非共线角与相位匹配角对YCOB晶体OPCPA增益光谱影响的研究

主要通过理论和实验研究相位匹配角和非共线角对三硼酸钙钇(YCOB)晶体光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)的放大光谱产生的影响。理论上,通过数值模拟计算发现,基于YCOB-OPCPA的放大光谱对相位匹配角和非共线角的变化均比较敏感,当相位匹配角或非共线角有微小变化时,增益光谱将会出现中心波段漂移和窄化现象,但当非共线角在2.80°~2.91°之间变化时,总能找到一个理想的相位匹配角与之匹配,满足带宽大于80nm的宽带OPCPA放大。为了获得高效率宽带OPCPA放大输出,提出一种基于高精密CCD的非共线角的测量方法,并利用该方法在实验中研究了不同非共线角下YCOB晶体OPCPA的光谱增益特性,并获得宽带放大光谱,为单次OPCPA调试实验提供参考。     

双轴晶体主平面上倍频的相位匹配

从折射率椭球方程和折射率椭球面出发，讨论光束在双轴晶体中传播及偏振的特性、主平面倍频共线相位匹配（PM）问题，得到了双轴晶体主平面内激光所有可能PM倍频的8种偏振组合及其相应的PM角公式、有效非线性（NL）系数deff的一般表达式。结果表明：得到的公式简单，可大大简化PM参数计算及优化设计；折射率椭球面是单层曲面，比双层的折射率面简单；基于折射率椭球面寻找所有可能PM的类型、偏振组合的方法物理图像简明，易于理解，大大降低了双轴晶体PM问题分析的难度。     

BIBO晶体非临界相位匹配的研究

为了研究BIBO晶体的非临界相位匹配的特点及应用,采用MATLAB编程的精确计算方法,在BIBO的热光色散方程的基础上,以波长为532nm的绿光作为抽运光,计算了BIBO在非临界相位匹配下的温度调谐、有效非线性系数和允许参量。计算得出,当匹配角θ=90°时,信号光的温度调谐范围为0.65μm~3.0μm;当信号光波长为670nm时,BIBO的差频Ⅱ类(B)相位匹配的最佳匹配条件为:Tm=22.3℃,φ=35°,deff=1.904pm/V。结果表明,BIBO的非临界相位匹配有望应用于激光电视等可见波段激光产品。     

KBe2BO3F2晶体非共线相位匹配的光谱带宽

在非共线相位匹配下研究了KBe2BO3F2(KBBF)晶体的参量带宽和增益带宽随非共线角、信号光波长及泵浦光强度的关系。当泵浦光和信号光波长分别为532nm和800nm时,理论上获得了KBBF晶体的最大参量带宽为140.6nm,相应的最佳非共线角为1.02°,并与CsLiB6O10(CLBO)晶体进行了比较,得出KBBF晶体的参量带宽和增益带宽大于CLBO晶体的结论。     

MgO∶LiNbO_3晶体中超短中红外非共线相位匹配光参量放大过程角度的优化选择

计算了MgO∶LiNbO3中超短中红外光参量放大(OPA)过程中晶体的相位匹配角与非共线角的优化选择。结果表明,对于800nm波长的抽运光,信号光波长为1053nm时,非共线角α优化在1.74°~2°之间;当信号光波长在1046~1067nm内变化时,α在1.05°~2.18°之间,并且当信号光波长为1057nm,α=1.76°时,可实现三波间群速度的完全匹配。同时还得到了抽运光中心波长在780~810nm之间变化时,实现完全群速度匹配时的注入信号光波长与对应的中红外光以及相应的非共线角与相位匹配角。     

