高功率宽带可调谐全固态CW PPMgLN光学参量振荡器

利用输出1064nm波长的全固态连续Nd:YVO₄激 光器作为泵浦源,采用周期极化晶体的 周期调谐技术,对周期极化MgO:LiNO₃(PPMgLN)晶体准相位匹配全固态连续波(CW)光学参 量振荡器(OPO)的高功率宽波段调谐 输出特性进行了研究,实现了连续模式的全固态OPO在近红外和中红外波段 高功率宽带可调谐输出。 实验采用连续工作模式、单谐振和外腔结构。实验结果表明,全固态 CW PPMgLN OPO实现了信号光在1435.9～1670.2 nm近红外波段和闲频光在2970.4～ 4185.0nm中红外波段宽带可调谐输出;在30.5μm周期处 的泵浦功率达到11.8W时获得最大总 输出功率为4.2W,信号光在1548nm处和闲频光在3451nm处的功率分 别达到2.2和2.0W, 相应的光-光转换效率分别为35.6、18.6和16.9%。CW PPMgLN OPO输 出功率的稳定性达到9.88%。     

光参变振荡器的红外光谱研究

对宽调谐周期极化掺镁铌酸锂光参变振荡器(OPO)进行了实验研究,OPO的抽运源采用的是激光二极管端面抽运的声光调QNd:YVO4激光器,其谐振腔由两个凹面镜构成了简单的线性腔,凹面镜的衬底材料选用氟化钙。通过改变周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度(30~80℃)和极化周期(29.0~31.5μm),OPO实现了信号光波长在1450~1700 nm和闲频光波长在2849.0~3989.4 nm范围内的宽调谐输出。对OPO输出的光谱进行了测量,信号光光谱的半峰全宽均小于0.58 nm,闲频光光谱的半峰全宽小于4 nm。实验结果表明,实测的信号光与闲频光的波长调谐曲线与理论模拟结果非常吻合。     

连续波可调谐内腔光学参量振荡器及橙红光源

报道了利用半导体激光器(LD)端面抽运的钒酸钇(Nd∶YVO4)激光器作为抽运源,多周期周期极化铌酸锂(PPLN)为非线性晶体的连续波内腔光学参量振荡器(OPO)及基于此的连续波可调谐橙红光光源。为实现OPO的连续波运转,采用了内腔抽运方式,并对谐振腔进行了合理设计。实验得到调谐范围1406~1513 nm的信号光及3.66~4.1μm的中红外闲频光连续波输出,在10.9 W的LD功率下,最大输出功率分别为输出波长1500 nm处的820 mW和3.86μm处的195 mW,相对LD功率的转换效率分别为7.5%和1.8%。利用BaB2O4(BBO)晶体对OPO的1064 nm抽运光和1.4~1.5μm信号光进行内腔和频,获得了调谐范围606~624 nm的橙红波段连续波输出,最大输出功率为624 nm处的120 mW,转换效率为1.1%。     

基于PPMgLN的中红外光学参量振荡器研究

对一种基于被动调Q周期极化MgO:LiNbO3(PPMgLN)中红外光学参量振荡器(OPO)的进行了研究.利用Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器作为泵浦源,输出得到了1.78 W波长为1064 nm的泵浦光,其脉冲宽度和重复频率分别为10 ns和50 kHz,在倍频晶体PPMgLN作用下,输出得到了波长为3.2 μm功率为360 mW闲频光,光光转换效率达到了20％.周期极化MgO:LiNbO3 (PPMgLN)晶体的极化周期范围为29μm到31.5 μm.通过周期调谐和温度调谐的联合作用,光学参量振荡器(OPO)能够在波长范围3.0～4.0 μm内进行调谐.     

11.8 W高效率掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体光参量振荡2.7 μm激光器

报道了采用1064 nm激光椭圆光斑抽运掺氧化镁的周期极化铌酸锂(PPMgLN)晶体准相位匹配(QPM)技术实现2.7 μm激光输出的实验结果.理论计算了PPMgLN晶体准相位匹配周期调谐曲线,得出PPMgLN晶体周期为31.3 μm时可获得中红外波长2.7 μm激光输出.PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%)单谐振光参量振荡(OPO)技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应和利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4 pm/V).在1064 nm激光抽运功率78 W,声光Q开关工作频率8 kHZ的条件下,获得了平均功率11.8 W,波长2.72 μm的激光输出,斜率效率19.5%,对应闲频波长1.75 μm激光输出功率约24 W.2.7 μm激光水平方向和垂直方向光束质量M2因子分别为2.04和5.56.     

