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光学参量振荡波长调谐
光学参量振荡是一种非线性光学过程，它涉及到光的参量过程和振荡。
在光学参量振荡中，两束泵浦光束通过非线性材料相互作用，产生两束新的光束，即信号光和辅助光。
信号光和辅助光的频率和波矢之间存在特定的相位匹配条件。
波长调谐是指通过改变泵浦光束的频率或非线性材料的温度或其他参数，来调节信号光和辅助光的波长。
通常情况下，波长调谐可以通过改变非线性材料的相位匹配条件来实现。
当泵浦光束的频率或非线性材料的参数发生变化时，相位匹配条件也会发生改变，从而导致信号光和辅助光的波长发生调谐。
波长调谐在光学参量振荡中具有重要的应用。
通过调谐信号光的波长，可以实现光在不同频率范围内的相互作用，从而实现光的频率转换、光谱分析、光通信等应用。
波长调谐还可以根据特定的应用需求，选择合适的波长范围和调谐范围，以满足不同领域的应用需求。
分光光度计波长误差的产生和控制方法发表时间：2016-07-09T13:22:37.657Z 来源：《基层建设》2016年7期作者：于春红[导读] 因此这就需要对分光光度计由于波长而产生的误差进行详细的分析，并从根本的角度上提出解决对策。
安达市市场监督管理局摘要：在社会研究中发现，分光光度计的使用可以使得光源能够得到合理的划分，并且划分好的光源在社会上还有非常广泛的应用，这也从侧面介绍了分光光度计的功能。
但是在分管光度计的使用过程中，经常会因为波长难以受到控制而产生误差，这些误差的产生使得整个分管光度计的使用和发展受到阻碍，因此这就需要对分光光度计由于波长而产生的误差进行详细的分析，并从根本的角度上提出解决对策。
关键词：分光光度计；波长标准器；波长误差；调整；控制对现在社会上存在的分光光度计进行详细的分析，可以得出其运行的原理。
总的来说分光光度计的运行原理在于对光源进行一个合理的分割，使其能够形成具有一定波长的光波，而且这些光波的具体表现都是单色光，通过对单色光波长的研究得出正确的光谱曲线。
不得不说这种方法具备一定的准确性，正因为如此，才使得这种仪器在社会上得到了广泛的应用。
但是这种设备在使用过程中还会出现一些误差，因此这就需要对产生误差的原因进行全面的分析，并对误差的产生提出合理有效的解决对策。
一、测量准确度的误差来源分析总的来说这种仪器在使用的过程中非常容易出现误差，但是影响这项仪器正常使用而产生误差的原因并不是单一的，而是通过多个方面表现出来的。
因此这就需要对产生误差的原因进行全面的分析。
对误差的分析可以从仪器本身的测量原理上入手，这主要是根据物理学上常说的光吸收定律中使用的测量溶液浓度进行分析。
而且从理论上来说，在进行仪器测量的过程中所使用的入射光通常是单色光，这就需要使用与单色光匹配的单色器进行测量。
使用这种测量方式产生误差的根本原因在于单色器的性能与种类，其主要原则在于通过单色光进行测量，其自身的单峰曲线与理论上的单色光之间还存在一些区别，这几种区别就使得误差大幅度的增加。
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。
关于光学参量振荡器OPO的研究目录中英文摘要………………………………………………02)一、引言……………………………………………………03)二、光学参量振荡器原理………………………………04)三、光学参量振荡器的理论研究………………………08)四、 1.06μm Nd:YAG激光器的静态和动态输出特性…16)五、 1.57μm 人眼安全光学参量振荡器的研究………18)六、全文总结………………………………………………25)七、主要参考文献………………………………………26)摘要：光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator）作为一种可调谐，高相干的激光光源，以其独特的优良特性，一直吸引着许多研究者的兴趣。
近年来，随着非线性频率变换晶体和固体激光技术的飞速发展，使得这一领域的研究异常活跃。
