新疆师范大学 物理与电子工程学院 新疆发光矿物与光功能材料研究重点实验室，乌鲁木齐 830054
基于砷酸钛氧钾（KTA）晶体优良的非线性光学特性，研究了由1 μm Nd：YAG纳秒脉冲调Q激光器泵浦的高能量、高光束质量闲频光单谐振光参量振荡器。选取合适镀膜参数的腔镜、优化腔型设计，建立了一个稳定紧凑的半球形对称闲频光单谐振腔，实现了高能量、高光束质量的近-中红外激光输出。在输入泵浦光的（1.064 μm）最大能量为20.2 mJ时，输出信号光（1.535 μm）和闲频光（3.468 μm）的最大能量分别为2.91 mJ和1.13 mJ，对应信号光和闲频光的斜效率分别为20.9%和8.1%。闲频光单谐振的光参量振荡器具有更大的衍射损耗和光束发散角，可以极大的限制输出光束的光谱带宽、提高谐振闲频光的光束质量等优势，测量了输出中红外闲频光在两个正交方向上的光束质量因子分别为。
非线性光学 闲频光谐振 光参量振荡器 光束质量 砷酸钛氧钾 Nonlinear optics Idler-resonant Optical parametric oscillator Beam quality KTiOAsO4
1 国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
对3.5 μm KTiOAsO4光参量振荡器(KTA-OPO)的温度调谐性能进行研究,仿真计算不同温度下KTA的相位匹配曲线,以及光束与z轴的夹角θ与调谐斜率的对应关系。仿真结果表明,随着θ值的增大,闲频光的峰值波长呈单调递增的趋势,调谐斜率呈单调递减的趋势,且I类相位匹配的调谐斜率普遍大于II类。对于非临界相位匹配(NCPM)KTA-OPO,对其温度调谐性能进行理论和实验研究。实验结果表明,当温度从30 ℃升高到180 ℃时,在II类相位匹配的条件下,闲频光的峰值波长从3463 nm移动到3474 nm,调谐斜率为0.073 nm/℃,理论上的调谐斜率为0.077 nm/℃,实验与理论计算结果相符,说明非临界相位匹配KTA-OPO在不同温度下的中红外闲频光输出波长受到温度的影响小,环境适应性强。
激光器 3.5 μm激光; 光参量振荡器 KTiOAsO4晶体 温度调谐
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 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
BaGa4Se7(硒镓钡，简称BGSe)与KTiOAsO4(砷酸氧钛钾，简称KTA)均可在1.06 μm激光泵浦下产生中红外激光。首先仿真计算出两种非线性晶体的相位匹配曲线，结果显示：切割角为(56.3°, 0°)的BGSe晶体在I类相位匹配条件下和切割角为(90°, 0°)的KTA在II-A类相位匹配条件下均可产生~3.5 μm的闲频光。然后理论计算出BGSe (56.3°, 0°, I类)的有效非线性系数为-11.9 pm/V，KTA(90°, 0°，II-A类)的有效非线性系数为-3.2 pm/V；在其他条件相同的情况下，15 mm长BGSe (56.3°, 0°, I类) 的OPO振荡阈值是20 mm长KTA (90°, 0°, II-A类) OPO振荡阈值的35.11%。最后通过实验验证BGSe (56.3°, 0°, I类, 15 mm) 的振荡阈值小于KTA(90°, 0°, II-A类, 20 mm)，输出的中红外激光能量大于KTA。因此，BGSe是一种极具应用前景的中红外非线性晶体。
光参量振荡 中红外激光 BaGa4Se7 BaGa4Se7 KTiOAsO4 KTiOAsO4 optical parametric oscillation mid-infrared laser 红外与激光工程
2020, 49(6): 20190423
山东大学信息科学与工程学院,山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
将KTiOAsO4(KTA)Stokes参量振荡器置于LD侧面泵浦的1064 nm调Q Nd 3+∶YAG谐振腔内,通过KTA晶体的非共线受激电磁耦子散射获得在1078.20~1088.20 nm范围内不连续调谐的Stokes激光。该Stokes激光又作为共线拉曼激光器的泵浦源在同一块KTA晶体中实现了受激拉曼散射,通过设计Stokes谐振腔的输出镜透过率,选择对一阶拉曼光进行输出,其在1106.08~1116.62 nm范围内不连续调谐。当LD泵浦功率为94.20 W,重复频率为5 kHz时,在1116.34 nm处得到了最大功率为1.62 W的拉曼激光输出。
激光光学 受激电磁耦子散射 受激拉曼散射 可调谐激光器 KTiOAsO4晶体
1 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
2 江苏师范大学江苏省先进激光技术与新兴产业协同创新中心, 江苏 徐州 221116
设计出一种基于级联非线性频率变换的634,644,655 nm多波长激光器。该复合变频过程由磷酸钛氧钾(KTP)和砷酸钛氧钾(KTA)晶体共同完成。首先由沿x轴切割的KTP晶体的光参量振荡将波长为1064 nm的激光变频为1572 nm,然后基于(θ=90°,φ=20.9°)切割KTA晶体完成1064 nm与1572 nm的和频过程,获得波长为634 nm的激光输出,进一步利用前述沿x轴切割KTP晶体的拉曼变频,将634 nm激光变频为644 nm的一阶拉曼光及655 nm的二阶拉曼光,实现634,644,655 nm多波长激光同时输出。该复合变频多波长激光器的最大平均输出功率为1.7 W,相应的脉冲宽度为19.3 ns,重复频率为6 kHz。
激光器 级联非线性光学频率变换 多波长激光器 KTiOPO4晶体 KTiOAsO4晶体
1 四川大学 电子信息学院，成都 610064
2 西南技术物理研究所，成都 610041
为了研究非线性晶体KTiOAsO4的光参量振荡特性，根据动量、能量守恒定律和晶体色散方程，采用计算机数值模拟方法，对晶体的相位匹配、增益、有效非线性系数、走离角及允许角曲线进行了理论分析；当晶体采用Ⅱ类相位匹配方式，切割角度为θ＝90°，φ＝0°时，室温下得到了闲频光波长3463nm，最大单脉冲能量大于22mJ，脉宽不大于35.3ns，束散角不大于8.9mrad，脉冲重复频率为1Hz～40Hz。结果表明，KTiOAsO4晶体性能优良，非常适合中红外激光输出，为将来输出高能量、高峰值功率中红外激光奠定了基础。
激光光学 光参量振荡器 中红外激光 相位匹配 laser optics optical parametric oscillator mid-infrared laser phase matching KTiOAsO4 KTiOAsO4
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
比较分析了MgO:LiNbO3(MLN)与KTiOAsO4(KTA)晶体中超短中红外光参量放大的角度调谐、有效非线性系数、群速度失配、晶体长度以及参量放大的转换效率等.结果表明,MgO:LiNbO3晶体的有效非线性系数较大,可用非共线相位匹配方式补偿三波群速度失配,在一定泵浦光强下有利于转换效率的提高.而KTA晶体的有效非线性系数较小,群速度失配严重且不能用非共线相位匹配方式补偿.达到饱和放大所需要的泵浦光功率密度高.在超短中红外光参量放大上,MgO:LiNbO3晶体具有较优的参量耦合性能.
超短中红外 参量放大 群速度失配 非共线相位匹配 MgO:LiNbO3 KTiOAsO4
