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基于PPMgLN晶体的红外光参量振荡器研究

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红外与毫米波学报 2006年第5期25卷 338-341页

作者：蔡双双吴波徐海斌沈剑威沈永行浙江大学物理系浙江杭州310027 浙江湖州师范学院物理系浙江湖州313000 浙江大学光电信息工程学系浙江杭州310027

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... 详细信息

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%.

关键词：光参量振荡器周期性畴极化反转掺镁铌酸锂调谐

GW/cm^2量级飞秒脉冲倍频的宽谱谐波产生

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光学学报 2017年第3期37卷 373-381页

作者：黄章超张文定林洪沂许英朝沈汉鑫阮剑剑孙栋王衡朱文章厦门理工学院光电与通信工程学院福建省光电技术与器件重点实验室厦门市LED照明应用工程技术研究中心福建厦门361024 西北工业大学理学院空间应用物理化学教育部重点实验室陕西省光信息技术重点实验室陕西西安710072

使用含镁摩尔分数为5%的掺镁铌酸锂晶体对57.4fs脉冲在1550nm通信波段进行了Ⅰ型(o+o-e)和0型(e+e-e)的倍频对比实验。对于Ⅰ型倍频,在4.3GW/cm^2的峰值功率密度下得到了谱宽为28nm、脉宽为79fs的谐波脉冲,转换效率最高达54%;对于0型倍... 详细信息

使用含镁摩尔分数为5%的掺镁铌酸锂晶体对57.4fs脉冲在1550nm通信波段进行了Ⅰ型(o+o-e)和0型(e+e-e)的倍频对比实验。对于Ⅰ型倍频,在4.3GW/cm^2的峰值功率密度下得到了谱宽为28nm、脉宽为79fs的谐波脉冲,转换效率最高达54%;对于0型倍频,在3.7GW/cm^2的峰值功率密度下得到了谱宽为2.1nm的谐波脉冲,转换效率最高为40%。分别从飞秒脉冲多波长成分的相位匹配(频域)和基波与谐波脉冲的群速度匹配(时域)两个角度,对倍频过程中基波脉冲和谐波脉冲的演变进行了详细分析。发现同时满足多波长成分相位匹配时,传播中谐波的谱宽能维持不变;而仅满足中心波长相位匹配时,谐波光谱则随着传播长度的增加而逐渐变窄。

关键词：超快光学 Ⅰ型倍频飞秒脉冲群速度匹配掺镁铌酸锂

不同掺镁量的LiNbO_3质子交换光波导的制备与表征

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硅酸盐学报 1991年第6期19卷 532-536页

作者：侯卫星华王祥张雁行谭浩然中国科学院上海硅酸盐研究所

用质子交换法在不同掺镁量(0、3、4、5、6mol％MgO)的LiNbO_3晶体中制备了质子交换光波导。光学测试表明,晶体中不同的MgO含量并不影响LiNbO_3质子交换波导阶跃型折射率分布的特点,表面折射率的增加约为0.130,扩散特性研究表明,质子交... 详细信息

用质子交换法在不同掺镁量(0、3、4、5、6mol％MgO)的LiNbO_3晶体中制备了质子交换光波导。光学测试表明,晶体中不同的MgO含量并不影响LiNbO_3质子交换波导阶跃型折射率分布的特点,表面折射率的增加约为0.130,扩散特性研究表明,质子交换反应实际上是一个扩散动力学过程,扩散系数不仅与晶体取向有关,而且受到晶体中MgO含量的影响。本实验还确定了5mol％MgO:LiNbO_3晶体X切型和y切型基片的扩散参数和质子交换激活能。

关键词：掺镁铌酸锂质子交换波导扩散系数

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近红外半导体激光器的切伦科夫波导倍频研究

人工晶体学报 1997年第1期26卷 15-19页

作者：牟晓东张恒利孔庆宇孟宪林邵宗书蒋民华山东大学晶体材料研究所

利用质子交换ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３平板波导研究了对近红外半导体激光器的切伦科夫倍频特性，实现了对９５６ｎｍ和８０４ｎｍ半导体激光器的直接倍频，得到了４７８ｎｍ的倍频蓝光和４０２ｎｍ的倍频紫光输出。在基频导模功率小于１ｍ... 详细信息

利用质子交换ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３平板波导研究了对近红外半导体激光器的切伦科夫倍频特性，实现了对９５６ｎｍ和８０４ｎｍ半导体激光器的直接倍频，得到了４７８ｎｍ的倍频蓝光和４０２ｎｍ的倍频紫光输出。在基频导模功率小于１ｍＷ的低入射功率下，倍频光功率的估算值约在０．１μＷ和０．０１μＷ之间。

