1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子对抗学院 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
4 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
为抑制光参量振荡器（Optical Parametric Oscillator，OPO）振荡过程中信号光和闲频光向泵浦光的逆转换，首次采用在L型OPO腔的支路中插入信号光倍频晶体LiB3O5的（简称LBO）的方式，实现了BaGa4Se7（BGSe） OPO闲频光的高转换效率输出，当泵浦激光（1.06 μm）能量为115 mJ时，闲频光（3.5 μm）能量为16.18 mJ，光光转换效率为14.06%，斜效率为18.4%，这是目前已知1.06 μm激光泵浦BGSe OPO最高的转换效率。模拟了不同泵浦能量下L型腔中有无LBO晶体时BGSe OPO腔内的三波波形，并给出了闲频光在实验中的输出波形。与传统OPO腔相比，所提出的L型OPO腔（含倍频晶体）在大能量泵浦条件下抑制了逆转换，可获得更高的闲频光转换效率。
中红外激光 高转换效率 BaGa4Se7 光参量振荡 mid-infrared laser high conversion efficiency BaGa4Se7 optical parametric oscillation 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230178
1 沈阳理工大学 理学院, 辽宁 沈阳 110159
2 鞍山紫玉激光科技有限公司灯泵实验室, 辽宁 鞍山 114044
为了得到一种三倍频效率高达60%的355 nm脉冲激光器, 采用曲率半径分别为2 m的凹凸高斯镜和9 m的平凹全反镜组合作为谐振腔, 加以电光调Q, 得到1 064 nm高光束质量激光输出, 再将其进行行波放大, 获得重复频率10 Hz、脉宽7.3 ns、单脉冲能量1.01 J的1 064 nm基频光输出。利用 Ⅰ 类相位匹配LBO晶体进行二倍频、 Ⅱ 类相位匹配LBO晶体进行三倍频以得到波长为355 nm的紫外光输出。通过二倍频和三倍频输出特性和非线性晶体参数的分析和实验调试, 最终获得了单脉冲能量为608 mJ、脉宽为5.7 ns、线宽为2 nm的紫外激光输出。通过优化二倍频的转换效率, 可使1 064 nm基频光到三倍频得到的355 nm紫外光的转换效率达60%。
固体激光器 高转换效率高能量 LBO晶体 355 nm紫外激光器 solid laser high efficiency and high energy LBO crystal 355 nm UV laser
高重复频率大能量窄脉宽激光器在激光成像、激光加工、精密测量等领域中得到广泛应用。采用电光腔倒空技术和双棒串接结构, 通过减小热透镜效应的影响并保证振荡光与抽运光的良好模式匹配, 实现了高效率、大能量、窄脉宽1064 nm 线偏振脉冲激光输出。以偏硼酸钡(BBO)普克尔盒作为电光开关, 采用低吸收系数的914 nm光纤耦合半导体激光器端面抽运Nd∶YVO4晶体, 提高了激光器的热稳定性。在重复频率7 kHz的条件下, 当谐振腔腔长为450 mm, 晶体吸收功率为79.6 W时, 获得了脉冲宽度为5 ns, 最大平均输出功率为35 W, 单脉冲能量为5 mJ的稳定脉冲激光输出, 对应的光-光转换效率为44%。
激光器 电光腔倒空 914 nm波长 高转换效率
1 晋中学院信息技术与工程学院, 山西 晋中 030600
2 首都师范大学物理系, 北京 100048
利用非线性共轭梯度算法(NCG)设计了无周期光学超晶格(NOS)，在该结构中实现了高转换效率的耦合三次谐波(CTHG)。相对于传统的模拟退火算法(SA)所设计的非周期光学超晶格(AOS)，无论单波长还是多波长的CTHG，利用NCG算法所设计的NOS结构可以得到更高的转换效率。这是因为在无周期光学超晶格结构中每层畴的宽度的选取是任意的，通过NCG算法对每层畴宽度进行优化，可以达到更好的准相位匹配(QPM)。计算了转换效率随光波传播距离的变化情况，结果表明转换效率随光波传播距离的增加而增大，这说明每层畴对转换效率的贡献是积极的，所设计的样品达到了准相位匹配。
