1 太原师范学院物理系，山西 晋中 030619
2 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
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
研究了在高抽运功率下，单共振光学参量振荡器（SRO）腔型对其输出特性的影响。在理论分析的基础上，实验搭建了基于掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂（MgO∶PPLN）晶体的两镜驻波腔和四镜环形腔SRO。驻波腔SRO的阈值抽运功率为3.2 W，当抽运光功率为14.2 W时，信号光和闲频光功率分别为5.2 W和2.2 W。当抽运光功率大于15 W时，驻波腔SRO输出功率的实测值随抽运光功率的增大而减小，与理论预测偏差较大。环形腔SRO的阈值抽运功率为7.2 W，当抽运光功率为25 W时，信号光和闲频光功率分别为8.1 W和3.6 W。环形腔SRO输出功率的实测值和理论预测基本一致。驻波腔及环形腔SRO输出的信号光在2 h内的功率波动分别优于±2.76%和±2.53%，驻波腔及环形腔SRO输出的闲频光在2 h内的功率波动分别优于±1.24%和±1.19%。驻波腔及环形腔SRO输出信号光的长期频率漂移分别优于±40 MHz及±28 MHz。
非线性光学 单共振光学参量振荡器 连续单频红外激光 高功率 环形腔
1 沈阳化工大学信息工程学院，辽宁 沈阳 110142
2 中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁 沈阳 110169
3 辽宁省太赫兹成像与感知重点实验室，辽宁 沈阳 110169
4 中国科学院大学，北京 100049
5 华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
利用Nd∶YAG激光泵浦磷酸氧钛钾晶体，实现了波长为2.05~2.97 μm的相干光输出，其覆盖了近红外与中红外过渡波段（也称“短波红外波段”）。采用了与以往报道不同的相位匹配调谐区域，在较小的晶体转角下，获得了较宽的调谐范围。比较了单程与双程泵浦的两种光学参量振荡器结构，验证了双程泵浦的优越性。双程泵浦的光学参量振荡器的最高输出脉冲能量在18 mJ以上，峰值功率高于2.3 MW，在较宽调谐范围内保持了较高的输出能量，输出能量在5 mJ以上的波段占比为78.3%。上述工作为短波红外波段应用提供了一种便捷有效的相干光源。
非线性光学 光学参量振荡器 短波红外波段 磷酸氧钛钾 角度调谐 中国激光
2023, 50(23): 2308001
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
基于飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器(SPOPO)产生的时域多模非经典光场与空间的厄米高斯多模相结合, 可以产生具有时空多模特性的非经典光场, 将有望进一步扩展量子信道容量并且进行量子测量。为了实现SPOPO中多横模共振所搭建的非平面环形腔, 其在补偿了像散的同时引入了光束的图像旋转。本文就这一问题, 采用了高斯光束反射坐标系的构建方法, 分析了非平面环形腔中坐标旋转的成因。并且进一步使用多光束干涉的方法理论上计算了当光束在谐振腔内一圈旋转3.26°的情况下总旋转角为25.641°。通过实验模拟验证了理论计算的正确性, 并分析了在不同的坐标旋转角以及在不同透射率透射镜的情况下腔镜输出模式的旋转角度, 得出了输出模式旋转角度与二者的关系, 为进一步优化SPOPO系统和研究非平面腔SPOPO中的多模纠缠关系提供了依据。
量子信息 同步泵浦光学参量振荡器 像散 坐标旋转 quantum Information synchronously pumped optical parametric oscillator astigmatism coordinate rotation
长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室，吉林 长春 130022
提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论，分析了不同泵浦光束聚焦深度下，谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽，对比分析了在不同占空比下，泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W，脉冲激光占空比为0.2%，脉宽为100 ns，泵浦光线宽为2.5 nm时，MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出，光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后，脉宽为2 ns，MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出，光-光转换效率为11%，光束质量M2=1.89；同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。
光学参量振荡器 窄线宽 光纤激光器 中红外 占空比 optical parametric oscillatoin narrow linewidth fiber laser mid-infrared duty cycle 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210898
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室，江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123