研究输出人眼安全波段激光的KTP-OPO系统更是其中的热点之一。
用1.06μm波长的Nd:YAG激光泵浦KTP-OPO系统，采用II类非临界相位匹配（θ=90。
,φ=0。
），可获得1.57μm的参量信号光输出。
本论文对以Nd:YAG- KTP构成的内腔光学参量振荡器（IOPO）进行了比较全面的理论和实验研究。
5理论方面：介绍了光学参量振荡器的基本原理，并从三波互作用的耦合波方程出发，对光学参量振荡器的理论进行了分析和研究，对参量振荡的泵浦阈值、转换效率等运转特性参数进行了全面地分析，总结了OPO系统设计方面的基本原则。
6实验方面：研究了氙灯泵浦1.06μm Nd:YAG激光器的静态和动态输出特性，探索了OPO系统所需的1.06μm单脉冲输出条件。
并在氙灯泵浦、被动调Q的1.06μmNd:YAG激光腔内实现了内腔KTP-OPO系统的运转，测量了不同调Q晶体、不同耦合输出镜透过率、不同IOPO腔长条件下，内腔OPO系统的输出情况。
观测到了单脉冲和多脉冲信号光的产生，分析了多脉冲产生的原因并总结了单脉冲产生所需的条件。
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。
光波长测量误差分析
光波长测量误差分析涉及到多个因素，包括仪器误差、环境条件、样品特性等。
以下是一些常见的误差来源和分析方法：
1. 仪器误差：光波长测量仪器的精度和稳定性会对测量结果产生影响。
常见的仪器误差包括零点漂移、非线性误差、光源波长漂移等。
可以通过对仪器进行校准和定期维护来减小仪器误差。
2. 环境条件：环境条件的变化也会对光波长测量结果产生影响。
例如，温度变化会导致光源波长漂移，湿度变化会影响光的传输和检测。
在测量时需要控制好环境条件，或者对环境因素进行补偿。
3. 样品特性：样品的特性也会对光波长测量结果产生影响。
例如，样品的吸收、散射、反射等特性会改变光的传输和检测。
在测量时需要考虑样品的特性，并进行相应的修正。
4. 数据处理：在光波长测量中，数据处理也是一个重要的环节。
常见的数据处理误差包括峰位拟合误差、背景扣除误差等。
可以通过优化数据处理算法和增加测量次数来减小数据处理误差。
总之，光波长测量误差分析需要综合考虑仪器误差、环境条件、样品特性以及数据处理等多个因素，并采取相应的措施来减小误差。
光电管实验中的偏差调整和数据分析光电管是一种常见的电子元件，在光电效应的基础上工作，常被应用于光电传感器和激光测量等领域。
在进行光电管实验时，准确地调整偏差和进行数据分析是确保实验结果准确可靠的重要步骤。
本文将介绍光电管实验中的偏差调整和数据分析的方法与原理。
一、偏差调整光电管在正常工作中需要一定的偏差电压。
偏差电压的大小对光电管的工作效果和信号质量有着重要影响。
调整偏差的过程通常包括以下几个步骤：1. 动态调零动态调零是在无光照射条件下进行的，目的是调整偏差电压至零电压。
在实验中，可以通过旋转电压调节旋钮，使输出电压逐渐接近零。
在接近零点时，可以使用示波器观察电压信号波形，进行微调，直到输出电压稳定在零电压附近。
2. 静态调整静态调整是在光照射条件下进行的，目的是调整偏差电压至合适的工作电压。
通过旋转电压调节旋钮，逐渐增加输出电压，直到达到所需的工作电压。
在调整过程中，可以通过示波器观察输出电压的变化情况，找到合适的工作电压。
3. 稳定调整在完成静态调整后，需要对偏差进行稳定调整。
通过观察输出电压的变化情况，调整旋钮，使输出电压保持在稳定的工作点。
稳定调整可以通过观察示波器上的波形以及衡量输出的响应时间来进行。
二、数据分析在光电管实验中，数据分析是评价实验结果和提取信息的重要手段。
以下是光电管实验中常用的数据分析方法：1. 基本参数计算光电管的基本参数包括响应时间、灵敏度、噪声等。
这些参数可以通过实验数据进行计算和分析。
例如，响应时间可以通过分析光电管输出信号在改变光照条件下的变化情况来计算。
灵敏度可以通过测量光照条件下输出信号的变化来计算。