MgO:LiNbO3晶体中超短中红外非共线相位匹配光参量放大过程角度的优化选择

计算了MgO：LiNbO3中超短中红外光参量放大（OPA）过程中晶体的相位匹配角与非共线角的优化选择。结果表明，对于800 nm波长的抽运光，信号光波长为1053 nm时，非共线角α优化在1．74°～2°之间；当信号光波长在1046-1067nmnm变化时，α在1．05°～2．18°之间，并且当信号光波长为1057nm，α=1．76°时，可实现三波间群速度的完全匹配。同时还得到了抽运光中心波长在780-810nm之间变化时，实现完全群速度匹配时的注入信号光波长与对应的中红外光以及相应的非共线角与相位匹配角。     

准相位匹配光学参量产生器的理论研究与数值计算

光学参量产生过程中,必然存在共线和非共线光波相互作用.分析了共线和非共线光学参量产生器的准相位匹配条件,得出满足准相位匹配条件的光偏折角.通过对光学参量产生器增益的分析和数值计算,得出光学参量产生器输出光增益与相位失配关系曲线.推导了在允许相位失配范围内谱线宽度表达式.通过数值计算,得到谱线宽度与输出光波长关系曲线.所得结果对产生高增益、高转换效率、窄线宽光学参量产生器的设计、制作有一定的指导意义.     

BBO晶体Ⅰ型非共线相位匹配参量放大研究

理论研究了BBO晶体在Ⅰ型相位匹配下非共线情况时的激光参量放大特性。研究结果表明 ,对于一定波长的抽运光 ,存在一定的非共线入射角对应一定波长的信号光 ,使在较高的激光增益下增益带宽最大 ,同时温度的调谐也对增益谱的形状有部分影响。这对于短激光脉冲的激光参量放大的优化具有重要意义。     

光学参量振荡器的相位匹配

基于非线性昌体的相位匹配理论，计算了比较典型晶体的调谐曲线，并且详细分析比较了各类光学参量振荡器的相位匹配过程，对周期性极化铌酸锂的准相位匹配理论进行了全面的论述。     

非临界相位匹配KTP光学参量振荡器的研究

利用1. 06μm激光脉冲泵浦非临界相位匹配(NCPM) KTP光学参量振荡器,获得中心波长1566nm的信号光输出。当泵浦光能量为100mJ时,输出信号光能量约为31. 9mJ ,相应的转换效率为30. 9% ,信号光脉冲宽度(10ns)比泵浦光脉冲宽度(30ns)小得多。当相位匹配角(内角)从90°到80°变化时,信号光调谐范围为1566～1596nm。     

基于PPLN晶体的飞秒OPA中的非共线位相和群速度匹配

研究了基于二阶极化率周期性反转铌酸锂 (PPLN)晶体的飞秒光参量放大器 (OPA)中的非共线位相和群速度匹配 ,由于其具有准位相匹配结构 ,非共线匹配方式不同于以BBO为代表的传统晶体。分别讨论了非临界位相匹配PPLN和倾斜PPLN两种情况下的匹配过程     

BBO晶体Ⅰ类相位匹配从可见光到近红外光宽带参量放大的带宽研究

超快激光的应用,需要有高功率、窄脉宽和宽调谐的激光光源。飞秒光参量放大是产生可调谐、短至几个飞秒光脉冲的一种重要方法。为获得极窄的飞秒光脉冲,飞秒光参量放大器就应该有尽可能大的本征带宽。理论研究了BBO晶体在Ⅰ类非共线相位匹配条件下的宽带参量放大特性。将多色相位匹配技术应用于飞秒光参量放大,推导出信号光带角色散时的宽带运转条件。分别介绍了从可见光到近红外光选取合适的参数实现宽带运转的方法。基于400nm蓝光抽运的BBO晶体光参量放大器(OPA),系统地分析了非共线角和信号光角色散值对相位失配和参量带宽的影响。研究结果表明选取适当非共线角和在近红外光中引入适当的角色散可极大提高参量带宽。     

