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,合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
碲化锌(ZnTe)非线性晶体是一种常用的产生和探测太赫兹(THz)波的电光材料，在THz探测和成像等领域具有重要的应用价值。然而，目前制备高质量、大尺寸的ZnTe晶体仍然面临挑战。本文采用压力辅助的垂直布里奇曼法，成功生长出尺寸为40 mm×140 mm的完整ZnTe单晶棒，并对其晶体结构、结晶质量、光学与电学性能进行了表征和分析。针对Te夹杂相对晶体性能的影响，初步探索了ZnTe晶体的退火工艺。研究结果表明，在850 ℃、Zn气氛下退火200 h，晶体在可见-近红外波段(400~2 500 nm)的透过率达到62%，电阻率为104 Ω·cm，在0.2~2 THz的吸收系数为5~15 cm-1。测试及分析结果为实现高质量ZnTe晶体的制备提供了参考。
ZnTe晶体 晶体生长 垂直布里奇曼法 退火 太赫兹 非线性晶体 电光材料 ZnTe crystal crystal growth vertical Bridgman method annealing terahertz nonlinear crystal electro-optical material
红外与激光工程
2023, 52(9): 20220814
1 山东大学光学高等研究中心, 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
太赫兹参量源是一种激光驱动的太赫兹辐射源, 它具有高相干性、可调谐、室温运转等优点。在简要介绍太赫兹参量源的基本原理后, 重点总结了近年来国内外对太赫兹参量源的代表性研究成果, 主要包括: 1) 太赫兹参量源中常用的几种非线性晶体, 包括铌酸锂、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷; 2) 大单脉冲能量太赫兹参量源, 主要产生方法包括使用垂直表面出射结构、使用环形腔、增加非线性晶体损伤阈值等, 目前报道的最大单脉冲能量达到 17 μJ; 3) 高平均功率太赫兹参量源, 主要产生方法包括使用半导体激光器侧面泵浦激光器、兼顾提高泵浦光脉冲能量和脉冲重复频率等, 目前报道的最大平均功率为 367 μW; 4) 太赫兹参量源的理论模拟, 主要包括以耦合波方程为基础的, 分别针对太赫兹参量产生器、种子注入式太赫兹参量产生器、内腔泵浦与外腔泵浦太赫兹参量振荡器建立的理论模型。
非线性光学 受激电磁耦子散射 太赫兹参量源 非线性晶体 耦合波方程 nonlinear optics stimulated polariton scattering terahertz parametric source nonlinear crystal coupled wave equations
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，绵阳 621900
2 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2022年12月13日，美国能源部(DOE)及其下属的国家核安全管理局(NNSA)宣布，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)利用其建立的国家“点火”装置(NIF)，在人类历史上首次实现了聚变产能大于驱动聚变发生的激光能量这一“点火”里程碑，将为美国核**物理规律和效应研究、核**库存管理等提供重要支撑，为未来清洁能源的发展铺平新的道路，并为高能量密度物理研究提供新的手段和平台。本文专访了中国工程物理研究院激光聚变研究中心郑万国研究员，就发布会传递信息、惯性约束聚变(ICF)实现途径及存在难点、激光聚变“点火”历程、未来ICF和惯性聚变能(IFE)发展前景，以及激光晶体在ICF和IFE中重要作用等业界广泛关心的几个问题进行解读，以期为读者提供专业的信息，使大家进一步了解ICF发展趋势和IFE发展前景，并针对相关晶体材料开展基础研究及关键技术攻关，牵引和支撑未来激光聚变驱动装置建设。
聚变“点火” 国家“点火”装置 可控核聚变 惯性约束聚变 聚变能 激光晶体 非线性晶体 fusion “ignition” national ignition facility controlled nuclear fusion inertial confinement fusion fusion energy laser crystal nonlinear crystal
1 河北工业大学先进激光技术研究中心，天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
3 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
8~12 μm长波红外波段激光位于大气传输窗口并覆盖诸多气体分子的吸收带，在大气探测、光电对抗等领域具有重要的应用。目前，通过粒子数反转激光器直接辐射以及非线性频率变换间接辐射是实现8~12 μm长波红外激光输出的主要方式。其中，基于非线性光学晶体频率转换的长波红外激光器具有结构紧凑、波长选择灵活、功率拓展性强等优势，近年来得到了快速发展和广泛应用。本文对二阶非线性频率变换的光学晶体、工作原理，以及获得长波红外激光的研究进展进行综述，并对基于受激拉曼散射的三阶非线性频率变换获得长波红外的方法进行了介绍和展望。
激光器 长波红外激光 非线性频率变换 8~12 μm 非线性晶体
1 福州大学化学学院，福州350116
2 中国科学院福建物质结构研究所，福州350002
受到晶体尺寸以及非线性光学性能的影响，目前可供选择的非线性晶体非常有限。DKDP晶体作为传统大尺寸光电材料，在光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)装置中得到了应用。高氘化的DKDP晶体有更好的光学性能，然而生长出高氘化DKDP晶体对生长环境等有更加严格的要求。本文通过改良的原料合成罐以及生长槽，采用点籽晶快速生长法成功生长出高氘DKDP晶体。按照Ⅰ类(θ=37.23°, φ=45°)切割方式制备样品，并对其氘含量、透过率、光学均匀性以及晶体激光损伤阈值进行测试。实验结果表明，晶体的平均氘含量达到98.49%，在可见近红外波段下具有较宽的透过波段和较高的透过性能。Ron1的测试结果显示，在3 ns、527 nm条件下，DKDP晶体的激光损伤阈值达到了19.92 J/cm2。晶体光学均匀性均方根达到了1.833×10-9，表明晶体具有良好的光学均匀性。
