1 温州大学 电气与电子工程学院 温州市微纳光电器件重点实验室，浙江 温州 325035
2 青岛海泰光电技术有限公司，山东 青岛 266100
报道了基于KTA晶体671 cm−1和234 cm−1频移的LD端面抽运被动调Q级联拉曼激光器。采用Nd:YAG/Cr 4+:YAG复合晶体产生被动调Q的脉冲基频激光来驱动KTA晶体，研究了不同入射抽运功率下级联拉曼激光的输出功率、光谱和脉冲特性。随着抽运功率的增加，输出激光波长从以671 cm−1和234 cm−1频移级联拉曼的1178 nm单波长过渡到与1212 nm同时输出的双波长。在10.05 W的入射抽运功率下，获得了280 mW平均输出功率，6.2%转化效率的双波长激光。对应的脉冲宽度和重复频率分别为1.2 ns和10.3 kHz，单脉冲能量和峰值功率分别为27.2 μJ和22.7 kW。结果表明：基于KTA两个相当增益强度的频移，结合腔镜镀膜控制可以获得丰富的斯托克斯激光波长。
拉曼激光 KTA晶体 被动调Q YAG晶体 Raman laser KTA crystal passive Q-switch YAG crystal 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230079
1 温州大学 物理与电子信息工程学院, 浙江 温州 325035
2 青岛海泰光电技术有限公司, 山东 青岛 266100
提出了一种新型的基于非临界相位匹配KTA晶体的自级联光参量振荡(OPO)激光技术。采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.06 μm振荡,腔内泵浦按非临界相位匹配角度切割的KTA晶体,将KTA晶体初次OPO产生的1.5 μm信号光封闭在腔内用作二次OPO的泵浦光,实现基于单块KTA晶体自级联OPO的转化。在输出功率8 W的808 nm波长半导体激光泵浦下获得输出功率超过400 mW、斜效率12.7%的2.6 μm波长激光输出。结果表明基于单块KTA晶体的级联光参量振荡激光器可望成为获得脉冲2.5~2.7 μm波段中红外激光的有效途径。
2.6 μm波段 光参量振荡器 KTA晶体 非临界相位匹配 2.6 μm waveband optical parametric oscillator KTA crystal non-critical phase match 强激光与粒子束
2016, 28(10): 109002
1 温州大学 物理与电子信息工程学院， 浙江 温州 325035
2 中国科学院 福建物质结构研究所， 福州 350002
3 青岛海泰光电技术有限公司， 山东 青岛 266100
采用非临界相位匹配切割，尺寸5 mm×5 mm×20 mm的KTA作为非线性光学晶体，进行了基于半导体激光端面抽运Nd:YLF/KTA的内腔式连续光学参量振荡激光研究，获得了中红外3.5 μm波段的连续激光输出。为了提高连续光参量振荡腔内信号光的功率密度，降低激光输出阈值，采用对信号光高反射的单谐振腔结构进行激光实验。在8.35 W的抽运功率下，分别获得了335 mW和110 mW 的3440 nm和1505 nm的激光输出，对应的总转换效率达到了5.6%。该实验研究表明半导体激光端面抽运的内腔式KTA连续光学参量振荡也能获得高效的中红外激光输出。
中红外激光 光参量振荡器 KTA晶体 连续激光输出 mid-infrared laser optical parametric oscillator KTA crystal continuous-wave laser
1 温州大学 物理与电子信息工程学院, 浙江 温州 325035
2 江苏师范大学 物电与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
3 青岛海泰光电技术有限公司, 山东 青岛 266100
首次提出了一种基于非临界相位匹配KTA光参量振荡的新型2 μm脉冲激光技术。采用激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.3 μm振荡, 腔内泵浦非临界相位匹配切割的KTA晶体, 初步实现了超过1 W的2.1 μm波段激光输出, 光光转化效率10%, 脉宽3.4 ns (30 kHz)。相对于其他方式获得的2 μm波段激光, 具有脉宽窄、峰值高、谱线纯等优点, 是一种获得2 μm波段激光的有效新途径。
2 μm波段 光参量振荡器 KTA晶体 非临界相位匹配 2 μm waveband optical parametric oscillator KTA crystal non-critical phase match
1 中国科学院 福建物质结构研究所,福州 350002
2 福建师范大学 物理与光电信息科技学院,福州 350007
3 青岛海泰光电技术有限公司,山东 青岛 266100
