基于PPMgLN晶体的红外光参量振荡器研究

采用高压电脉冲触发反转技术自行制备了PPMgLN晶片作为非线性工作介质,实现了一台以工作波长为1.064μm的被动调Q Nd:YVO4激光器作为泵源,输出信号光波长在1.4μm~1.7μm的光参量振荡器.采用畴周期调谐和温度调谐相结合实现了输出信号光波长在1.425μm~1.69μm波段的连续调谐.在泵浦功率为8.66W,调Q频率为20 KHz时得到输出信号光和闲散光总功率为2.07W,斜率效率达到30.7%.     

周期极化掺镁铌酸锂晶体的光学参量振荡

采用短脉冲极化电场法,在1 mm厚的掺摩尔分数0.05镁的铌酸锂晶体上成功制备了周期为30μm的极化光栅。以输出波长为1.064μm的声光调QNd∶YAG固体激光器作为基频抽运源对其进行了光学参量振荡实验,光参量振荡阈值功率为45 mW(重复频率为1 kHz),在输入功率为490 mW,控温炉温度为160℃时,获得了94 mW的波长为1544 nm的信号光输出,转换效率达到19.2%。并且通过调谐晶体温度(20~180℃),获得了调谐范围为1503~1550 nm的信号光稳定输出。实现了可调谐红外光的稳定输出,验证了晶体周期结构的均匀性。     

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。     

连续调谐输出的多周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡器

对基于多周期极化铌酸锂晶体(PPLN)的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器(QPM—OPO)，进行了温度调谐的理论和实验研究。以激光二极管(LD)端面抽运的声光调Q Nd：YVO4全固态激光器为抽运源，获得了1369．7～1678．8nm无重叠波段连续可调谐输出。给出了1064nm Nd：YVO4激光器抽运下，由PPLN的极化周期和温度直接计算输出信号光波长的公式，以及由信号光波长和极化周期计算相应的晶体温度的公式。这样就可直接计算实现无重叠波段连续可调谐输出时不同极化周期所对应的温度调谐范围，而不必联立能量守恒和动量守恒公式，逐点进行尝试。另外，周期极化晶体的极化周期不可避免地较理想值有一定的偏移，且具有不均匀性，给出了利用实验获得的温度调谐曲线，对极化周期进行修正计算的方法。     

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%.     

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。     

低阈值宽调谐PPLN光参量振荡

用半导体激光 (LD)抽运的声光调QNd∶YVO4 激光器做抽运源 ,实现了准位相匹配的光参量输出 ,其调谐范围为 1 4 36～ 1 7μm。非线性光学介质是多周期极化的LiNbO3 (PPLN)。光参量振荡阈值 10 3μJ(脉宽 2 2ns) ,在抽运光达到阈值 3 3倍的条件下 ,信号光输出能量 4 2 5 μJ ,斜效率 12 5 %。     

铌酸锂晶体畴工程的研究及进展

利用准相位匹配技术,通过人为地在非线性晶体上制备出非线性系数的周期结构,来满足相位匹配条件,可以提高频率转换效率与扩大非线性晶体的应用波段范围,这是近年来光学非线性研究的重要发展方向。利用铌酸锂晶体畴工程制作极化周期结构,以实现准相位匹配技术是最为突出的例子。本文详细介绍了这一技术手段以及应用发展趋势。     

1064nm泵浦掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量产生器的研究

本文利用二极管泵浦的声光调Q Nd:YAG激光器输出的1064nm准连续激光为泵浦源,利用掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)为工作物质,实现了温度调谐准相位匹配参量光的输出。输出参量光功率稳定,调谐范围宽。当晶体温度从40℃到180℃变化时,输出信号光的波长调谐范围为1.567-1.673μm,相应的空闲光的调谐范围为2.923-3.315μm。当输入1064nm平均功率为1.017W时,输出信号光功率为185mW,相应的空闲光功率为106mW,总功率为291mW。     

中红外PPMgLN光参变振荡器技术研究

为了实现3.8μm激光输出,采用了1.064μm激光抽运周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体（MgO掺杂摩尔分数为0.05）的光参变振荡器技术,由理论分析得到1.064μm激光抽运PPMgLN实现激光输出时,输出波长与极化周期以及温度的关系曲线。实验中,当晶体周期为29.2μm、温度为400K时,实现了3.8μm激光输出;当抽运功率为35W、声光调Q频率为8kHz条件下,获得3.84μm激光输出的平均功率为3.9W,其转换效率为11.14%,激光光束质量为6.46。结果表明,该技术可以获得较高转换效率的3.8μm激光输出,有望成为中红外激光对抗的激光干扰源。     