非线性晶体 高氘 点籽晶快速生长法 光学性能 Ⅰ类 DKDP DKDP nonlinear crystal OPCPA OPCPA highly deuterium rapid growth of point seed crystal optical property type I
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111004
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210350
Author Affiliations
Abstract
1 GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal
2 Central Laser Facility, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Science and Innovation Campus, Didcot, UK
3 INFN-LNF, Via Enrico Fermi 54, 00044Frascati, Italy
4 School of Engineering and Physical Sciences, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK
A petawatt facility fully based on noncollinear optical parametric chirped pulse amplification (NOPCPA) technology, Vulcan OPPEL (Vulcan OPCPA PEtawatt Laser), is presented. This system will be coupled with the existing hybrid-CPA/OPCPA VULCAN laser system (500 J, 500 fs beamline; 250 J, ns regime beamline) based on Nd:glass amplification. Its pulse duration (20 times shorter) combined with the system design will allow the auxiliary beamline and its secondary sources to be used as probe beams for longer pulses and their interactions with targets. The newly designed system will be mainly dedicated to electron beam generation, but could also be used to perform a variety of particle acceleration and optical radiation detection experimental campaigns. In this communication, we present the entire beamline design discussing the technology choices and the design supported by extensive simulations for each system section. Finally, we present experimental results and details of our commissioned NOPCPA picosecond front end, delivering 1.5 mJ, ~180 nm (1/e2) of bandwidth compressed to sub-15 fs.
high-power laser LBO nonlinear crystal nonlinear optics ultra-broadband OPA ultrafast laser High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(4): 04000e31
Author Affiliations
Abstract
1 GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal
2 Central Laser Facility, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Science and Innovation Campus, Didcot, UK
3 INFN-LNF, Via Enrico Fermi 54, 00044 Frascati, Italy
We evaluate and demonstrate ultra-broadband near-infrared noncollinear optical parametric amplification in two nonlinear crystals, bismuth borate (BiBO) and yttrium calcium oxyborate (YCOB), which are not commonly used for this application. The spectral bandwidth is of the microjoule level; the amplified signal is ≥ 200 nm, capable of supporting sub-10 fs pulses. These results, supported by numerical simulations, show that these crystals have a great potential as nonlinear media in both low-energy, few-cycle systems and high peak power amplifiers for terawatt to petawatt systems based on noncollinear optical parametric chirped pulse amplification (NOPCPA) or a hybrid.
ultrafast laser high power laser nonlinear optics ultra-broadband noncollinear OPA YCOB and BiBO nonlinear crystal High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(3): 03000e29
