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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。
纳秒光参量振荡器随着现代通信技术和量子信息技术的快速发展，光学器件的精度和性能要求越来越高。
其中，光参量振荡器作为一种重要的光学器件，被广泛应用于光通信、光学测量和量子信息等领域。
本文主要介绍一种新型的光参量振荡器——纳秒光参量振荡器。
一、光参量振荡器的原理光参量振荡器是一种基于光参量效应的器件，利用非线性晶体在高强度激光的作用下，将输入的激光分裂成两个频率不同的相干光。
其中一个光束为信号光，另一个光束为参考光。
信号光的频率与参考光的频率之差称为频率差。
通过调节激光的功率和晶体的长度，可以控制频率差的大小和稳定性。
光参量振荡器可以产生高度稳定的光源，用于高精度光学测量和光通信中的频率合成。
二、纳秒光参量振荡器的设计与制备传统的光参量振荡器往往需要使用长晶体或高功率激光才能产生稳定的频率差。
但是，长晶体会增加器件的体积和重量，而高功率激光则会增加器件的成本和复杂度。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的纳秒光参量振荡器，它采用超短脉冲激光和微型晶体，可以实现高效率和高稳定性的光参量振荡。
纳秒光参量振荡器的核心部件是一块微型非线性晶体，通常采用铌酸锂或钛酸锂等材料。
这些晶体具有较高的非线性系数和光学损耗，可以在较短的长度内产生光参量效应。
为了提高光参量振荡器的稳定性，晶体的长度通常控制在几毫米以下。
纳秒光参量振荡器的激光源采用超短脉冲激光器，通常为飞秒激光器或皮秒激光器。
这些激光器具有短脉冲宽度和高峰值功率，可以在微型晶体中产生高强度的光参量效应。
同时，超短脉冲激光器的频率稳定性也非常高，可以保证光参量振荡器的频率稳定性。
三、纳秒光参量振荡器的应用纳秒光参量振荡器可以作为高稳定性光源，用于光学测量和光通信等领域。
例如，在光频传递和光学钟等高精度测量中，需要使用高稳定性的光源来实现频率合成和频率比较。
纳秒光参量振荡器可以产生高度稳定的光源，满足这些测量的需求。
在光通信中，光参量振荡器通常用于产生光学频率梳，用于调制和解调光信号。
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。
纳秒光参量振荡器随着科技的不断发展，光电子技术在各个领域中的应用越来越广泛。
其中，光参量振荡器作为一种新型的光学器件，其在通信、测量、医学等领域中都有着重要的应用。
本文将介绍光参量振荡器的原理、特点、应用及发展前景。
一、光参量振荡器的原理光参量振荡器（Optical Parametric Oscillator，简称OPO）是一种基于非线性光学效应的光学器件。
其基本原理是通过将激光束分为两束，一束为泵浦光，另一束为信号光，经过非线性晶体的作用，产生了一个频率为差频的新光束，称为振荡光。
其中，泵浦光的能量转移到了振荡光上，而信号光则被放大或产生了新的频率。
图1 光参量振荡器的基本原理光参量振荡器主要由非线性晶体、反射镜、光学稳频器、泵浦光源等组成。
其中，非线性晶体是产生振荡光的关键部件，其材料和结构决定了振荡光的频率范围和功率输出。
反射镜则用于反射和调节振荡光的光路，光学稳频器则用于稳定振荡光的频率和功率输出。
泵浦光源则为光参量振荡器提供能量。
二、光参量振荡器的特点1、宽频率调谐范围由于光参量振荡器采用非线性光学效应产生振荡光，其频率调谐范围非常大，可以覆盖从红外到紫外的光谱范围。
同时，通过调节泵浦光的频率和功率，可以实现对振荡光频率和功率的精确控制。
2、高功率输出在非线性晶体的作用下，光参量振荡器可以产生高功率的振荡光。
同时，由于振荡光的频率是差频，因此其能量分布比较均匀，不会出现像激光器那样的高斯光束。
3、光谱纯度高光参量振荡器产生的振荡光具有很高的光谱纯度，可以用于精密光谱分析和光谱测量等领域。
同时，其频率调谐范围广，可以实现对光谱的精确控制。
4、应用广泛光参量振荡器在光通信、光学测量、医学成像等领域中都有着广泛的应用。
例如，在光通信中，光参量振荡器可以用于产生高速、低噪声的光信号，提高通信信号的传输速率和可靠性。
在医学成像中，光参量振荡器可以用于产生高能量、高光谱纯度的激光光束，用于显微成像和组织切割等操作。
纳秒光参量振荡器
纳秒光参量振荡器是一种高精度光学仪器，主要用于产生纳秒级别的激光脉冲。
这种振荡器具有高峰值功率、高重复频率和短脉冲宽度等特点，因此在激光物理、量子光学、光通信等领域有着广泛的应用。
纳秒光参量振荡器的工作原理是利用参量振荡器的非线性效应，将一个光波分裂成两个频率不同的光波，其中一个光波称为信号光，另一个光波称为本振光。
信号光和本振光在一个非线性晶体中相互作用，产生一个新的光波，其频率等于信号光和本振光的频率之和。
这种光波称为参量光，其频率和波长可以通过改变信号光和本振光的频率来调节。