介绍了一台连续激光二极管(LD)端面泵浦声光调Q的高重复频率、高效率1.53 μm人眼安全光学参量振荡激光器。激光基质材料采用Nd:YVO4晶体,采用按Ⅱ类非临界相位匹配切割、长20 mm的KTA晶体作为非线性光学晶体。在LD泵浦功率13.7 W,声光调Q重复频率60 kHz时,获得最高平均功率2.6 W的1.53 μm信号光输出,泵浦光-信号光转换效率达到19%。在最高输出功率2.6 W下测得单脉冲宽度2.9 ns,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为43.3 μJ和15 kW。
光学参量振荡器 砷酸钛氯钾晶体 声光调Q 人眼安全 optical parametric oscillator Nd:YVO4 Nd:YVO4 KTA crystal acousto-optically Q-switched eye-safe
山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
基于KTA和KTP非线性光学晶体, 在全固态大功率1.5 μm光参量振荡(OPO)方面做了相关的实验研究, 将激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG 1064 nm高功率激光模块应用于腔内KTA-OPO设计中, 获得了高效稳定的光参量输出。当重复频率为18 kHz时, 1.53 μm信号光功率和脉宽分别为13 W和5.46 ns, 3.4 μm休闲光输出功率为3 W。作为比较, 对基于KTP晶体的腔内光参量振荡特性也进行了实验研究。结果发现,由于KTA晶体在3.4 μm波段的吸收相对KTP晶体来说可以忽略, 热效应的影响大为降低, 可获得比KTP-OPO更高的输出功率和转换效率。
激光技术 光参量振荡 人眼安全波长 KTA晶体 全固态激光
1 四川大学物理科学与技术学院, 成都 610064
2 西南技术物理研究所, 成都 610041
对基于KTA (KTiOAsO4, 砷酸钛氧钾)晶体的中红外2 μm光参量振荡器的输入镜膜层损伤现象进行了初步分析及对比实验研究, 表明薄膜缺陷导致的热效应是造成输入镜膜层损伤、抗损伤阈值低的主要原因, 同时发现由于腔镜失调等原因造成的腔内残余1.06 μm激光是造成膜层损伤的主要来源, 这些结果对改进光参量振荡器系统设计、进一步提高2 μm激光输出能量具有一定的指导作用。
中红外激光器 KTA晶体 光参量振荡器 薄膜损伤 Middle infrared laser KTA crystal Optical parametric oscillator Coating damage
为了了解温度对2μm KTA光参变振荡器的影响，从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发，利用双轴晶体KTA的塞耳迈耶尔方程、热光色散方程、折射率椭球方程计算出了不同温度下满足相位匹配条件的晶体切割角，绘制出了角度调谐和温度的关系曲线图；采用计算有效非线性系数的近似算法，对晶体的有效非线性系数受温度的影响进行了计算；对不同温度条件下满足相位匹配条件的晶体的走离角、允许角进行了分析。当温度保持在20℃时，晶体用于光参变振荡的效果最好，为实际应用中选择合适的晶体温度提供了理论依据。
非线性光学 光参变振荡 2μm激光器 KTA晶体 温度 nonlinear optics optical parametric oscillator 2μm laser KTA crystal temperature
1 西南技术物理研究所，成都 610041
2 驻西南技术物理研究所军代室，成都 610041
为了研究如何产生2μm激光，提出将KTA晶体用于光参变振荡来产生2μm激光的方法，通过对比KTA与KTP晶体的非线性性能，从理论上论证了该方法的可行性；并从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发，利用KTA晶体的Sellmeier方程、根据折射率椭球方程计算出了晶体的切割角度，绘制出了角度调谐和波长的关系曲线图；比较了两种切割方式下的晶体有效非线性系数的大小，通过比较，得出Φ=0°，θ=48．37。切割的晶体具有更好的非线性特性的结论；并对该晶体的走离角、允许角、可接受带宽进行了计算，解决了KTA－OPO设计的最基本问题，为下一步的试验工作开展打下了基础。
非线性光学 光参变振荡 2μm激光器 KTA晶体 nonlinear optics optical parametric oscillator(OPO) 2μm laser KTA crystal
为了验证KTiOAsO4(KTA)晶体用于光参变振荡产生2 μm激光的可行性,设计了脉冲式2 μm KTA光参变振荡器,采用θ=49°切割的KTA晶体作为光参变振荡晶体,实现了2 μm激光的输出;计算了该系统在双谐振情况下的起振阈值,在实验中测得输出的信号光、闲频光波长在2.16 μm和2.09 μm附近,与理论计算基本吻合,并测量了脉冲宽度。同时选用了对信闲光透过率分别为60％、70％、90％的镜片作为光参变振荡器(OPO)输出镜,测得了三种情况下的输出能量及电光效率的数值;测得了在380 V电压下,输出镜透过率一定时输出能量与光参变振荡器腔长之间的关系曲线,从而验证了KTA晶体用于光参变振荡产生2 μm激光的可行性,为下一步的研究工作打下了基础。
非线性光学 2 μm激光器 光参变振荡器 KTA晶体
