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。

为了使半导体激光器输出高功率、高光束质量的激光,垂直外腔面发射激光器(VECSEL)应运而生。本文通过对激光器谐振腔的稳定条件进行计算,并结合实验估算出VECSEL中增益芯片的热透镜在泵浦功率为31.3 W时的热焦距在45.7 mm到53.6 mm之间。实验过程中观测到增益芯片的荧光光谱随观测角度变化的现象,并提出一种通过观测增益芯片在不同角度下的荧光光谱来直接估算VECSEL的调谐范围的方法,用所提方法测得增益芯片调谐范围为995~1030 nm。

根据薄膜窄带滤光片在倾斜入射时的特性, 通过改进间隔层膜系结构来调整其等效折射率, 可以设计出具有稳定透射峰值和带宽的角度调谐窄带滤光片。根据与密集波分复用(DWDM)系统相关的通道频率、插损、带宽、隔离度、偏振相关损耗(PDL)等八个标准,结合薄膜矩阵理论与新构造的评价函数,构建了一个可调谐滤光片膜系,通过改变各参数的权重因子,得到满足不同要求的最优膜系。利用构建的系统,优化设计了分别用于O波段和C波段100 GHz密集波分复用系统的具有高隔离度、低偏振相关损耗的角度调谐窄带滤光片。C波段膜系的最大调谐角度达11°,相邻通道隔离度可达-30.3 dB,最后对其透射特性以及影响调谐角度极限的因素进行了分析。

介绍了一种工作于1355~1555 nm的新型多通道短波红外光谱组件, 并以理论和实验相结合的方式定量研究了入射角度对光谱组件各通道中心波长的影响.实验结果表明, 在0~10°斜入射条件下光谱组件各通道中心波长呈现不同程度的短波方向偏移现象, 偏移程度与入射角度呈正相关.分别绘制出理论和实验中心波长偏移曲线, 实验发现在入射角为5°和10°时中心波长平均偏移幅度约为5.7 nm和18.67 nm.此外, 参照实验得出的角度偏移曲线对两次不同入射角度条件下的光谱进行插值整合, 成功地将光谱组件分辨率从7.5 nm提高到3 nm; 在此实验基础上提出了通过改变入射角度发展一种多通道角度调谐光谱组件, 进而利用此方法提高光谱组件的测试分辨率.该结论对后续设计光谱组件入射光学系统和提高光谱组件测试分辨率具有一定指导意义.

三端口可调谐滤波器是全光智能交换网络和密集波分复用系统中的核心器件.其反射端口的光谱特性,尤其是反射率和信道隔离度对于滤波器的性能至关重要.角度调谐滤光片因其良好的矩形度和温度稳定性被广泛应用于三端口可调谐滤波器的制备,其反射端口的光谱特性不仅与倾斜入射角度的大小有关,而且与其非平行端面间的楔角参量有关.文章详细分析了楔角参量对非平行角度调谐滤光片的反射率及半宽的影响,仿真计算了楔角参量在不同极性和大小条件下角度调谐滤光片的反射光谱特性,揭示了保持适当的楔角参量和方向性可以改善倾斜入射状态下滤光片的反射光谱特性.设计并制备了楔角为0.8°的楔形角度调谐滤光片,实验证明了当保持楔角方向与倾斜入射方向相同时会严重的劣化透反射光谱的半宽和隔离度,方向相反时则可以改善反射光谱的反射率和半宽指标.通过负楔角参量的引入使得角度调谐滤光片较之高平行度的同类器件具有更高的反射率和信道隔离度.

角度调谐薄膜滤光片因较大的波长调谐特性和良好的矩形度在密集波分复用系统中得到了广泛的应用。 在倾斜入射时薄膜滤光片透射光谱的透射率和半宽不仅受到入射角度的影响, 还跟滤光片两端面间的非平行度即楔角的大小有关。 详细分析了楔角对对滤光片透射率以及半宽的影响, 发现适当的楔角和角度取向能够改善倾斜入射状态下滤光片的透射光谱特性。 设计制备了楔角为0.8°的楔形薄膜角度调谐滤光片, 实验结果证明保持该楔角的方向与倾斜入射角度相同时会严重的劣化透射光谱的透射率和矩形度, 方向相反时则可以提高光谱的透射率以及矩形度, 并使器件的波长调谐范围增大约10 nm。

入射光束的发散角会影响角度调谐窄带滤光片的透射特性，出现透射通带变小及发散损耗增大的情况，且该现象随着入射角度的增大而更加明显。分析了出现这些现象的原因，并根据拉赫不变量定理设计了扩束棱镜组来压缩入射光束的发散角。并利用二次滤波技术进一步提高了透射光谱的矩形度和稳定性。根据该方法设计了针对100 GHz密集波分复用系统角度调谐窄带滤光片的光学整形系统，实验结果表明，该方法能有效地改善入射光束发散角对器件滤波特性的影响。

利用声光调Q Nd:YVO4激光器输出的1064 nm激光抽运周期极化掺氧化镁LiNbO3(PPMgLN)晶体,实现了角度调谐的双信号光运转准相位匹配(QPM)光参量输出。PPMgLN晶体长50 mm,具有周期相位反转结构,极化周期29.6 μm,相位反转周期6.808 mm,利用外加电场极化法制作,极化沿晶体的z向进行。在晶体外部旋转角度为0°-8°范围内,实现了双信号光波在1474.8-1479 nm和1489.5-1495.2 nm波段的快速调谐输出。对角度调谐准相位匹配进行了相应的理论分析,理论结果与实验值较为一致。

倾斜入射时薄膜窄带滤光片的s和p偏振光的带宽会随着入射角度的增大出现分离,限制了滤光片的调谐范围。分析了偏振光带宽分离现象出现的原因和其与滤光片镜层膜系结构的关系,并得到了消除偏振光带宽分离现象的方法。根据该方法对前期设计的100 GHz密集波分复用(DWDM)系统四腔角度调谐窄带滤光片进行了改进,结果表明,该方法能有效的解决偏振光带宽的分离问题,扩大调谐范围。

根据非线性晶体ZnGeP2(ZGP)的色散方程、能量和动量守恒,对ZGP-DFG过程的调谐特性、转换效率以及此过程中的允许参量、走离效应进行了数值计算和分析,得到了Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配条件下的ZGP-DFG角度调谐特性和转换效率。在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配条件下,分别对ZGP,AgGaS2(AGS)和AgGaSe2(AGSe)晶体的调谐特性进行了比较,得到了在Ⅰ类匹配时,ZGP的角度调谐范围为51°-89°,对应的波长范围在3.1-12 μm;在Ⅱ类匹配时,波长调谐范围6.2-11.5 μm,对应的角度调谐范围为58°-88°。结果表明ZGP-DFG的走离效应较小且转换效率远大于AGS和AGSe晶体。进一步证明了ZGP为较好的中红外激光晶体。