KTP光学参量振荡器输出激光的空间模式和光束质量

非临界相位匹配的人眼安全KTP光参量振荡器高剑蓉;魏星斌;彭跃峰;庞毓;周唐建;王卫民【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)008【摘要】报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出.KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064 μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.57 μm激光.KTP晶体的尺寸为10 mm×10 mm×20 mm,OPO 谐振腔采用信号光单谐振的外腔结构,当二极管泵浦的Nd∶ YAG激光器输出的1.064 μm激光单脉冲能量为350 mJ,重复频率为10 Hz时,获得了单脉冲能量117 mJ的1.57μm激光输出,转换效率约为33.4％.%A KTP optical parametric oscillator (OPO) pumped by an electro-optic ^-switched Nd:YAG laser is demonstrated. High pulsed energy of the eye-safe laser is obtained. The KTP crystal is non-critically cut as 0 =90° ,ψ = 0°. The pump laser of 1.064 m is converted to the eye-safe laser of 1.57 m based on the type II phase matching (o→ o + e). The KTP crystal has a volume of 10 mm × 10 mm × 20 mm. The OPO cavity is singly-resonated at the signal wave. When the energy of the diode pumped Nd:YAG laser is 350 mj,the repetition rate of the electro-optic Q-switch is 10 Hz,the output energy of the 1.57 m is 117 mJ. The conversion efficiency is 33.4%.【总页数】4页(P879-882)【作者】高剑蓉;魏星斌;彭跃峰;庞毓;周唐建;王卫民【作者单位】中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.临界相位匹配砷酸钛氧钾光参量振荡器研究 [J], 张伟;万勇;陈鸿鸣;吴振宇;王滨2.非临界相位匹配KTP光学参量振荡器的研究 [J], 张凤娟;王加贤;庄鑫巍3.1.5 7μm非临界相位匹配KTP参量振荡器 [J], 裴博4.非临界相位匹配RTP晶体1.6μm光参量振荡器 [J], 毛雅晴;段延敏;王鸿雁;廖小青;方宁;林悠优;朱海永5.非临界相位匹配KTP光学参量振荡器的研究 [J], 张凤娟;邓芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第35卷，增刊V b L35Suppl em e nt红外与激光工程I nf r ar ed a nd L a ser E n gi n eer i ng2006年10月O ct．2006双波长输出K T P光学参量振荡器李菲，聂劲松(电子工程学院光电系，安徽合肥230037)摘要：随着人眼安全激光器在军事上的广泛应用，光电对抗需要一种能够同时输出一定能量1．缸岬激光和1．06um激光的oPo装置。

对oPo装置的工作物质、系统结构和各项参数进行设计，并研制出1．57“m 激光和1．06岬双波长非临界相位匹配K TP光学参量振荡器(O P0)。

使用N d：Y A G激光器1．06岬l激光泵浦，获得12m J／Pul s e的1．57岬激光和57m J／Pul se的1．06“m激光，重复频率为1H z，单谐振效率达到15％，光束发散角约为3m r ad。

关键词：双波长输出；光学参量振荡器；非临界相位匹配；K TP中图分类号：TN249文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增c-0228．05D ual w a V e l engt h K T P opt i cal pa r am e t r i c osc i l l at orL I F ei，N I E Ji n—song(D e pa nm e m ofop仃o ni cs，El∞仃on i c Eng i ne e r ing I船t“ut e，H e fej230037，C hi恤)A bst m ct：Eye—s af e1a∞r is w i del y used i n m i l i t a秒a fra i rs and O P OⅥ，hi ch c an out put1．57岬l aser and1．06岫l as er is needed by el ec t r o—opt i cs count enl l easur e．The a ct i ve m edi um，s ys t em st r uct ur e and ot he r param et er s of t heO P O ar e desi gned，矗J】r t he r，dua l w avel engt h nonc r i t i ca l l y phas e—m at ched O qC P M)K T P oP O ar c deV el op ed．T heO P O is pum ped w i t h1．06¨m N d：Y A Gl a se r．T he out put of1．57岬l aser i s12m J／Pul s e and t11a t of1．06U m l as er i s 57m J／P ul s e under pul se r e pe t i t i on r a t e of1H z．T he S R o con V er s i on em ci enc y i s15％孤d be锄di V e rgence a ngl e i s 3m r ad．K ey w or ds：D ual w avel engt h out put：O PO；N oncr i t i c al l y pha se-m a t c hed；K11PO引言目前在军事上应用非常广泛，技术上最成熟的是N d：Y A G的1．06岬激光技术，但由于1．06¨m激光对人眼极不安全，人眼安全激光器成为当前发展的一个重要方向。

