了一种适用于相干光通信系统的新型空间光桥接器.其由4块结构相同的具有电极控制的晶片和一块检偏双折射元件所组成,两对双折射晶体光学平板利用双折射效应分别实现信号光和本振光的偏振分离和合束,电光调制则产生所需的相移.通过调整晶片的控制电压,可从检偏双折射元件输出四通道的相对相位差为90°的信号/本振合成光.与以往的空间光桥接器相比,该桥接器具有结构紧凑、损耗小和相移性能稳定的优点.     

LiNbO3电光调制器的优化设计与制作

铌酸锂晶体有良好的光声和电光性质,因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们广泛关注。利用LiNbO3作为介质材料,设计M-Z干涉型强度调制器。选用低损耗的质子交换光工艺技术制备光波导。对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了研究。对电极结构进行了优化设计。     

谐波发生器和调制器的新材料

激光通讯被认为是相干光最有价值的应用之一,但同时也是激光技术中最麻烦的问题之一。这里要解决两个问题：合适的传输通道以及光讯号的调制和解调方法。美帝贝耳实验室正在研究几种做调制器和谐波发生器的非线性光学晶体。他们指出,电-光效应强的那些材料有可能成为谐波发生器。他们在探讨过程中研究了很多材料,但多数都没有用。他们发现用铌酸锂这种材料做谐波发生器非常有效。最近发现,铌酸钡锶和铌酸钡钠这两种新材料的非线性效应甚至比铌酸锂还强,它们能做成更有效的谐波发生器和调制器。