作者单位
摘要
1 中国科学院福建物质结构研究所,福建 福州 350002
2 中国科学院大学,北京 100049
对硅基周期极化铌酸锂(PPLN)薄膜脊形波导进行了理论分析,并使用有限元软件模拟了25 ℃下泵浦波长为1560 nm的PPLN脊形波导的准相位匹配(QPM)周期与波导脊高和脊宽的关系。仿真结果表明,在相同脊宽(10 μm)或脊高(10 μm)下,PPLN脊形波导的QPM周期随着脊高或脊宽的增加而增大,最后趋于常数(即块状PPLN的QPM周期)。进一步模拟了在脊高和脊宽维持不变的情况下,PPLN脊形波导的QPM周期与温度之间的关系。结果表明,随着温度的增加,PPLN脊形波导的QPM周期逐渐减小,并且温度每升高1 ℃,QPM周期减小约3 nm。根据仿真结果制作了硅基片上集成PPLN脊形波导器件,将其封装成小体积的光纤入光纤出的波导,并测试了性能。当温度为24.8 ℃、1560 nm基频光输入功率为1.2 W时,最大输出653 mW的倍频光,光光转换效率达54.4%,归一化转换效率为20.2 %?W-1?cm-2
非线性光学 周期极化铌酸锂 薄膜 准相位匹配 脊形波导 
中国激光
2023, 50(22): 2208001
作者单位
摘要
上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
实验搭建了重复频率可调的全保偏掺镱光纤激光器,可输出重复频率在5~20 MHz内可调的皮秒脉冲光。采用掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)晶体进行倍频研究,并对比了输出光谱、脉宽和温度相位匹配曲线,在20、10、5 MHz的重复频率下,最大转换效率分别为39.2%、35.3%、31.0%,输出功率分别为744、600、496 mW。测试了倍频光的稳定性,4 h内倍频光的相对抖动低至0.74%。该光源具有输出光束质量高、稳定性好等优点,为高效获得重复频率可调的绿色皮秒脉冲光提供了一种方案。
光纤激光器 倍频 全保偏 周期性极化铌酸锂 重复频率可调 
光学学报
2023, 43(19): 1936002
作者单位
摘要
济南量子技术研究院量子探测与波导器件实验室,山东 济南 250101
转换效率是周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的主要性能指标,其与温度具有很强的关联性。受限于工艺问题,波导各个通道之间的一致性很难保证。提出一种多通道波导的温度自动控制方法,该方法通过FPGA芯片获取与多通道波导对应的多个单光子探测器探测到的光子数,并通过相应均衡算法来处理各个通道的光子数,从而确定多通道波导的最佳温度工作点,达到自动调节波导温度的目的。通过FPGA实现半导体制冷片(TEC)驱动控制、具有主动淬灭和快速恢复功能的单光子探测器,并通过均衡算法实现多通道波导温度的自动控制,实现探测效率更均匀的多通道上转换单光子阵列探测器,极大地减少前期人力投入,避免人为因素导致的误差。
周期极化铌酸锂(PPLN) 多通道PPLN波导 单光子阵列相机 FPGA 单光子探测器 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706006
作者单位
摘要
河南农业大学理学院, 河南 郑州 450002
磁四极跃迁1S0-3P2是镱原子的一个重要跃迁, 为了利用该跃迁研究超出标准模型的新物理, 需要利用507 nm激光实现该跃迁的直接激发。本文基于光纤耦合与单透镜耦合两种方式在波导型周期性极化铌酸锂中实现了1 014 nm激光到507 nm激光的倍频转换。通过测量倍频光功率随晶体温度的变化曲线研究了晶体的光学不均匀性; 依据倍频光功率与基频光功率的关系研究了耦合透镜焦距对倍频转换的影响; 实验显示, 21 mW 1 014 nm激光经光纤耦合入射铌酸锂晶体后得到316 μW的507 nm激光输出, 且透镜耦合中随着耦合透镜焦距的减小倍频光输出功率逐渐增加。
倍频 波导 周期性极化铌酸锂 光纤耦合 透镜耦合 镱原子 frequency doubling waveguide periodically poled lithium niobate fiber coupling lens coupling ytterbium atoms 
应用激光
2020, 40(2): 357
Author Affiliations
Abstract
International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronic Science & Technology of Ministry of Education, Engineering Technology Research Center for 2D Material Information Function Devices and Systems of Guangdong Province, Shenzhen University, Shenzhen518060, China
Dual-chirped difference frequency generation (DFG) is an advantageous technique for generating the broadband mid-infrared (IR) idler wave, which is inaccessible by a population-inversion-based laser system. In principle, the generated idler wave may even suffer a spectrum broadening compared with the driving pulsed lasers if the pump and signal waves are oppositely chirped. However, broadband phase-matching is always the determining factor for the resulting efficiency and the bandwidth of the generated idler wave. In this study, specific to an oppositely dual-chirped DFG scheme, we derive the precondition to realize broadband frequency conversion, wherein a negative $(1/\unicode[STIX]{x1D710}_{p}-1/\unicode[STIX]{x1D710}_{i})/(1/\unicode[STIX]{x1D710}_{s}-1/\unicode[STIX]{x1D710}_{i})$, in terms of the correlation coefficient of the group velocity ($\unicode[STIX]{x1D70E}$), is necessary. However, most birefringence bulk crystals can only provide the required material dispersions in limited spectral regions. We show that the periodically poled lithium niobate crystal that satisfies an inactive Type-II (eo-o) quasi-phase-matching condition has a stable negative $\unicode[STIX]{x1D70E}$ and exerts the expected broadband gain characteristic across an ultra-broad idler spectral region $(1.7{-}4.0~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m})$. Finally, we propose and numerically verify a promising DFG configuration to construct a tunable mid-IR spectrum broader based on the broadband phase-matched oppositely dual-chirped DFG scheme.