文章编号:0258-7025(2001)08-0693-05KTP 光学参量振荡器输出激光的空间模式和光束质量姚宝权 王月珠 柳 强 王 骐(哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家级重点实验室 哈尔滨150001)提要 理论上通过二维傅里叶变换求解耦合波方程,分析了KTP 光学参量振荡器(OPO)信号光的空间分布;实验上利用Nd B YAG 倍频激光(532nm)抽运非临界(H =90b ,U =0b )及临界相位匹配KTP (H =6217b ,U =0b )OPO,测量了参量光的空间分布、远场发散角及M 2因子等参数,讨论了抽运功率、谐振腔长、残余光后向二次抽运对OPO 参量光的发散角和光束质量因子M 2的影响。

关键词 光学参量振荡器,质量因子M 2,相位匹配中图分类号 TN 241 文献标识码 AStudy of the Spatial Beam Quality of KTP Optical Parametric OscillatorYAO Bao -quan WANG Yue -zhu LIU Qiang WANG Qi(National Key Laboratory o f Tunable Laser Technology ,Harbin Institute o f Technology ,Harbin 150001)Abstract The beam quality factor of parametric light from KTP optical parametric oscillator pumped by a doubling -freq uency Nd B YAG laser (532nm)was measured by means of laser beam analyzer.The beam quali ty dependence of different pumping conditions is discussed such as pump power,pump beam diameter ,OPO cavi ty length,phase -matching mode,and pu mping with or without reflection.In the theoretical analysis,double -refractive walk -off term is introduced i nto coupling -wave equations which are numerically solved with li ght propagation method and Rungue -Kutta algori thm.T he molding results agree well with the observed OPO performance.Key words optical parametric oscillator,beam quality M 2,phase matchi ng收稿日期:2000-01-31;收到修改稿日期:2000-09-051 引 言KTP,BBO,LBO 等都是实现可见至近红外参量输出的优质非线性晶体,它们具有吸收损耗小、有效非线性系数大、透明范围宽、抗损伤阈值高等特点。

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第12期·7·文章编号：2095－6835（2021）12－0007－02中红外KTA 光学参量振荡器的输出特性＊买日哈巴·阿巴白克，王书童，塔西买提·玉苏甫（新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆乌鲁木齐830054）摘要：采用1064nm Nd:YAG 纳秒激光器来泵浦Ⅱ类非临界相位匹配（NCPM ）的KTiOA s O 4（KTA ）光学参量振荡器（OPO ）同时实现高能量、高效率的中红外激光输出。

当泵浦光源能量为20mJ 时，获得1.44mJ 的1.535µm 和0.95mJ 的3.468µm 激光输出，对应的斜效率为12.2%和6.3%。

关键词：非线性光学；光学参量振荡器；近红外与中红外激光；输出特性中图分类号：O437.4文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.12.0031引言1.5～1.6µm 波段是人眼安全区域。

该波段的光在水分子吸收带内，在生物学、激光雷达、遥感、激光雷达以及目标识别等领域具有重要应用。

目前用来实现1.5～1.6µm 波段的有效方法可分为掺铒激光器、拉曼激光器和光学参量振荡器（OPO ）[1-3]三种。

3～5μm 波段的光属于大气红外窗口，在大气传输时具有透射率最强、衰减最小、对烟尘和大雾穿透能力最强、分子吸收峰最多的特点，使其在分子光谱学、有机材料处理、环境探测和医疗[4-6]等领域有较大的贡献。