紧凑型MgO:PPLN宽波段可调谐连续光参量振荡器

报道了基于掺MgO周期极化铌酸锂（MgO:PPLN）晶体的可调谐连续光参量振荡器。该光参量振荡激光器采用了多周期可调谐的MgO:PPLN作为非线性光学晶体,Nd:YVO4为激光晶体的紧凑型半导体激光端面抽运直线腔系统。实验中采用的MgO:PPLN晶体包含28.5~31.5 m之间的7个极化周期,相邻极化周期的间隔为0.5 m。通过调节7个极化周期实现信号光波长1.43~1.67 m和闲频光波长2.93~4.16 m的激光调谐输出。对同一温度下不同极化周期对应的输出波长进行理论计算,与实验结果符合较好。对比分析了输出功率随着不同极化周期和抽运功率的变化关系。当半导体激光入射抽运功率为15.4 W,在31 m极化周期和35℃的控制温度下,最高获得了2.94 W的1 595 nm信号光和1.45 W的3 190 nm闲频光,对应的光光转换效率达28.5%。     

1064 nm激光抽运PPMgLN光参量振荡高效率2.7 μm激光器

报道了采用1064 nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配(QPM)技术实现高效率2.7μm激光输出的实验结果,理论计算了PPMgLN晶体准相位匹配周期调谐曲线,得出PPMgLN品体周期为31.3μm时可获得中红外波长2.7μm激光输出.PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%)单谐振光参量振荡(OPO)技术采用e→e+e相位匹配.消除了光束之间的走离效应并利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4 pm/V).在1064 nm激光抽运功率为26 W,声光Q开关工作频率为7 kHz的条件下,获得平均功率为4.7 W,波长为2.72μm激光输出,斜率效率超过21%,对应闲频光波长1.75μm激光输出功率约9 W.2.7μm激光水平方向和垂商方向光束质量M2因子分别为2.05和1.84.     

3μm低阈值MgO:PPLN-OPO布拉格体光栅腔谱宽压窄研究

设计了一种双程抽运可调谐光参量振荡器(OPO)。利用1.065μm单频脉冲光纤激光器抽运周期性畴极化掺镁铌酸锂晶体(MgO…PPLN),采用反射式布拉格体光栅压窄振荡信号光,将闲频光的谱宽从自由振荡时的38nm压窄到0.42nm,并将振荡阈值降低至6.7 W,从而获得了高转换效率的中红外激光输出。通过调节体光栅的角度和温度,实现了闲频光230GHz的调谐输出;当闲频光输出功率为2.5 W时,其水平方向和垂直方向的光束质量因子分别为1.8和1.9。     

准相位匹配PPMgLN光参量振荡技术

理论上分析了掺MgO的周期极化LiNbO_3(PPMgLN)晶体准相位匹配光参量振荡(QPM-OPO)波长的调谐特性,计算了抽运阈值和转换效率。采用高斯光束抽运,当抽运功率密度为阈值抽运功率密度约6.5倍时,可以获得约71%的转换效率。而相位匹配情况下,平面波抽运功率密度为阈值(π/2)~2倍时,转换效率可达到100%。1064 nm激光抽运PPMgLN晶体(MgO摩尔分数5%),单谐振光参量振荡技术采用e→e e相位匹配,利用PPMgLN晶体的最大非线性系数d_(33)(27.4 pm/V),采用周期调谐方式,实验上获得了中红外波长调谐范围2.7～4.8μm,当抽运功率为23 W,频率为7 kHz时,在波长3.7μm处激光输出功率超过3.2 W,斜率效率超过18%,对应闲频光波长1.49μm输出功率约8 W,相当于转换斜率效率约为63%。实验结果与理论分析基本一致。     

基于PPMgLN晶体的高功率可调谐中红外光学参量振荡器

报道了一种基于周期极化掺氧化镁铌酸锂（MgO-doped Lithium Niobate,PPMgLN）晶体的高效可调谐中红外光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator,OPO）。采用自行设计的激光二极管（Laser Diode,LD）双端泵浦Nd:YVO₄声光调Q激光器作为OPO的泵浦源来泵浦PPMgLN晶体,实现了准相位匹配（Quasi-Phase Matching,QPM）单谐振中红外激光输出。当泵浦功率为14.37 W时,获得了平均功率为2.39 W的闲频光输出,其转换效率为16.63%。通过调节PPMgLN晶体的极化周期,可以实现闲频光在3.41³.97μm内的波长调谐。     