3 长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室，吉林 长春 130022
提出了一种高功率及高转换效率的可调谐连续波近红外外腔单谐振光学参量振荡器。为了获得短波段近红外可调谐激光光源，基于准相位匹配晶体的光学参量振荡技术是其中一项有效的技术手段。光学参量振荡器采用连续波532 nm激光器作为泵浦源，掺杂氧化镁的周期性极化化学计量比钽酸锂（MgO:sPPLT）晶体作为准相位匹配晶体，通过在周期调谐的基础上再结合温度调谐的组合调谐方式，在8.3~8.6 μm的4个极化周期内实现了信号光807~879 nm和闲频光1352~1567 nm近红外宽波段的无跳模可调谐激光输出。通过闲频光单谐振设计，当泵浦功率5.4 W时，在8.6 μm周期处，获得了3.1 W的821 nm的近红外信号光输出，实现了57.4%的信号光光-光转换效率。当泵浦功率达到13.6 W时，在8.6 μm周期处，获得了6.8 W的高功率输出。
光学参量振荡器 MgO:sPPLT晶体 近红外激光 连续波 optical parametric oscillator MgO:sPPLT crystal near-infrared laser continuous-wave 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210654
1 华北水利水电大学，郑州
2 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津
3 潍坊学院物理与电子信息学院，山东 潍坊
4 潍坊学院潍坊市激光技术与应用重点实验室，山东 潍坊
提出了一种在光学参量振荡器中基于级联光学差频在周期极化铌酸锂晶体中产生高效太赫兹（THz）波的方法。通过优化谐振腔参数，各阶级联Stokes光子在谐振腔内往返振荡，而各阶anti-Stokes光子只能在谐振腔内穿过一次。结合优化差频技术，各阶Stokes光子在谐振腔内每循环一次，级联光的能量向高阶Stokes光子转移一次，经多次重复转移，绝大部分泵浦光子被转移到高阶Stokes光，达到在增强级联Stokes过程的同时抑制级联anti-Stokes过程的效果。在工作温度为100 K，泵浦光强度为10 MW/cm2、信号光强度为0.01 MW/cm2时，THz波的能量转换效率达到21.2%。该转换效率超过了Manley-Rowe关系限制，为产生高效率的脉冲、准连续、连续THz波提供了优化方案。
太赫兹波 级联差频 光学参量振荡器 terahertz wave cascaded difference frequency optical parametric oscillator
付俏俏 1,2,5刘鹏翔 1,2,4,*祁峰 1,2,4李惟帆 1,2,4[ ... ]刘朝阳 1,2,4
1 中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁 沈阳 110169
2 辽宁省太赫兹成像与感知重点实验室，辽宁 沈阳 110169
3 沈阳化工大学信息工程学院，辽宁 沈阳 110142
4 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169
5 中国科学院大学，北京 100049
纳秒脉冲泵浦的平行平面腔光学参量振荡器（OPO）是一种便捷的相干光源，适用于指定波长范围内的不间断调谐输出。作为一种临界腔，平行平面腔对腔镜准直角度的扰动较为敏感。本文以532 nm绿光泵浦KTiOPO4晶体临界相位匹配OPO为例，定量研究了这类光谐振腔的失谐特性。通过在理想准直位置附近扫描腔镜的偏角，观察了OPO输出随失谐角的变化。结果表明：该谐振腔对临界方向失谐的敏感程度远高于对非临界方向失谐的敏感程度；扩宽泵浦光束和提高泵浦光强都可以增大对准容限。此外，本文分析并解释了不同条件下OPO腔长对腔镜对准容限的影响。
非线性光学 光学参量振荡器 平行平面腔 对准容限 临界相位匹配 中国激光
2022, 49(24): 2408002
1 太原师范学院物理系 山西 晋中 030619
2 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
3 山西大学, 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
理论分析了失谐情况下非简并光学参量振荡器的稳态解以及两组份纠缠噪声谱, 包括阈值以下和阈值以上两种条件下泵浦场、信号场和闲置场的失谐。结果表明, 在零频和低频处失谐会降低纠缠, 而高频处失谐可能提高纠缠度。此外, 在泵浦场和信号场反对称失谐(一个红失谐, 另一个蓝失谐)情况下, 在较大失谐范围能保持较高的纠缠度。这些结果为实验上通过调节失谐来控制和提高纠缠提供了依据, 可应用于需要失谐的光机参量相互作用实验和光弹簧灵敏度增强的引力波探测中。
腔失谐 光学参量振荡器 纠缠 噪声谱 detunings optical parametric oscillator entanglement noise spectra
1 中国科学院上海光学精密机械研究所中科院空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
海洋探测激光雷达和水下无线光通信应用对激光发射源的波长、重复频率和峰值功率等均提出了特殊的要求。具有高峰值功率的蓝绿波段纳秒脉冲激光，尤其是在大洋水中衰减系数更小的蓝光，在海洋主动遥感和信息高速传输中有着十分重要的应用。对国内外蓝光脉冲激光器技术的发展现状进行了综述，并从高重复频率、多波长和大能量、高峰值功率两种类型的应用需求出发，详细介绍了针对486.1 nm夫琅禾费暗线的蓝光脉冲激光器的最新研究工作。
激光器 蓝绿激光 夫琅禾费暗线 光学参量振荡器 非线性频率变换 光学学报
2022, 42(17): 1714002