非线性光学 耦合三次谐波 高转换效率 非线性共轭梯度算法 无周期光学超晶格 准相位匹配 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 091901
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
利用1.56 μm连续单频光纤激光器抽运周期极化铌酸锂晶体，通过外腔谐振增强倍频技术获得了低噪声连续单频780 nm激光。为了实现高效率倍频，理论设计了倍频腔的最佳腔镜透射率、腔长以及腔模体积等以实现谐振倍频过程中的模式匹配和阻抗匹配。在此基础上，实验获得了输出功率达1 W的连续单频780 nm激光，倍频效率达84.8%。进一步利用高精细度模式清洁器降低激光的强度噪声，实验获得了输出功率达700 mW、强度噪声在分析频率4 MHz处达到散粒噪声基准的低噪声连续单频780 nm激光。该系统的激光波长分别位于量子态传输波段与原子存储波段，可用于研究实用化量子信息处理系统。
非线性光学 连续单频780 nm激光 谐振倍频 高转换效率 低噪声
1 中国电子科技集团公司第二十七研究所, 河南 郑州 450047
2 92038部队,山东 青岛 266041
在傍轴近似条件下建立了OPO的数学模型,通过引入三波混频中时间与空间关系,采用分步傅里叶算法模拟了纳秒级脉冲和连续光波在谐振腔内的三波混频过程。理论模型中考虑了不同频率光波之间的色散关系,可以在高转换效率情况下分析不同泵浦脉冲功率、脉冲时长、腔镜透反射比以及不同种子光输入等情况下的输出波形、功率以及OPO阈值等特性。实验中采用掺杂MgO的周期性极化铌酸锂晶体(MgO∶PPLN)为非线性介质,在输入1.06 μm泵浦激光脉冲能量为0.4 mJ时,产生3.8 μm闲频光超过0.07 mJ输出,与数值模拟结果0.08 mJ较为符合。
光参量振荡器 数学模型 纳秒脉冲 高转换效率 optical parametric oscillator numerical model nanosecond pulse high conversion efficiency
1 中国科学院 光电研究院,北京 100080
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
3 北京国科世纪激光技术有限公司,北京 100085
通过带光纤耦合的激光二极管模块端面泵浦低掺杂浓度的Nd:YVO4晶体,实现了高转换效率的TEM00模准连续绿光激光器。实验采用平平对称腔型设计以获得大的基模体积,高衍射效率声光调Q技术以提高峰值功率密度,以及LBO临界相位匹配来实现腔内倍频。在注入功率30 W,重复频率20 kHz的条件下,获得了平均功率为96 W的532 nm激光输出,实际光-光转换效率达到334%,相应的1 064 nm基频光平均输出功率为118 W,实际倍频效率为898%。同时,测得532 nm绿光的M2因子为109,脉冲宽度为28 ns。文中还对影响绿光光束质量和转换效率的因素进行了分析。
固体激光器 绿光激光器 光束质量 高转换效率 声光调Q 腔内倍频 solid-state laser green laser beam quality high conversion efficiency acoustic-optic Q-switching intracavity frequency doubling
天津大学精仪学院激光与光电子研究所,国家教育部光电信息科学技术开放实验室 天津 300072
报道了一台半导体激光器(LD)抽运的声光调Q高效内腔谐波转换Nd:YAG激光器,当注入抽运功率为12W时,声光调Q的基频波(1.064μm)输出平均功率为2.6W,采用内腔倍频技术,在简单腔情况下,二次谐波(532nm)输出平均功率达到了2.1W,光-光转换效率分别达到21.7%和17.5%。
LD抽运 声光调Q 内腔倍频 高转换效率