关键词：半导体激光器掺镁铌酸锂晶体激光器波导倍频

Mg∶LiNbO_3及Nd∶Mg∶LiNbO_3晶体畴结构与单畴化研究

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人工晶体学报 1997年第1期26卷 6-10页

作者：孟宪林孙友轩祝俐山东大学晶体材料研究所

本文对Ｍｇ∶ＬｉＮｂＯ３及Ｎｄ∶Ｍｇ∶ＬｉＮｂＯ３晶体的畴结构与单畴化条件进行了系统的研究；报道了主要晶面的畴结构特征；

关键词：掺镁铌酸锂畴结构引上法晶体生长晶体结构

飞秒激光诱导铁电晶体畴反转和表面烧蚀的研究

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飞秒激光诱导铁电晶体畴反转和表面烧蚀的研究

作者：朱海生上海交通大学

学位级别：硕士

随着飞秒激光的出现,激光与材料的相互作用研究进入了一个更为广阔的空间,激光的应用深入到更多的领域。本文主要介绍了一种新型的诱导铁电晶体畴反转的方法——飞秒激光诱导畴反转,并且对该方法进行了数值模拟和实验研究;另外,我们利... 详细信息

随着飞秒激光的出现,激光与材料的相互作用研究进入了一个更为广阔的空间,激光的应用深入到更多的领域。本文主要介绍了一种新型的诱导铁电晶体畴反转的方法——飞秒激光诱导畴反转,并且对该方法进行了数值模拟和实验研究;另外,我们利用飞秒激光对铌酸锂和掺镁铌酸锂晶体表面进行烧蚀研究,这对铁电晶体抗损伤性能的深入了解以及飞秒激光微加工的应用有着重要的意义。在激光诱导铁电晶体畴反转的理论模型研究中,我们通过模拟激光电场对铁电晶体中决定畴反转的离子的作用,证实了激光诱导畴反转的可行性,同时发现,随着激光能量的递增,诱导畴反转的激光能量窗口与非反转窗口交替出现。此外,通过对模型中各种参数的研究得知,铁电晶体的阻尼系数、耦合弹性系数、温度、脉宽以及脉冲频率的减小,都会不同程度地降低畴反转的阈值,而通过减小激光束腰半径则能实现更小的畴结构。激光脉冲的载波包络位相(CEP)亦起到重要的作用,当CEP在0.5π附近时,激光能量能更充分利用在畴反转上,从而增大畴反转的概率。当模型中的各参数根据铌酸锂晶体的实际参数取值时,得到红外波段的飞秒激光诱导畴反转所需的脉冲能量范围为1～100μJ。在800nm的飞秒激光脉冲诱导下,实验得到了微米量级的铌酸锂晶体畴反转环状结构。此时的激光偏振方向与铌酸锂晶体z轴平行,相比之下,激光偏振方向改变90度后,畴反转的诱导变得相当困难。这说明激光电场对锂离子的作用是诱导畴反转的主因,与我们的理论模型相吻合。实验中的反转阈值能流流量在1～4 J /cm 2的范围内,作用的激光脉冲能量范围在30～60μJ,验证了数值模拟的预测值。另外,我们还对实验进行了优化,发现当聚焦激光的透镜焦距选择150mm,焦点离样品10mm时,畴反转现象较为明显。这种完全通过光进行微极化的方法对三维畴反转结构的实现具有重要的技术参考价值。另外,我们还研究了飞秒激光对铌酸锂晶体和掺镁铌酸锂晶体的表面烧蚀情况。通过拟合烧蚀面积与激光能量流量的对数关系得出两种晶体在单脉冲和多脉冲作用下的烧蚀阈值。比较发现掺镁铌酸锂晶体的单脉冲烧蚀阈值比铌酸锂晶体的高出50%,而在多脉冲作用下,掺镁铌酸锂烧蚀阈值随着脉冲个数增加而递减的速度比铌酸锂慢,再次证明其抗损伤能力较强。此外,关于不同掺镁成分的铌酸锂烧蚀研究表明,Mg(5mol%): LiNbO3与Mg(6mol%): LiNbO相比具有更高的抗损伤性。

关键词：飞秒激光畴反转铁电晶体铌酸锂掺镁铌酸锂烧蚀

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基于泰伯效应的二维六角光分束器

基于泰伯效应的二维六角光分束器

作者：黎远安北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：在光学集成应用领域中,基于Talbot effect的光分束器,由于其简单的制备工艺,稳定的光学分束效果,高度的光学集成性,发展成为主要研究的光分束器设备。在对掺杂铌酸锂材料制备的非线性光学器件的检测中,在应用掺杂铌酸锂器件的光... 详细信息

