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大尺寸掺镁化学计量比LiNbO3、LiTaO3光学超晶格材料和全固态白光激光器

中国科技成果 2010年第10期11卷 14-14页

作者：刘辉南京大学

本课题主要在我们已有的工作基础上，改进微结构材料的极化制备技术，研制大尺寸、高损伤阈值的掺镁化学计量比铌酸锂（MgSLN）和钽酸锂（MgSLT）光学超晶格材料，同时优化超晶格结构设计，研究多个非线性光学耦合过程的方案，研制出输... 详细信息

本课题主要在我们已有的工作基础上，改进微结构材料的极化制备技术，研制大尺寸、高损伤阈值的掺镁化学计量比铌酸锂（MgSLN）和钽酸锂（MgSLT）光学超晶格材料，同时优化超晶格结构设计，研究多个非线性光学耦合过程的方案，研制出输出大功率全固态红、绿、蓝三基色激光器和准白光激光器，解决材料和器件产业化方面的关键技术，为最终实现产业化奠定基础。

关键词：光学超晶格材料化学计量比铌酸锂 LiNbO3 激光器 LiTaO3 大尺寸全固态掺镁

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稀土掺杂光学超晶格的自变频激光模型与应用

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发光学报 2002年第4期23卷 344-346页

作者：陈学元罗遵度黄艺东黄妙良中国科学院福建物质结构研究所福建福州350002

通过结合准相位匹配理论和空间分布自混频（或自倍频）激光模型提出了稀土掺杂光学超晶格材料自变频激光理论模型。该模型计入了弱聚焦的高斯光束空间分布,泵浦耦合以及非理想周期结构的影响。并应用该理论模型对Nd3+离子掺杂非理想周... 详细信息

通过结合准相位匹配理论和空间分布自混频（或自倍频）激光模型提出了稀土掺杂光学超晶格材料自变频激光理论模型。该模型计入了弱聚焦的高斯光束空间分布,泵浦耦合以及非理想周期结构的影响。并应用该理论模型对Nd3+离子掺杂非理想周期极化铌酸锂（Nd3+:APLN）晶体同步自变频多波长激光进行了模拟计算。计算结果,尤其是阈值、可见激光总输出功率和同步可见激光谱线相对强度分布等与实验结果符合得很好,从而表明该模型的有效性。

关键词：稀土掺杂模型自变频激光光学超晶格材料激光材料

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光学超晶格中特殊光学功能的理论研究

光学超晶格中特殊光学功能的理论研究

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作者：周明帅南京大学

学位级别：硕士

随着20世纪60年代激光器的问世,非线性光学在基本原理、新型材料的研究、新效应的发现与应用方面都取得了巨大的进展。其中,光学超晶格是近年倍受人们关注的人工微结构材料,具有特殊的光学功能。通过科学研究发现光学超晶格除了非线性... 详细信息