高掺镁铌酸锂晶体周期极化及倍频特性研究

研究了掺镁(5mol％)铌酸锂晶体的周期极化特性,发现晶体的极化矫顽场仅为3kV／mm,根据镁掺杂对晶体本征缺陷的影响解释了极化矫顽场降低的原因．采用短脉冲极化电场,对极化电流的热效应进行抑制从而消除了晶体均匀性对制备周期极化光栅的影响,在1mm厚的掺镁(5mol％)铌酸锂晶体上成功制备出了均匀的周期极化光栅．在室温下,利用1．064μm的Nd：YAG调Q激光器对得到的周期极化掺镁铌酸锂晶体进行了倍频实验,在输入功率为75mW时,得到3．5mW的532nm倍频绿光输出,转换效率为4．6％．     

温度调谐的MgO:LiNbO3光学参量振荡器

采用电光调Q Nd：YAG经KTP晶体倍频得到0．532μm的激光,泵浦非临界相位匹配的MgO：LiNbO3晶体。当光学参量振荡器（OPO）的输出镜采用对剩余泵浦光高反的腔镜时,泵浦阈值有明显的降低,转换效率提高了2个百分点。     

Nd：MgO：LiNbO_3光波导的特性

用质子交换法制备了Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３波导。通过测量平面波导的二次离子质谱，得到了波导的原子组分分布，并测量了Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３晶体的吸收谱线，最后利用端面耦合，分别得到了条波导内和衬底内激光诱导的荧光谱线。     

（YbTbBi）_3Fe_5O_（12）块状单晶生长及其磁光性能

用助熔剂法生长出（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２块状单晶，测量了该单晶在１．０～１．７μｍ范围的Ｆａｒａｄａｙ旋转谱及透射谱．当温度为１０～８０℃，λ＝１．５５μｍ时，测得该单晶的Ｆａｒａｄａｙ旋转温度系数为２．０×１０－２．（°）·ｍｍ－１·Ｋ－１．所得结果表明：（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２单晶既有较大的Ｆａｒａｄａｙ旋转角，又有很小的温度系数     

近非临界相位匹配温度调谐MgO：LiNbO3OPO

通过对MgO:LiNbO3参量过程温度相位匹配及走离角，允许参量等运转参数的理论计算与分析，确定了晶体的切割角度θ=82℃，以近非临界相位匹配（NCPM）取代NCPM，将温度调节范围控制在较低的温度上，研制了532nm泵浦的MgO:LiNbO3温度调谐脉冲光学参数振荡器（OPO），在800～1700nm波段实现连续调谐输出。参量泵浦功率密度阈值为57.3MW/cm^2，泵浦能量约2倍阈值处，单谐振（SRO）参量转换效率为11%以上。     

Broadband quasi-phase-matched second-harmonic generation in MgO:LiNbO3 waveguide

The quasi-phase-matched(QPM) condition of broadband second harmonic generation(SHG) in Ti-diffused MgO:LiNbO3 waveguide is theoretically simulated.The results show that the center wavelength of broadband SHG dependent on the waveguide width is around 1550 nm and the bandwidth is 50 nm.     

反射式太赫兹返波振荡器成像系统及其应用

实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统.这是一种新型的无损探伤成像方式.从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集,最后经过计算机处理成像.频率为0.7THz的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测,如硬币、徽章、模型飞机以及预埋了人工缺陷的工业样品.结果表明,很多工业材料相对于太赫兹波都是透明的,尤其是一些在航空航天技术中具有广泛应用价值的吸收微波的材料.     

锆钛酸铅光学声子的虚晶近似研究

在虚晶近似框架上用刚性离子模型计算了铁电固溶体PbZrxTi1-xO3(x=0.25-0.40）布里渊区Γ点的声子振动频率，结果显示，随着Zr组份x的增加，光学横模向低频方向移动，与已有的Raman实验相符。     

(TbBi)3GaxFe5-xO12薄膜/(TbYbBi)3Fe5O12晶体复合结构的生长和在光通信波段的磁光性能

用助熔剂法生长出掺Bi复合稀土铁石榴石晶体((TbYbBi)3Fe5O12),用(TbYbBi)3Fe5O12替代传统的无磁性Gd3Ga5O12晶体作基底液相外延掺Bi稀土铁鎵石榴石薄膜((TbBi)3GaXFe5-XO12).测量了Tb0.87Yb1.62Bi0.51Fe5O12晶体和Tb2.43Bi0.57Ga0.12Fe4.88O12薄膜/Tb0.87Yb1.62Bi0.51Fe5O12晶体复合结构材料在光通信波段(波长λ=1500-1620nm)处的光透射谱(T)、饱和磁化强度(Ms,0.5×106A/m)、法拉第旋转温度系数(FTC,5×10-5/K)和法拉第旋转波长系数(FWC,0.05%/nm).所得结果表明:Tb2.43Bi0.57Ga0.1Fe4.9O12薄膜/Tb0.87Yb1.62Bi0.51Fe5O12晶体复合结构材料的综合性能适用于宽带和温度稳定的光隔离器及其他光通讯器件.