1 长春新产业光电技术有限公司，吉林 长春 130103
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
设计了一种使用两个不同波长的蓝光激光二极管合束抽运的261 nm单纵模紫外激光器。激光器腔型结构为V型。单纵模的选取使用法布里-珀罗(F-P)标准具。将波长分别为444 nm和469 nm、最大抽运功率分别为1.4 W和1.5 W的蓝光激光二极管各一支作为抽运源。将尺寸为3 mm×3 mm×5 mm、掺杂浓度(质量分数)为0.5%的掺镨氟化钇锂晶体作为增益介质。将I类相位匹配的偏硼酸钡(BBO)晶体用作倍频晶体。优化谐振腔参数并调整两个法布里-珀罗标准具的参数，当注入功率为2500 mW时，获得了最大连续功率为110 mW的单纵模261 nm紫外激光输出。
激光器 单纵模 紫外激光器 偏硼酸钡晶体 法布里-珀罗标准具
光子学报
2020, 49(10): 1019001
1 福建工程学院 数理学院, 福州 350108
2 中国科学院福建物质结构研究所 光电材料化学与物理重点实验室, 福州 350002
研究了中心对称晶体中的三阶非线性频率转换, 并在这类晶体中实现了紫外激光的有效输出.确定了负单轴晶体的相位匹配角公式及相应的相位匹配角.选择带有离域共轭π键的冰洲石晶体和α-BBO晶体进行实验.以飞秒激光作为基频光, 在Ⅱ类相位匹配方式下, 利用α-BBO晶体获得了最高单脉冲能量为37.6 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为2.5%; 利用冰洲石晶体获得了最高单脉冲能量为19.3 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为1.25%.该研究验证了利用中心对称晶体的三阶非线性效应直接获得紫外激光的可行性和获得深紫外激光的可能性, 为紫外非线性晶体的探索和深紫外激光的研究提供参考.
三次谐波 中心对称晶体 紫外激光 非线性频率变换 冰洲石 α-BBO晶体 Third-harmonic Centrosymmetric crystal UV laser Nonlinear frequency conversion Calcite crystal α-BBO crystal
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory on High Power Laser and Physics
,
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics
,
Chinese Academy of Sciences
,
Shanghai 201800
,
China
2 University of Chinese Academy of Sciences
,
Beijing 100049
,
China
We present the design and experiment of a broadband optical parametric chirped-pulse amplifier (OPCPA) which provides high conversion efficiency and good beam quality at 808 nm wavelength. Using a three-dimensional spatial and temporal numerical model, several design considerations necessary to achieve high conversion efficiency, good beam quality and good output stability are discussed. To improve the conversion efficiency and broaden the amplified signal bandwidth simultaneously, the nonlinear crystal length and OPCPA parameters are analyzed and optimized with the concept of dissipating amplified idler between optical parametric amplification (OPA) of two crystals configuration. In the experiment, an amplifier consisting of two OPCPA stages of ‘L’ type configuration was demonstrated by using the optimized parameters. An amplified signal energy of 160 mJ was achieved with a total pump-to-signal efficiency of 35% (43% efficiency for the OPCPA stage 2). The output bandwidth of signal pulse reached 80 nm and the signal pulse was compressed to 24 fs. The energy stability reached 1.67% RMS at 3% pump energy variation. The optimized OPCPA amplifier operates at a repetition rate of 1 Hz and is used as a front-end injection for the main amplifier of SG-II 5PW laser facility.