随着20世纪60年代激光器的问世,非线性光学在基本原理、新型材料的研究、新效应的发现与应用方面都取得了巨大的进展。其中,光学超晶格是近年倍受人们关注的人工微结构材料,具有特殊的光学功能。通过科学研究发现光学超晶格除了非线性变频效应,还有一些线性光学效应：聚焦、分束、偏振等。这些光学功能的集成对于光器件的设计和研究都有着非常重要的意义。本论文对光学超晶格的特殊光学性能展开了研究,主要工作包括三个方面：用于二维光学超晶格的数值计算方法、局域准相位匹配理论、多重局域相位匹配理论。中心工作是基于局域准相位匹配理论来设计更加复杂和新颖的非线性光学过程,从而产生特殊的非线性光学现象和光学功能。通过以上一系列的研究,并取得了一些颇具创新意义的科研结果。本论文具体工作从以下几个方面展开： L通过对已有非线性光学研究方法的系统研究介绍,发现目前二维非线性光学领域的数值模拟方法仍然比较少,已有的FDTD方法和有限单元法一般只用于体块型光子晶体的理论模拟计算,而用于厘米量级光学超晶格的数值计算方法却几乎没有。本文提出了一种数值差分方法可以用于计算二维光学超晶格的非线性光场分布,主要基于中心差分原理。可以正确而简便地模拟计算谐波和基波的场分布。基于局域相位匹配的几个例子证明了该方法的计算结果较为准确,而通过与现在常用的数值计算方法FDTD对比研究,该数值方法要比FDTD简便得多。对于同一个23μm*23μm的二维超晶格结构,两种方法可以得到几乎相同的数值计算结果,但是计算时间却大不相同,文中数值差分方法只有FDTD方法的10-3。可见,在超晶格问题的计算中,该方法比FDTD更加快速、实用、简便。 2.除了计算二维超晶格的倍频过程,该数值差分方法还可以推广用于计算和频、差频和三倍频等一系列非线性过程。如果使用柱坐标系,该方法也可以用于计算三维超晶格的非线性光场分布。结合运用分步傅里叶变换理论,该方法又可以拓展到解决含时的非线性光学问题。因此该方法具有很好的可推广性。 3.本文通过局域准相位匹配理论的研究,理论上实现了几种不同的非线性过程,如一个聚焦点、两个聚焦点的倍频波输出过程。再次从理论上验证了局域相位匹配理论的确可以实现倍频、聚焦和分束等光学功能。并将高阶匹配也推广到了局域准相位匹配领域,通过对三阶局域相位匹配结构的设计,得到N阶匹配的超晶格结构参数正好是一阶匹配的N倍。但是用数值差分方法进行的模拟结果可以看到,N阶匹配的倍频波转换效率要比一阶匹配低很多,只有1/N2。 4.本文通过对带偏振的局域准相位匹配的理论研究,局域相位匹配可以很完美地实现偏振功能在光学超晶格的集成。也就是说,基于局域相位匹配理论设计的光学超晶格,会有一个类似于线性光学领域设计的“偏振片”功能,可以同时输出不同的偏振光,即倍频波。光和e光。但是由于两个非线性过程的耦合系数不同,生成的倍频光。光比e光的转换效率要低很多。 5.从已有常规多重相位匹配的研究成果出发,验证了多重局域相位匹配理论可以通过提供不同的倒格矢从而同时实现不同的非线性过程。而通过对设计的非线性“交通信号灯”的模拟计算,包括场分布情况以及聚焦面上的光束特性,验证了多重相位匹配理论。 6.多重局域相位匹配具有常规多重匹配不具有的优点,同样是“交通信号灯”的设计,常规过程最后要采用一个分光镜片才能实现三束光的分束,但是由于局域相位匹配本身就具有分束的光学功能,因此多重局域相位匹配最后产生的红、黄、绿三束激光已经分束,这使得整个光学设计过程更加简单化,也使光学超晶格对于光学功能的集成更加多样化。

关键词：光学超晶格材料特殊光学功能局域准相位匹配理论数值计算

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PPLN-OPO非线性变频特性的研究

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山东师范大学学报（自然科学版） 2004年第2期19卷 47-49页

作者：李健王衍子傅殿岭危芹王翠岭黄春霞山东师范大学物理与电子科学学院济南250014

根据准相位匹配和光参量振荡原理 ,分析了光学超晶格材料PPLN实现参量过程时极化周期、匹配温度和调谐波长之间的关系 ,提出了同时使用周期调谐和温度调谐实现大范围波长调谐的调谐方法 ,并对PPLN -OPO在不同泵浦波段的周期调谐特性和... 详细信息

根据准相位匹配和光参量振荡原理 ,分析了光学超晶格材料PPLN实现参量过程时极化周期、匹配温度和调谐波长之间的关系 ,提出了同时使用周期调谐和温度调谐实现大范围波长调谐的调谐方法 ,并对PPLN -OPO在不同泵浦波段的周期调谐特性和温度调谐特性进行了研究 .

关键词： PPLN-OPO 非线性变频特性光学超晶格准相位匹配光学超晶格材料

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