2. 校准和线性化光电管的输出信号可能存在非线性问题，需要进行校准和线性化处理，使得输出信号与输入光照强度之间呈线性关系。
校准和线性化的过程一般通过采集一系列已知光照强度下的输出信号，建立校准曲线或者传感器模型，然后对实验数据进行校准和线性化处理。
3. 数据可视化与解读将实验数据进行可视化处理，可以更直观地观察数据变化趋势，并且有助于对实验结果的解读。
测量波长实验报告误差分析
测量波长实验中的误差主要来自以下几个方面：
1. 仪器误差：使用的仪器精度有限，例如示波器、光衍射仪等。
这些仪器的指示误差、量程误差和系统误差等都会对实验结果产生影响。
2. 实验环境误差：实验环境的温度、湿度、气压等环境因素会影响波长的测量。
这些因素可能会改变实验装置的性能，导致实验结果不准确。
3. 操作误差：实验操作时不规范或不精确也会导致误差。
例如，在读取数据时未将仪器置于稳定状态、读数不准确等。
4. 人为判断误差：在实验过程中，对于某些数据的采集和判断需要依赖人眼观察，这样的判断也会存在一定误差。
针对以上误差，我们可以采取以下措施来提高实验结果的准确性：
1. 校准仪器：在进行实验之前，先对实验所用的仪器进行校准，确保仪器的读数准确。
2. 控制实验环境：在实验过程中，要尽量保持实验环境稳定，避免温度、湿度、气压等环境因素的影响。
3. 严格操作规范：在实验操作中，要遵循操作规范，确保实验操作的准确性。
4. 多次重复实验：在进行波长测量实验时，可以多次重复实验，将各个数据进行平均，减小误差。
通过以上措施的实施，可以有效减少实验误差，提高实验结果的准确性。
收稿日期:2007-02-05;修订日期:2007-02-26作者简介:王翠玲(1978-),女,山东莱芜人,光学硕士,主要从事激光器件与非线性光学研究。
第25卷 第2期2007年4月江 西 科 学JI A NGX I SC I ENCEVo.l 25N o .2Apr .2007文章编号:1001-3679(2007)02-0132-04PPLT 光参量振荡实际输出波长偏差分析王翠玲1,李德华1,李 健2(1.山东科技大学理学院,山东 青岛266510;2.山东师范大学物理与电子科学学院,山东 济南250014)摘要:通过分析OPO 实现参量的过程,分析了在样品周期和抽运波长确定时,光传播方向严格平行于晶体通光主轴时由温度调谐实际所引起的PPLT -OPO 输出波长的偏差。
同时也对光束传输方向与通光主轴方向成小角度的情况作了相应的分析,并对两种情况加以比较。
关键词:周期极化;准相位匹配;PPLT -OPO 中图分类号:O 431 文献标识码:AD ispersion of the OutputW avelength i n PPLT -OPO Practicall yWANG Cui li n g 1,LI De hua 1,LI Jian2(1.Co lleg e of Science ,Shandong U niversity of Sc i ence and T echno logy ,Shandong Q ingdao 266510PR C ;2.Co lleg e o f Phys i cs and E l ectronics ,Shandong N o r ma lU n i ve rs i ty ,Shandong Ji nan 250014PRC )Abst ract :By analyzi n g t h e character o f t h e process ofOPO ,and assum ing that the period of the sa m p le and the pu m p w ave leng t h were certai n ,the propagation d irection w as parallelw ith the optica l ax isof t h e crystal fir m l y ,w e ga i n ed the d