此外，在3.4µm 波长附近的激光涵盖了水分子吸收峰和很多CH 2等工业排放污染气体的分子振动吸收峰，该波段的激光在大气中传输时受工业排放污染气体的分子振动吸收影响而削弱，通过激光削弱的程度可以判断排放污染气体的浓度，使得在环保、痕量气体分析、气候监测等领域中很重要的应用[7]。

§3.3 光参量振荡器在在非线性二阶相互作用参量放大过程中，由于泵浦光与信号光在非线性介质中的相互作用，使信号光得以放大，同时空闲光也被产生和放大。

如果将非线性介质放在谐振中，并使这个谐振腔对信号光和闲频光共振，在参量放大的增益超过损耗时，信号光和闲频光同时产生振荡。

信号光和闲频光同时在谐振腔内共振的振荡器称双共振光参量振荡器(DRO)，仅对信号光或闲频光共振的光参量振荡器称单共振光参量振荡器(SRO)。

3.3.1 双共振OPO 产生的两个光场解相位匹配条件下0k ∆=，泵浦光场损耗很小条件下的耦合波方程为：*12()()dA z ig A z dz = (3.3.1-1) *21()()dA z igA z dz= (3.3.1-2) ()30g A κ= (3.3.1-3)在非线性介质的入射端处两个光电场为()100A ≠和()200A ≠。

简化成二阶其次微分方程：()22112()0d A z g A z dz-= (3.3.1-4) ()1A z 的通解为：()()()112cosh sinh A z D gz D gz =+ (3.3.1-5)由边界条件()()110,0z A z A ==，得()110D A = (3.3.1-6)由()()()*12*122()()0sinh cosh ()0dA z ig A z dzA g gz D g gz igA z z =+== ()*220D iA = (3.3.1-7)因此得：()()()()()*1120cosh 0sinh A z A gz iA gz =+ (3.3.1-8)同理可求得：()()()()()*2210cosh 0sinh A z A gz iA gz =+ (3.3.1-9)()2A z 的共轭形式为：()()()()()**2210cosh 0sinh A z A g z iA g z =- (3.3.1-10)3.3.2 光参量振荡器的自洽条件为清楚起见，将角频率为1ω信号光场和角频率为2ω的闲频光场在谐振腔内z 处用矩阵形式描述：()()()121*2ik z ik zA z e A z A z e-=(3.3.2-1)为简化公式推倒，我们将谐振腔处理成充满非线性介质，由在b 处的矩阵为 ()()()()1122cosh sinh sinh cosh ik L ik L b ik Lik Le gL ie gL A iegL e gL --=- (3.3.2-2)输出耦合镜M2对信号光和闲频光的复数反射率系数为1r 和2r ，矩阵为1*20c b r A A r =(3.3.2-3) 返程光束沿着z -方向信号光和闲频光没有增益1200ik L d c ik Le A A e -=(3.3.2-4)如果左侧高反镜M1的反射率与右侧输出耦合镜的反射率相等，则Reference planez=0M1图 1 信号光和闲频光在腔内往返传输图1*20e d r A A r =(3.3.2-5) e d c b a A A A A A ==e a A MA()()()()11122211**2200cosh sinh 000sinh cosh 0ik Lik L ik Lik L ik Lik L r r e gL ie gz e r r ie gz e gz e ---⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦M()()()()()()()()()()111222112211**222222112222**22cosh sinh 0sinh cosh 0cosh sinh sinh cosh ik L ik L ik Lik L ik L ik L ik L ik L ik L ik Le gL ie gz r re ie gz e gz r r e r e gL ir e gz i r e gz r e gz -----⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎢⎥=⎢⎥-⎣⎦M(3.3.2-6)由自洽条件要求=e a A A (3.3.2-7)或 =a a A MA (3.3.2-8)即 ()0=a M -I A ， (3.3.2-9)式中I 为单位矩阵。