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。     

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。     

单频光纤激光器抽运的中红外连续单谐振光学参变振荡器

报道了采用自行研制的全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构1064nm单频Yb光纤激光器抽运掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)晶体实现3.81μm输出的中红外连续波(cw)单谐振光学参变振荡器(OPO)。单谐振OPO通过e→e+e相位匹配,基于50mm长,28.5～31.5μm多周期的PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%),选用其中29.5μm的周期,采用了两镜线性腔结构。在30℃的工作温度下,通过49 W的线偏振激光抽运,获得了最大功率4.25W,波长为3.81μm的闲频光输出,抽运阈值为5W,其对应量子转换效率为31.1%。实验还通过改变PPMgLN晶体的工作温度21℃～170℃,获得了中红外波长3.65～3.82μm激光输出,测量了相应OPO的输出光谱。通过对比实验所测得中红外光输出波长与两组不同的理论计算结果,发现当晶体工作温度大于110℃后,实验测量结果与理论计算结果有一定的偏差,这和实验中晶体在高温区控温精度有一定的关系。     

基于光学参量振荡器的高分辨率CARS光谱研究

提出了一种基于三硼酸锂（LBO）晶体的飞秒绿色泵浦光学参量振荡器（OPO）,其采用飞秒525 nm绿光光纤激光器作为泵浦源。OPO产生的信号光其可调谐的光谱范围由780～940 nm,光功率可达到250 mW以上;闲频光可调谐范围从1630～1190 nm,光功率可达到300 mW以上。利用本系统可在波数为1330 cm－1和6650 cm－1之间进行相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱测量。由于脉冲啁啾,光谱分辨率达到100 cm－1,与时间带宽限制脉冲激励源相比,分辨率达到后者的2.5倍。     

近红外可调谐种子注入光学参量振荡器

对种子注入 KTP光学参量振荡器进行了实验研究。利用可调谐连续波钛宝石激光器作为种子注入源 ,以调 Q倍频 YAG激光器为泵浦源 ,在 76 0～ 82 0 nm的范围内获得了线宽小于 0 .0 2nm的可调谐参量光输出 ,最大输出能量达 4 m J,同时种子注入的阈值功率密度小于 0 .5W/cm2 。     

基于角度切割MgO:PPLN晶体的高平均功率、稳定的连续波单振荡光学参量振荡器

报道了一台稳定的、高平均功率连续波光学参量振荡器,该振荡器为单谐振环形腔结构,参量晶体为角度切割的掺氧化镁周期性极化铌酸锂(MgO:PPLN),由一台波长为1064 nm的Nd:YVO4固态激光器泵浦。在9.8 W的泵浦功率下,可得到波长3069.1 nm的闲频光功率2.15 W,其泵浦-闲频光转换效率达21.0%。得益于腔内寄生振荡的减弱以及热自稳效应,振荡器的输出功率在30分钟内的稳定性优于0.19%均方根偏差(rms)。     

窄线宽1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN中红外光学参量振荡器研究

提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论,分析了不同泵浦光束聚焦深度下,谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽,对比分析了在不同占空比下,泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W,脉冲激光占空比为0.2%,脉宽为100 ns,泵浦光线宽为2.5 nm时,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后,脉宽为2 ns,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为11%,光束质量M2=1.89;同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。     

温度调谐宽波段光参量振荡器的实验研究

为了获得宽波段的可调谐相干光源,利用1064nm声光调QNd:YAG激光器为抽运源、掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体为工作物质,对温度调谐光参量振荡器进行了实验研究。由实验数据可知,当晶体的温度从40℃升高到200℃时,获得信号光的调谐范围为1.565μm～1.670μm;当抽运源脉宽为70ns、重复频率为10kHz、平均功率为1.61W时,获得波长为1631nm信号光的输出功率为211mW。结果表明,温度调谐光参量振荡器可以作为宽波段的可调谐相干光源。     

脉宽可调光学参量振荡器的研究

利用振 放双池受激布里渊散射 (SBS)脉宽可调激光系统抽运非临界相位匹配KTP光学参量振荡器(OPO) ,在脉宽从小于 1ns至 6ns之间变化。小能量抽运的情况下 ,实现了OPO低阈值、较高转换效率运转 ,获得了脉宽可调参量激光 ,并且根据长脉冲抽运光学参量振荡器特点 ,结合实验结果对光学参量振荡器的输出特性进行了分析。