单轴晶体有效非线性极化系数的精确计算

考虑到离散角的影响,给出了单轴晶体中有效非线性极化系数的精确计算公式,并给出了计算举例。     

周期性极化晶体的群速匹配飞秒脉冲光学参量放大

研究了周期性极化晶体非共线参量放大的群速匹配和群速色散.提出了估算光学参量放大(OPA)光谱带宽的一般性方法.光谱带宽由波矢失配中泰勒级数展开式的第一、第二项决定,当展开式中一级项为零时,三个非共线相互作用波是群速是匹配的,这时参量带宽由群速色散决定.选择合适的光栅周期,能获得调谐范围较宽的群速匹配脉冲参量放大,参量带宽与晶体长度、非共线角及群速色散有关.研究了增益带宽与晶体长度及抽运光强度的关系,也研究了离散角和有效非线性系数等.由于群速匹配,参量带宽很大,大大增加了最大有效长度和能量转换效率.     

非线性光学晶体材料GaSe激光参数的模拟计算

对红外非线性光学晶体GaSe的非线性性质进行了研究.计算模拟了1.064μm、2.05μm、2.79μm泵浦情况下Ⅰ、Ⅱ类相位匹配情况下GaSe晶体的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和泵浦波波长的关系.同时计算了晶体激光光参量震荡和倍频波波长和相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角的关系.对计算结果进行了分析比较.所得结果对于GaSe晶体用于特定波长激光器设计新波段提供了理论依据.     

基于不同非共线结构的光参量放大器的带宽特性研究

研究了多种非共线结构下基于周期极化铌酸锂晶体的皮秒脉冲光参量放大器的调谐带宽和参量带宽特性,确定了当能够获得大且稳定的调谐带宽时应使用的最佳非共线结构、抽运光波矢和晶体光栅矢量间的最佳非共线角θ以及最佳极化周期,同时给出了用于计算不同温度下周期极化铌酸锂晶体的最佳极化周期的数学公式。此外,通过对相位失配进行泰勒级数展开,分别得到了保留一阶、二阶和三阶导数项时的参量带宽计算公式,随后将利用这些公式和相位失配表达式计算得到的参量带宽进行了对比,进而分析了高阶导数项对参量带宽的影响。在此基础上提出了一个用于最大化光参量放大过程的调谐带宽和参量带宽、确定非共线角α和工作温度等最佳工作参数的可行方案。     

新型BiB3O6晶体高效和频产生355 nm紫外激光

报道了新型高效BiB3 O6晶体优良的非线性光学性能 ,给出了蓝紫外波段的相位匹配曲线。将该晶体用于纳秒电光调Q的Nd∶YAG激光器中 ,对基波 (10 6 4nm)及其倍频光 (5 32nm)进行和频得到了转换效率为 19 2 %的 35 5nm紫外激光输出 ,高于相同条件下用BBO晶体作为三倍频晶体的结果     

非线性光学晶体材料GaSe激光参数的模拟计算

对红外非线性光学晶体GaSe的非线性性质进行了研究.计算模拟了1.064 μm、2.05 μm、2.79 μm泵浦情况下Ⅰ、Ⅱ类相位匹配情况下GaSe晶体的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和泵浦波波长的关系.同时计算了晶体激光光参量震荡和倍频波波长和相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角的关系.对计算结果进行了分析比较.所得结果对于GaSe晶体用于特定波长激光器设计新波段提供了理论依据.     

单轴晶体电光调制器的温度特性

利用线性电光效应的耦合波理论,对单轴晶体铌酸锂电光调制器的温度特性进行了研究。通过计算机进行数值计算,详细分析出射光光强随入射光方向、温度的变化关系。发现在某些入射光方向上,出射光光强不随温度的变化而变化,并且在该方向附近,角度在一定范围内是可调的,温度的稳定性可以保持。进一步还发现,当极角θ固定在0°,方位角在0~π/2,温度在243~343 K范围内变化时,调制器的温度稳定性相当好;另外,当固定在π/8,θ在0~0.0032π范围内变化时,调制器的温度稳定性也很好,出射光强对入射光强之比几乎不随温度而变化。这一结果表明,可以通过调节入射光的方向来保证调制器的温度稳定性,而这些方向是可利用线性电光效应的耦合波理论计算得出的。