mid-infrared optical parametric amplification periodically poled lithium niobate crystal ultrafast laser 
High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(2): 02000e27
作者单位
摘要
沈阳工业大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110870
随着互联网的发展, 网络数据流量极速增长, 全光网(AON)概念的提出有利于解决可用带宽受限、信号传输速率较低等问题。其中, 全光逻辑信号处理为AON的重要组成部分。根据周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的二阶非线性效应原理, 将产生的输出信号连续送入不同的PPLN波导进行叠加处理, 设计出全光2线-4线译码器的波导级联结构, 通过数值计算仿真得到了波形图和眼图, 分析了全光2线-4线译码器输出信号的半高全宽(FWHM)、峰值功率、延迟时间和消光比。仿真结果表明: 采用PPLN波导级联的方式实现了2线-4线译码器在光域中的逻辑功能, 同时保证了光信号的传输质量, 为PPLN波导的全光信号处理提供了新的器件类型。
光逻辑器件 全光2线-4线译码器 波导级联 周期性极化铌酸锂波导 全光信号处理 optical logic devices all-optical 2-4 line decoder waveguide cascade periodically poled lithium niobate waveguide all-optical signal processing 
光通信技术
2020, 44(2): 37
作者单位
摘要
太原理工大学 机械工程学院 车辆工程系, 太原 030024
为了获得结构简单、成本相对低廉的高功率780nm激光, 采用了单块倍频晶体的腔外倍频方法。分布式反馈半导体激光器产生的连续激光注入光纤放大器后, 通过周期极化铌酸锂晶体进行准相位匹配, 取得了铷原子的饱和吸收光谱。结果表明, 该激光器产生了1.2W的倍频光, 具有较高的输出功率。这一结果对铷原子钟、原子干涉仪等冷原子物理实验的小型化是有帮助的。
激光光学 倍频 准相位匹配 周期极化铌酸锂晶体 铷原子 laser optics frequency doubling quasi-phase matching periodically poled lithium niobate crystal Rb atom 
激光技术
2019, 43(5): 646
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 安徽大学物理与材料科学学院,安徽 合肥 230031
利用基于参量下转换产生的相关光子可以实现“无溯源”的绝对定标。该定标方法推广应用于模拟探测器定标的过程中,其中获 取高通量的相关光子是一个重要的难点。介绍了一种基于自发参量下转换制备高通量相关光子的方法原理和实验装置。 采用532 nm连续激光泵浦周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体,在满足准相位匹配(QPM)方式下产生高通量的纠缠光源,改变泵浦 光源的功率,实验结果显示具有较好的线性。叙述了准相位匹配技术原理,搭建了制备高通量相关光子的实验装置,并优化 了泵浦激光光源和各光学元器件的设计参数。该研究结果为后期进行高精度定标和模拟探测奠定了基础。
辐射定标 自发参量下转换 高通量 相关光子 准相位匹配 周期性极化铌酸锂晶体 radiance calibration spontaneous parametric down-conversion ultra-bright entangled biphotons quasi-phase-matching periodically-poled lithium niobate crystal 
大气与环境光学学报
2017, 12(4): 305
申成 1,2,*刘磊 1,2,3,4王红岩 1,2宁禹 1司磊 1
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 国防科学技术大学 量子信息学科交叉中心, 长沙 410073
3 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
4 中国科学院 光学工程重点实验室, 成都 610209
基于掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(MgO: PPLN)晶体,研究了连续波种子光注入结构的光参量放大器(OPA)。采用重复频率为10 kHz、最大平均输出功率为6 W的1064 nm高频脉冲激光作为抽运源,晶体的极化周期为31.02 μm,在119 ℃工作温度下,将连续分布式反馈激光器(DFB)作为种子注入,在1652.3 nm处得到最大平均功率为125 mW的OPA信号光输出,量子转换效率为7.47%。实验通过改变注入种子光波长,实现了信号光nm级范围的调谐输出。信号光通过10 m外甲烷气池,观察到其光谱强度明显下降,初步验证了信号光在甲烷遥测领域的可行性。与用种子光直接检测相比,信号光强度更高,检测距离及灵敏度均有较大优势。
光参量放大器 周期性极化铌酸锂晶体 准相位匹配 可调谐 甲烷检测 optical parametric amplifier periodically poled lithium niobate quasi-phase-matching tunable methane detection 
强激光与粒子束
2017, 29(7): 071004
作者单位
摘要
School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
This study proposes a novel scheme of a crosscorrelation frequency-resolved optical gating (X-FROG) measurement for an optical arbitrary waveform (OAW) based on the sum frequency generation (SFG) effect of a periodically poled lithium niobate (PPLN) waveguide. Based on the SFG effect and combined with the principal component generalized projects algorithm on a matrix, the theory model of the scheme is established. Using Matlab, the proposed OAW measurement X-FROG scheme using the PPLN waveguide is simulated and studied. Simulation results show that a rectangular pulse is a suitable gate pulse because of its low errors. Moreover, the increased complexity of OAW and phase mismatch decrease measurement accuracy.
optical arbitrary waveform (OAW) measurement optical arbitrary waveform (OAW) measurement periodically poled lithium niobate (PPLN) periodically poled lithium niobate (PPLN) crosscorrelation frequency-resolved optical gatin crosscorrelation frequency-resolved optical gatin 
Frontiers of Optoelectronics
2017, 10(1): 70

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