KTiOPO_(4)晶体和光参量振荡技术产生900 nm波段激光周权;赵鑫强;孔辉;卞进田;徐海萍;舒涵;邹杰瑞;谢运涛
【期刊名称】《红外与激光工程》
【年(卷),期】2024(53)5
【摘要】利用KTiOPO_(4)(简称KTP)晶体和光参量振荡技术(Optical Parametric Oscillator,OPO),产生900 nm波段激光。

利用成熟的1064 nm激光,通过
LiB_(3)O_(5)(LBO)晶体倍频产生532 nm激光,再用532 nm激光泵浦KTP OPO 产生调谐范围为898~911 nm,调谐分辨率优于1 nm,输出能量达1.85 mJ,重频
1~10 Hz的近红外激光。

利用该方案产生的900 nm波段激光,具有全固化、小型化、宽调谐、高调谐分辨率、高光束质量等优势,在光电对抗领域有着广泛的应用前景。

【总页数】7页(P57-63)
【作者】周权;赵鑫强;孔辉;卞进田;徐海萍;舒涵;邹杰瑞;谢运涛
【作者单位】国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室;先进激光技术安徽省实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN244
【相关文献】
1.KTA晶体用于光参变振荡产生2μm激光的研究
2.单块 KTA 晶体级联光参量振荡2.6μm 激光器
3.基于单谐振光参量振荡器产生可调谐中红外双频激光的研究
4.
窄线宽1064 nm光纤激光泵浦高效率中红外3.8μm MgO:PPLN光参量振荡器5.532 nm激光泵浦单谐振光参量振荡器倍频蓝光技术
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光学参数振荡器的介绍
光学参数振荡器是一种利用光学参量放大效应制成的光振荡器。

它可以将一个频率的激光转换为信号和空闲频率的相干输出，具有连续可调的特性，可广泛应用于各种光学频率范围，例如紫外、可见和红外波段。

在光学参数振荡器中，一束频率和强度比较高的激光束与一束频率及强度较低的光束同时通过非线性介质，结果是信号波获得放大，同时还产生出第三束光波（称为空闲波）。

空闲波的频率正好等于泵浦光波的频率。

如果将非线性介质放在光学共振腔内，让泵浦光波、信号光波及空闲光波多次往返通过非线性介质，当信号光波和空闲光波由于参量放大得到的增益大于它们在共振腔内的损耗时，便在共振腔内形成激光振荡。

这就是光学参数振荡器的基本原理。

光学参数振荡器的优点在于其宽调谐范围和连续可调的特性，使其成为产生大范围连续可调波长（从紫外到远红外）激光的唯一方法。

它被广泛应用于光谱学、生物医学、化学分析等领域。

光学参量振荡：可调谐相干光产生技术
光学参量振荡（Optical Parametric Oscillator，简称OPO）是一种利用非线性光学效应产生可调谐相干光的技术。

它基于二阶非线性光学混频过程，利用一束高功率的泵浦光在非线性介质中激发出信号光和空闲光，从而实现光波长的转换和放大。

在光学参量振荡器中，非线性介质通常被放置在一个光学共振腔内，以便让泵浦光、信号光和空闲光多次往返通过介质，从而增强非线性效应。

当参量增益大于共振腔内的损耗时，便会在腔内形成激光振荡，产生稳定的输出。

由于参量振荡是在满足相位匹配的频率上发生的，因此可以通过改变泵浦光的波长或调整介质的非线性特性来实现输出波长的调谐。

光学参量振荡器具有许多优点，如输出波长连续可调、线宽窄、光束质量好等，因此在光谱学、激光雷达、光通信等领域有广泛的应用前景。

同时，它还可以与其他光学技术相结合，如光学参量放大、光学参量产生等，以实现更丰富的功能和应用。

总之，光学参量振荡是一种重要的非线性光学技术，它为产生可调谐相干光提供了一种有效的方法，为光学领域的发展和应用带来了更多的可能性。