摘要：在光学集成应用领域中,基于Talbot effect的光分束器,由于其简单的制备工艺,稳定的光学分束效果,高度的光学集成性,发展成为主要研究的光分束器设备。在对掺杂铌酸锂材料制备的非线性光学器件的检测中,在应用掺杂铌酸锂器件的光电等特性时,需要在掺杂铌酸锂晶体的表面加载电压,调节器件的光电特性。但是,掺杂铌酸锂晶体材料本身,并不导电,无法在掺杂铌酸锂晶体材料表面,形成均匀的电场,对整个晶体材料实现光电特性的调谐。通过在掺杂铌酸锂晶体材料表面,射频磁控溅射透明导电ITO薄膜,可以很好的改善掺杂铌酸锂晶体材料的特性。本文的研究主题是基于Talbot effect的二维六角光分束器,从理论和实验两方面对其进行了研究,研究的主要内容有：1.从理论上阐述光学分束器的基本相关理论和现象的解释;2.介绍制备光分束器的非线性光电晶体铌酸锂材料的结构以及特性;3.采用计算机数值模拟二维六角光分束器的光学分束效果,此后采用外加电场周期极化法制备二维六角光分束器,并且采用射频磁控溅射技术在二维六角光分束器的表面射频磁控溅射ITO透明导电薄膜;4.组建二维六角光分束器的光学测试光路,研究测试二维六角光分束器的光学分束效果。

关键词：泰伯效应掺镁铌酸锂二维六角射频磁控溅射光分束器

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光学超晶格的制备技术研究

光学超晶格的制备技术研究

作者：李晓阳南京大学

学位级别：硕士

基于准相位匹配技术的光学超晶格被广泛应用于激光的非线性频率转换和量子信息技术等领域。其制备工艺一直以来都是人们关注的研究内容。本文针对小周期和掺镁铌酸锂光学超晶格极化等技术难题,在介绍钽酸锂、铌酸锂的结构特性,以及理解... 详细信息

基于准相位匹配技术的光学超晶格被广泛应用于激光的非线性频率转换和量子信息技术等领域。其制备工艺一直以来都是人们关注的研究内容。本文针对小周期和掺镁铌酸锂光学超晶格极化等技术难题,在介绍钽酸锂、铌酸锂的结构特性,以及理解畴翻转动力学过程中基础上,探索了双面电极、高温极化、绝缘层辅助室温极化等技术方案,实现了小周期光学超晶格和掺杂镁铌酸锂光学超晶格的成功制备。具体包括以下几个方面:1.从钽酸锂、铌酸锂晶体的材料基本特性出发,介绍了室温极化过程中的畴动力学模型,以此为基础制备了大周期光学超晶格,并对比了不同电极材料对极化结果的影响。2.探究了过极化技术的原理,在此基础上提出了双面电极极化的方案,制备出了小周期(5μm)一维和二维的钽酸锂光学超晶格,畴贯穿性好,正负面的畴图案基本一致。3.针对掺镁铌酸锂的极化技术难题,尝试了几种技术方案。利用掺镁铌酸锂高温下矫顽场下降的特性,制备出了厚度1mm、周期30μm左右的掺镁铌酸锂光学超晶格。使用Si O2作为绝缘层,结合多脉冲极化,在常温下制备出了厚度为0.5mm掺镁铌酸锂光学超晶格,周期为十几微米。此外,本文还尝试了常温下制备掺镁铌酸锂超晶格的其他技术方案,包括紫外光辅助极化、质子交换后极化等,获得初步的结果。

关键词：光学超晶格钽酸锂铌酸锂掺镁铌酸锂电场极化技术

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宽带准位相匹配全光波长转换器的研究和应用

宽带准位相匹配全光波长转换器的研究和应用

作者：陆锋上海交通大学

学位级别：硕士

本论文详细研究了掺镁周期性极化铌酸锂（MgO:PPLN）晶体中基于I型准位相匹配技术的二阶非线性波长转换,包括倍频、和频与级联效应,以及波长转换在光信息处理中的一些应用。倍频中的I型准位相匹配是指入射泵浦光为o光,而出射倍频... 详细信息

本论文详细研究了掺镁周期性极化铌酸锂（MgO:PPLN）晶体中基于I型准位相匹配技术的二阶非线性波长转换,包括倍频、和频与级联效应,以及波长转换在光信息处理中的一些应用。倍频中的I型准位相匹配是指入射泵浦光为o光,而出射倍频光为e光的相互作用过程。本论文在周期为20.4um,长20mm的MgO:PPLN中获得了25nm的倍频带宽。以此为基础,在倍频差频级联实验中成功地演示了由泵浦光的可调性而产生的信号广播的功能。目前为止,I型准位相匹配是唯一潜在具有全光N×M型波长转换的解决方案。接着,基于I型准位相匹配具有群速度匹配波长的特性,本论文进行了超短脉冲的级联实验,在频域中观察到了转换结果。最后,本论文利用I型准位相匹配的灵活性,提出了两个基于波长转换的应用构想并进行了理论计算。一是全光异或门逻辑功能的实现,二是波长信道间隔可灵活调节的多波长激光源。本论文的另外一部分介绍了MgO:PPLN晶体中钛扩散条波导的制备。钛扩散波导可同时支持TE、TM模的传播,符合I型准位相匹配中不同光波有不同偏振态的要求。在条波导制作完后,我们对其进行了通光测试,得到了较好的结果。

关键词：掺镁铌酸锂波长转换 I型准位相匹配波长广播全光逻辑多波长激光器钛扩散波导