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
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210817
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
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
沈阳工业大学信息科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110870
在高速的光通信网络中,现有的光网络交换能力与传输能力相比严重失衡,建立全光网络(AON)成为解决该问题的一种有效途径。但是由于全光逻辑器件的不完善,使得全光分组交换技术无法达到实用阶段。基于周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的和频+差频效应(SFG+DFG),在准相位匹配条件下,采用波导级联的方式设计并实现了全光2选1数据选择器。通过数值计算和仿真得到波形图和眼图,并利用脉冲宽度、消光比以及峰值功率延迟时间等参数分析数据选择器的性能。结果表明,采用PPLN波导级联的方法对信号光进行处理,不仅可以完成相应的逻辑功能,而且可以保证信号的传输质量,还扩展了PPLN波导在全光逻辑信号处理方面的能力。
光学器件 全光信号处理 全光数据选择器 级联周期性极化铌酸锂波导 准相位匹配 和频效应 差频效应 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 052301
沈阳城市建设学院信息与控制工程系, 辽宁 沈阳 110167
全光或门是全光逻辑信号处理中必不可少的一项基础技术, 以往采用周期性极化铌酸锂（PPLN）波导实现的全光或门的输出光波均是混频波。本文基于PPLN波导的和频+差频效应（SFG+DFG）, 在准相位匹配条件下, 通过三个PPLN波导的级联设计实现了单波长输出的全光或门。通过数值计算和仿真得到了信号波形和眼图, 并通过计算消光比、脉冲宽度以及峰值功率的延迟时间分析了单波长全光或门的性能。结果表明, 本方案能很好地实现单波长输出的全光或门, 其输出光波能直接应用于光域, 从而改善光逻辑器件的衔接, 提高处理速度, 并为研发新型全光逻辑器件提供重要基础。
光学器件 全光信号处理 单波长全光或门 级联周期性极化铌酸锂波导 准相位匹配 和频效应 差频效应 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 092301
沈阳工业大学 信息科学与工程学院，沈阳 110870
全光逻辑信号处理是光通信网络中的关键技术，对于实现全光网络具有重要意义。基于周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的和频效应+差频效应，在准相位匹配条件下，采用波导级联的方式设计并实现了全光数值比较器。通过数值计算和仿真得到波形图，并通过讨论眼图、脉冲宽度、消光比以及峰值功率延迟时间等指标分析了全光数值比较器的性能。结果表明，采用波导级联的方法对信号光进行处理，不仅可以完成相应的逻辑功能，而且可以保证信号的传输质量，还扩展了PPLN波导在全光逻辑信号处理方面的应用。
全光数值比较器 级联周期性极化铌酸锂波导 准相位匹配 和频效应 差频效应 all-optical numeric comparator cascaded PPLN waveguides quasi-phase matching SFG DFG
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
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
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
利用周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体实现了对掺镱锁模光 纤激光器输出单横模激光的倍频,产生了532 nm波长附近的倍频脉冲光。 基于准相位匹配(QPM)技术,通过改变基频光到PPLN晶体的入射角,使不同 中心波长的基频光达到准相位匹配条件,实现倍频光波长的调谐。对带宽60 nm的锁模激光倍频得到带宽1.5 nm、 中心波长532 nm的脉冲激光输出。以掺Yb锁模光纤激光作为基频光,调节PPLN晶体角度,获得了中 心波长连续变化的倍频激光,入射角度调节范围0°～25°, 对应的倍频光波长调谐范围531.8～535.6 nm。 波长变化趋势与理论分析一致。
非线性光学 波长调谐 准相位匹配 周期性极化铌酸锂 锁模光纤激光 nonlinear optics wavelength tuning quasi phase matching periodically poled lithium niobate mode-locked fiber laser