ispersion of outputw ave length of PPLT -OPO w hich w as caused by the change of the te m perature i n fac.t W e also ana l y zed the aspect that t h e propagation direction departed fro m the op tica l ax is f o r a little angle ,and co m pared it w ith the for m er .K ey w ords :Po led period ic ,Quasi-phase-m atch i n g(QP M ),PPLT-OPO0 引言准相位光参量振荡(QP M -OPO )是目前获得可调谐激光的一种重要手段。
在众多可实现QP M 的非线性光学晶体中,以周期极化铌酸锂体(PPLN )[1~3]、周期极化钽酸锂(PPLT)[4]、周期极化钛氧磷酸钾(PP KTP)[5,6]等研究较多,其中对PPLN 晶体的研究最多。
周期极化铌酸锂(PPLT )也是目前常用的准相位匹配光学超晶格之一。
本文中,在讨论温度对PPLT-OP O 调谐特性的影响的同时,也考虑温度对周期产生影响及通光方向偏离其主轴的影响,对其实验过程中引起的输出波长偏差进行了分析。
钽酸锂L i T a O 3(LT)单晶与铌酸锂同构,属三方晶系,3m 点群,具有优良的压电、电光和热电性能,LT 具有更高的抗光损伤阈值。
在激光、电子和集成光学领域LT 有着广阔的应用前景。
常用e 偏振光的色散方程为[7]:n e ( ,T )=[A +B +b (T ) 2-[C +c(T )]2+E2-F2+D 2]12(1)其中,A =4.5284,B =7.2449 10-3,C =0.2453,D =-2.3670 10-2,E =7.7690 10-2,F =0.1838,b (T )=2.6794 10-8(T +273.15)2,c(T )=1.6234 10-8(T +273.15)2。
其中波长 的单位为 m,温度T 的单位为。
实验过程中,引起输出参量波长产生偏差的因素主要是光栅周期、抽运光波长与晶体温度。
在实验中通常所用晶体的周期在室温下是确定的,所选用的抽运波长也是确定的,所以假定晶体周期确定,抽运波长确定,光束传输方向与晶体通光主轴方向严格平行。
对准相位匹配光参量振荡过程其泵浦光、信号光与空闲光满足下列关系:!k Q=2n pp-2n ss-2n ii-2m!=0(2)1 i+1s=1p(3)其中!为极化反转光栅周期,下标p,s,i分别表示泵浦光、信号光与空闲光,m=1,3,5∀为极化反转光栅周期阶数。
k p=2n pp、k s=2n ss、k i=2n ii分别为泵浦光、信号光与空闲光的传播矢量,n p、n s、n i分别为泵浦光、信号光与空闲光的折射率, p、 s、 i分别为泵浦光、信号光与空闲光在真空中的波长。
超晶格晶体的极化一般都是在室温下(T0= 25)进行的,所以超晶格晶体的极化周期应为!(T0)。
使用温度调谐时,参量光的波长调谐依靠温度的变化来实现;未考虑晶体热膨胀时,准相位一阶匹配(m=1),理论参量光波长 s和 i应该分别满足动量守恒关系和能量守恒关系式,同时晶体折射率也是温度及波长的函数,即:!k Q=n e( p,T)p-n e( s,T)s-n e( i,T)i-1!(T0)=0(4)由(4)式可以算出PPLT极化周期所对应的调谐曲线。
图1即为泵浦光为1064nm,温度分别为25和200时,由(4)式所决定的PPLT极化周期所对应的调谐曲线。
求解方程(3)式和(4)式,可得某一定值极化周期时晶体不同温度输出的信号光波长 s与空闲光 i。
极化周期!(T0)=30 m时PPLT输出参量波长随温度T的调谐曲线见图2。
考虑PPLT晶体的热膨胀,温度为T时晶体的极化周期!(T)由(5)决定。