纳秒光参量振荡器的核心部件是非线性晶体，常用的有锂酸铌晶体、铌酸锂晶体、KTP晶体等。
这些晶体具有很高的非线性系数，可以在低功率下实现参量振荡。
同时，这些晶体的光学特性也很稳定，可以保证振荡器的长期稳定性。
纳秒光参量振荡器的输出功率通常在几百毫瓦到几瓦之间，脉冲宽度在几纳秒到几十纳秒之间。
这种激光脉冲具有很高的峰值功率和能量密度，可以用于激光打标、激光切割、激光焊接等工业应用，也可以用于激光医疗、激光成像等医学应用。
纳秒光参量振荡器还有一些特殊的应用。
例如，它可以用于产生超短激光脉冲，这种脉冲可以用于研究物质的超快动力学过程，如电子跃迁、分子振动等。
它还可以用于产生光学频率梳，这种频率梳可
以用于精密测量、光谱分析等领域。
纳秒光参量振荡器的研究和应用已经得到了广泛的关注。
许多国内外的研究机构和企业都在开展相关的研究和开发工作。
随着技术的不断进步和应用领域的不断扩展，纳秒光参量振荡器将会在更多的领域得到应用，为科学研究和工业发展带来更多的机遇和挑战。
光学参量过程和非参量过程光学参量过程和非参量过程是光学中常用的两种重要现象。
它们在光学领域的研究和应用中具有重要意义。
本文将对光学参量过程和非参量过程进行详细介绍和解析。
光学参量过程是指在光学系统中，通过光学非线性效应产生的参量波的过程。
光学参量过程的基本原理是利用非线性材料的光学特性，在光学场中产生参量波。
光学参量过程包括参量放大、参量振荡和参量混频等过程。
参量放大是光学参量过程的一种重要形式。
在参量放大过程中，通过控制驱动光的功率和频率，可以实现对参量波的放大。
参量放大器通常由非线性晶体和泵浦光源组成。
泵浦光源通过激发非线性晶体中的参量波，使其发生放大。
参量放大在激光器、通信系统和光学测量中有着广泛的应用。
参量振荡是光学参量过程的另一种重要形式。
在参量振荡过程中，通过非线性晶体和光学腔的耦合作用，可以产生参量波的连续振荡。
参量振荡器具有宽带调谐、高效率和低噪声等优点，广泛应用于光通信、光频谱分析和光学显微镜等领域。
参量混频是光学参量过程的另一种重要形式。
在参量混频过程中，两个不同频率的参量波在非线性晶体中发生相互作用，产生新的频率波。
参量混频可以实现对光的频率调制和波长转换。
它在光通信、光频谱分析和光学成像等领域具有重要应用。
与光学参量过程相对应的是非参量过程。
非参量过程是指光学系统中不涉及参量波的过程。
非参量过程的特点是不需要驱动光，只需通过光学系统中的线性元件即可实现。
非参量过程包括自发参量散射和自发参量混频等过程。
自发参量散射是非参量过程的一种重要形式。
在自发参量散射过程中，光在非线性晶体中发生散射，产生新的频率波。
自发参量散射具有宽带调谐、高转换效率和低噪声等优点，广泛应用于光通信和光学测量领域。
自发参量混频是非参量过程的另一种重要形式。
在自发参量混频过程中，光在非线性晶体中发生相互作用，产生新的频率波。
自发参量混频可以实现对光的频率转换和波长转换。
它在光通信、光频谱分析和光学成像等领域具有重要应用。
基于多重准相位匹配技术的光学参量振荡器研究一、引言光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator, OPO）是一种基于非线性光学效应的器件，可以在光学频率范围内产生连续可调谐的较高功率激光。
OPO广泛应用于激光雷达、化学分析、生物医学等领域。
本文主要研究基于多重准相位匹配技术的OPO。
二、多重准相位匹配技术多重准相位匹配技术（Multiple Quasi-Phase-Matching, MQPM）是一种通过周期性改变非线性晶体中的极化方向来实现相位匹配的方法。
MQPM可以提高非线性晶体中的转换效率，并且可以使用长时间工作在高功率下，具有很好的稳定性。
三、基于MQPM技术的OPO原理基于MQPM技术的OPO主要由一个共面型非线性晶体和两个反射镜组成。
当输入一个泵浦激光束时，它会被反射镜反射回晶体中，产生一个强度足够大的电场。
这个电场会导致晶体中产生一个二次谐波，这个二次谐波又会被反射回晶体中，并与泵浦激光束发生混频，产生一个信号光和一个相位匹配的波长较长的中间波。
这个中间波又会被反射回晶体中，与原来的二次谐波混频，产生一个相位匹配的波长更长的信号光和一个相位匹配的波长更短的红外光。
这个红外光又会被反射回晶体中，与原来的二次谐波混频，产生一个相位匹配的波长更长的信号光和一个相位匹配的波长更短的红外光。
这个过程可以一直进行下去，直到达到所需频率范围。
四、基于MQPM技术的OPO实验在实验中，我们使用了共面型MgO：LiNbO3非线性晶体作为MQPM OPO 的非线性介质。
输入功率为10W、532nm激光束通过半球面透镜聚焦到晶体上表面，并经过两个反射镜反射回晶体内部。
我们使用了三种不同长度（5mm、10mm和20mm）的共面型MgO：LiNbO3非线性晶体进行实验，并记录了输出功率随着波长的变化曲线。
实验结果表明，随着晶体长度的增加，OPO的输出功率也随之增加，并且可以在1.5μm到4μm的范围内产生连续可调谐的激光。