BBO nonlinear optics optical parametric chirped-pulse amplifier petawatt laser High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(4): 04000e58
1 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
从Sellmeier 方程出发得到了BBO 晶体在1550 nm 波段具有波长不敏感的性质，因此BBO 晶体可用于掺铒光纤锁模激光器的宽带倍频。采用分布傅里叶方法对倍频耦合波方程进行了数值求解，得到了不同功率密度以及不同脉宽基频光的情况下倍频效率和转换带宽随晶体长度的变化关系，提出了晶体最佳长度的选择标准。与小信号近似的选择方法相比，该方法的适用范围更广，可用于不同功率密度情况下的晶体长度选择。
非线性光学 宽带倍频 掺铒光纤激光器 BBO 晶体 激光与光电子学进展
2015, 52(12): 121901
曲阜师范大学 激光研究所 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 曲阜 273165
为了拓展成像光谱仪的紫外光谱范围，设计了以高温相偏硼酸钡晶体为双折射材料的渥拉斯顿棱镜。采用计算机模拟的方法进行了理论分析，取得了参量数据图。偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的分束角在紫外区随波长变长呈非线性关系，但在小结构角的情况下有利于整个光谱区内分束角的稳定; 棱镜结构角加大会使视场角变小，增大棱镜的结构角和宽度有利提高光谱分辨率。结果表明，当在紫外光至可见光波段使用时，高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜设计厚度为6mm～8mm，结构角不大于15°，入射角控制在1°内比较合适。这一结果为进一步研制可用于紫外光谱范围的成像光谱仪提供了必要的理论依据。
物理光学 渥拉斯顿棱镜 偏振干涉 高温相偏硼酸钡 分束角 光程差 physical optics Wollaston prism polarization interference α-BBO splitting angle optical path difference
1 三峡大学 理学院, 湖北 宜昌 443002
2 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610064
3 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900
研究了基于单块偏硼酸钡(BBO)晶体的级联二阶非线性效应实现超短激光脉冲脉宽压缩的原理。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法对描述I类飞秒脉冲倍频过程的耦合波方程组进行了数值计算, 定量分析了基频光与倍频光位相失配量、非线性晶体长度、入射基频光峰值光强和初始脉宽等因素对脉宽压缩效果的影响, 并对实验参数进行了优化。采用单块BBO晶体, 对中心波长为800 nm、脉宽为140 fs的超短激光脉冲开展了脉宽压窄的实验研究, 获得了两倍以上的脉宽压缩倍率。对不同基频光峰值强度和不同初始脉宽下的实验结果与理论模拟结果进行了比较与分析, 结果表明, 倍频过程中的位相失配量、初始基频光峰值光强、脉冲啁啾, 以及初始基频光脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响较大。若要获得较高的压缩倍率, 需要综合考虑上述多种因素。
非线性光学 脉冲压缩 级联非线性 峰值光强 单块偏硼酸钡晶体 nonlinear optics pulse compression cascaded nonlinearity peak intensity single β-barium borate (BBO) crystal
天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 光电信息教育部重点实验室， 天津 300072
报道了一种半导体激光列阵侧面泵浦Nd：YAG四倍频266 nm全固态紫外激光器，采用Z型腔结构，Ⅰ类临界相位匹配LBO和BBO晶体分别作为二倍频晶体和四倍频晶体。在调制频率为5 kHz时，最终获得了2.1 W的266 nm紫外激光输出，单脉冲能量420 μJ, 绿光到紫外激光的转换率为13.13%，在相同的泵浦功率下利用V型腔结构仅获得305 mW的266 nm紫外激光输出。
激光二极管 侧面泵浦 四倍频 Z型腔 Ⅰ类临界相位匹配 BBO晶体 紫外激光 laser diode side-pumping fourth harmonic generation zigzag cavity type Ⅰ critical phase matching BBO crystal ultraviolet laser
1 曲阜师范大学 激光研究所 山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜 273165
2 中国石油大学(华东) 物理科学与技术学院, 青岛 266555
目前天然方解石紧缺，在实际使用过程中存在一些缺陷和限制。为缓解现行偏光棱镜材料紧缺的压力，对新型的双折射α-BBO替代材料进行了设计研究，通过光在界面上的全反射原理设计了李普奇式及格兰-泰勒式偏光棱镜，给出了它们相应的结构角取值范围及对应的视场角大小，并重点设计得出了230nm~800nm宽频情况下相应的理论值。结果表明，这种材料在紫外波段适用性很好，同时具有大的视场角。该工作为进一步研究开发新型材料的偏光器件打下了基础。
物理光学 结构角 紫外波段 视场角 physical optics α-BBO α-BBO structural angle UV wave band field angle
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Shanghai Institute of Laser Plasmas, China Academy of Engineering physics, Shanghai 201800, China
Phase mismatching for third-harmonic generation (THG) in barium metaborate (BBO) crystal is investigated in detail. Upon using BBO crystal in the Type I (oo→e) scheme, in the two independent planes (principal section of the crystal and the plane normal to principal section), when the input second-harmonic beam deviates from the expected direction, phase mismatching occurs and the angle deviation produces different effects on the conversion efficiency. We numerically simulate these two cases of phase mismatching and identify the relation between the conversion efficiency and the deviation angle in the air. The computational results indicate that the phase matching tolerance in the principal section is 0.2° (in the air), while the phase matching tolerance in the plane normal to principal section is 4.5° (in the air). After conducting a lab experiment, the results agree perfectly with the computational results, indicating that the deviation angle in the principal section has a greater effect on the conversion efficiency.
三次谐波转换 BBO 相位失配 非线性光学 190.0190 Nonlinear optics 190.2620 Harmonic generation and mixing 320.7100 Ultrafast measurements Chinese Optics Letters
2010, 8(6): 612