!(T)=!(T0)[1+∀#(T-T0)+#(T-T0)2](5)图1 25和200时1064nm泵浦PPLT极化 周期对应的调谐曲线图2 PPLT参量光波长随温度的调谐曲线其中一阶系数∀=1.61 10-5/0C,二阶系数#=7.5 10-9。
准相位一阶匹配(m=1)时,实现振荡的参量光波长 s∃和 i∃满足(6)式n e( p,T)p-n e( s∃T)s∃-n e( i∃,T)i∃-1!(T)= 0(6)调整光束方向,当通光方向调整到与晶体通光主轴严格平行时,由(4)、(6)两式可得输出参量光波长之差,即考虑温度对周期的影响后所引起的实际输出波长偏差。
图3即为PPLT在极化周期为!(T0)=30 m时随调谐温度T变化的! s和! i。
图3 ∃=0o时PPLT输出参量光的偏差当给定极化周期时,对确定的理论参量光波#133#第2期 王翠玲等:PPLT光参量振荡实际输出波长偏差分析长 s ,由图2可以得到对应的调谐温度值。
但在实际实验测量中,此调谐温度下所得到的参量光波长 s ∃与 s 会有一定的差异,其差值即本文的偏差! s 和! i 。
究其原因是进行温度调谐时,温度变化会引起周期发生相应的微小变化。
由图3可以看出,在温度较低时,如小于50 ,输出波长的偏差不明显。
但随着温度的升高,! s 和! i 的值也在不断增加,并且变化率逐渐增大。
以上计算是在光束传输方向与通光主轴方向严格平行的条件下进行的,当极化畴面与介质入射端面不是严格平行时,或者说畴边界与入射光束不是严格垂直时,实际上就导致了畴周期的改变,引起波矢失配,同时导致了实际输出参量波长的偏差。
在实验中,晶体温度T =25 ,泵浦光入射到晶体中,设通光方向与光栅波矢方向夹角为∃,光栅周期为!0,则通光方向的光栅周期为!(∃)=!0/cos ∃[2],周期很明显随着∃的增大而增大,参量光输出则受周期影响。
在相应温度下原来所对应的参量光波长不再满足(4)式,即:!k Q =2 n p ( p ,T ) p -2 n s ( s ,T ) s -2 n i ( i ,T ) i -2 m!(∃,T )%0(7)因此受到限制,而匹配波长发生偏离,此时的波长满足:!k Q =2 n p ( p ,T) p -2 n s ( s &,T) s &-2 n i ( i &,T ) i &-2 m!(∃,T )=0(8)由(8)和(4)式可得其波长的偏离量! s ∃=| s &- s |,! i ∃=| i &- i |。
偏离角∃一般较小,对PPLT 晶体取∃=2o进行计算,所得结果如图4。
图4 ∃=2o时PPLT 输出参量光的偏差比较图3和图4,可以看出在相同温度时光传播方向偏离晶体光轴时所对应的输出参量偏差值增加。
曲线位置整体上移,其变化趋势相同,即随着温度的升高,! s ∃和! i ∃的值也在不断增加,并且变化率逐渐增大。
在250 以内,输出参量变化还比较缓慢,但超过此温度输出参量波长急剧变化,所以在对晶体加热时应选择在合适的温度范围内。
其原因为光束偏离x 轴会造成实际应用周期的增大,温度增加时又加剧了周期的增大,从而引起更大的波长偏差。
由图4还可以看出,光束偏离通光主轴对空闲光所造成的影响要比对信号光的影响大。
图5 不同偏离角下PPLT -OPO 输出参量光波长 随温度的调谐曲线另外,对PPLT 晶体在不同偏离角下输出光参量波长范围进行计算,结果如图5。
由图可以看出偏离角度增大,相位失配量增加,输出参量波长范围减小。
因此,当采用PPLT 晶体做参量实验,用以实现某一确定波长时,如用光学超晶格激光器输出光作为基准光波长进行光谱研究,就要充分考虑到温度对PPLT-OPO 输出参量波长的影响,要将由温度影响产生的波长偏差以及光传播方向引起的偏差充分考虑在内。
在使用(6)式计算输出波长值时,应使用(5)式确定相应周期,而不是通常使用的!(T 0),并尽量调整光传输方向与光轴平行,以减小所引起的偏差。
通过分析光参量振荡(OPO )的工作机理,讨论了PPLT -OPO 波长调谐特性与极化反转光栅周期和晶体温度的关系。
