1 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学光电研究所 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
我们利用周期性极化铌酸锂(PPLN)波导模块演示了从铷原子D1线(795 nm)到光通信L波段(1 621 nm)的频率下转换,并将1 621 nm的转换光子通过15 km光纤进行长距离传输。为了降低由泵浦光引起的宽带自发拉曼散射噪声,我们用两个标准具级连方法将噪声带宽压窄至256 MHz。我们研究了下转换光子远距离传输后的信噪比随脉宽和平均输入光子数的变化关系,表明在低的器件外部转换效率(0.84%)下,当脉宽为30 ns,平均输入光子数为2个时,信噪比为1.5。
频率下转换 自发拉曼散射 信噪比 噪声抑制 difference frequency generation spontaneous Raman scattering signal-to-noise ratio noise suppression 量子光学学报
2023, 29(2): 020702
1 中国科学院合肥物质科学研究院，安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
本文报道了一种性能稳定的宽带宽调谐差频产生（DFG）中红外光梳设计方案。采用保偏光纤构建光纤链路，以确保其性能稳定；采用自相似光纤放大、光纤孤子压缩及负色散高非线性光纤产生超连续谱等技术，获得了宽带、弱啁啾和窄脉宽基频脉冲；通过严格控制双色基频脉冲的空间重叠、时间同步和偏振特性，仅通过调整硒化镓非线性晶体的相位匹配角和时间同步，无须改变双色基频频率的光谱特性，DFG中红外光梳就可以实现宽光谱带宽和宽光谱调谐范围输出。集成封装仪器化的DFG中红外光梳的光谱覆盖范围为7~13 μm，每个调谐波段的带宽均较宽，9.5 μm波段的带宽达到了2.43 μm；7~13 μm光谱调谐范围内的平均功率都大于240 μW，其中8 μm波段的平均功率达到了470 μW。
激光器 光学频率梳 差频产生 飞秒脉冲 中红外光梳 中国激光
2023, 50(23): 2301008
1 华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
2 北京卓立汉光仪器有限公司，北京 101102
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，激光与光电子研究所，天津 300072
本文提出了一种耦合级联光学差频（CCDFG）高效产生太赫兹波的方法。利用耦合光学参量效应产生的双信号光和双闲频光在同一块非周期极化铌酸锂（APPLN）晶体中分别激励一套级联光学差频（CDFG）并产生太赫兹波。频率、偏振方向、传播方向完全相同的太赫兹波将两套CDFG强烈地耦合在一起。CCDFG可以利用两套CDFG共同产生并放大太赫兹波，而产生的太赫兹波又反过来增强CCDFG，进一步驱动CCDFG向更高阶斯托克斯差频扩展，从而大幅提高了太赫兹波能量转换效率。经计算可知，在100 K和300 K温度下，CCDFG产生太赫兹波的能量转换效率分别为37%和4.6%，比相同条件下双信号光和双闲频光激励的两套CDFG的能量转换效率之和分别提高了40%和60%以上。
非线性光学 太赫兹波 耦合级联光学差频
1 华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院，激光与光电子研究所，天津 300072
提出了一种在晶体极化声子共振区利用级联差频在MgO∶LiNbO3平板波导中产生高频太赫兹波的方法。不同于传统的基于两束近红外光直接差频产生太赫兹波，本文首先利用两束近红外光在周期极化铌酸锂(PPLN)晶体中产生低频太赫兹波和一系列级联光，然后将上述级联光耦合导入平板波导中，通过改变平板波导的尺寸优化各阶差频的相位失配分布，经级联差频高效产生高频太赫兹波。借助MgO∶LiNbO3晶体极化声子共振区巨大的非线性光学系数，以及MgO∶LiNbO3平板波导中被降低的太赫兹波吸收系数，在室温下通过输入两束强度均为100 MW/cm2的差频光，得到了频率为5 THz的高频太赫兹波，太赫兹波强度为88.2396 MW/cm2，能量转换效率为44.12%。本文为产生高频、高功率太赫兹波提供了一种全新方法，可以推动高频太赫兹波在未来高速无线通信领域的应用。
非线性光学 太赫兹波 级联差频 极化声子共振区 平板波导
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8 μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和“8字腔”锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子，经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中，利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8 μm纳秒脉冲激光输出。
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111004
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
2 华东师范大学重庆研究院，重庆 401120
3 济南量子科学研究院，山东 济南 250101
提出并实验探究了基于同步脉冲诱导的中红外差频产生技术，利用高速光电探测器将泵浦光脉冲转换为超短电信号，使其驱动宽带的幅度调制器，作用于可调谐连续激光器上，从而实现双色脉冲的稳定时域同步。利用了同步脉冲诱导的非线性差频过程，有效降低了光参量下转换的泵浦阈值，能够获得瓦量级的中红外超短脉冲输出，最大泵浦光转换效率达60%，且中心波长在3000~3175 nm范围内可调谐。得益于全保偏光纤架构，平均功率的不稳定度(STD/MEAN)在1 h内低至0.07%，展现了优异的长期稳定性。此外，该方案利用光-电-光高速调制实现高精度脉冲同步，免除了复杂的反馈电路，具有结构简单、即插即用、鲁棒性强的特点，为拓展中红外光源在野外的应用奠定了基础。
中红外激光 差频产生 脉冲同步 光纤激光器 mid-infrared lasers difference-frequency generation pulse synchronization fiber lasers 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210314
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210368
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
3 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
基于飞秒激光脉内自差频技术产生中红外波段激光的技术已取得较大的进步，并被广泛地应用在物理学、化学以及生物医学等重要科学领域。对中红外超短激光脉冲的发展与研究背景进行了介绍；阐述了飞秒激光脉内自差频产生中红外激光的基本原理；综述了基于钛宝石激光器、1 μm波段飞秒固体激光器、2 μm波段飞秒固体激光器及光纤激光器作为驱动源并通过脉内自差频技术产生中红外飞秒激光的研究进展，并对不同波段驱动源进行了对比分析；最后对脉内自差频产生中红外飞秒激光的未来发展方向进行了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1700001
