周期极化晶体倍频
周期性极化铌酸锂ppln
均匀的晶体温度控制
隔温性能好
晶体更换方便
侧盖可取，可接近晶体端面
可提供配套的固定机械件
指标：
电源：12-24V温度来自应元件：Pt100可配TC200温度控制器
输出：24V，750mA（最大）
工作温度：10-40oC
RSR232接口技术参数
周期性极化铌酸锂（PPLN）
PPLN是一种高效的波长转换的非线形晶体，可用于倍频、差频、和频及光学参量振荡和光学参量放大等。PPLN脆硬、透明，使用中须进行温度控制。PPLN使用寿命较长，Thorlabs和Stratophase已推出成熟的商品。
发布时间：2009-06-30
PPLN温控驱动
温控范围20-200oC
温度单位可选（oF,oC,或K）
可程控温控周期
PID参数可调
匹配Pt100或10K电阻
指标：
温控范围：20-200oC
设置精度：0.1 oC
准确度：±0.1 oC
热敏电阻：Pt100,10k热敏电阻
输入：100-240V，50-60Hz
光学参量放大(OPO)
Thorlabs可提供6种现有规格的晶体，用于不同波长激光的产生。这些晶体厚度0.5mm，宽度10mm，长度20mm或40mm。每个晶体具有9个极化周期区域，区域宽度500um，间隔200um。并且，提供相应的增透膜。
主要特点
PPLN温控炉
PPLN温控炉在50-200oC范围可方便地调节和稳定晶体的温度。温控炉隔温性能比较好，即使内部达到200oC，外部仍可直接拿取。PPLN必须保持恒定的工作温度，以保证相应的相位匹配条件。为避免PPLN晶体的光折变影响，推荐的工作温度在100-200oC。当用于750nm以下的波段时，最好在160-200oC。
基于周期性极化铌酸锂的倍频的增强方法[发明专利]
![基于周期性极化铌酸锂的倍频的增强方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/9b5bc774daef5ef7bb0d3c8a.png)
专利名称：基于周期性极化铌酸锂的倍频的增强方法专利类型：发明专利
发明人：陈玉萍,李广珍,唐喻斌,张晋平,蒋淏苇,陈险峰申请号：CN201310597494.1
申请日：20131122
公开号：CN103605248A
公开日：
20140226
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种光信息处理技术领域的基于周期性极化铌酸锂的倍频的增强方法，首先对铌酸锂晶体进行室温电场极化，在晶体的+Z面上负畴区域改变电畴极化方向，在晶体的Y向两侧进行真空镀膜溅射电极；然后对晶体进行寻常光照射的同时用高压源给铌酸锂晶体的Y向两侧加电压，通过产生的慢光效应实现寻常光倍频的增强。
本发明首创将准相位匹配的技术（QPM）和慢光效应所引起的有效光功率的增大结合起来。
申请人：上海交通大学
地址：200240 上海市闵行区东川路800号
国籍：CN
代理机构：上海交达专利事务所
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周期极化晶体倍频的允许极化周期的研究
张 百钢 ． 建 铨 ，王 鹏 ，胡 靖 ，禹延 光 ．臧 贵 艳 ，张 勇 姚
（ 津 大 学 精 密 仪 器 与 光 电子 工 程 学 院激 光 与 光 电子 研 究 所 ， 育部 光 电 信 息技 术科 学重 点 实验 室 ， 津 ３ ０ ７ １ 天 教 天 ０ ０ ２
摘要 ： 导 出 了在 工 艺 或 温 度 发 生 变 化 时 ， 期 极 化 晶体 Ｓ 推 周 ＨＧ 的 允许 极 化 周 期 的计 算 公式 对 于 前 者 ， 允 许 极 化 周 期 与 晶体 的 通 光 长 度 成 反 比 ， 准 相 位 匹 配 （ Ｍ ） 与 ＱＰ 阶数 成 正 比 ， 周期 极 化 ＫＴ 晶 体 （Ｐ — Ｐ Ｐ Ｋ Ｔ Ｓ Ｐ）ＨＧ 的 允 许 极 化 周 期 的 最 大 值 出 现 在 基 波 波 长 ２ ５ ． 附 近 ； 于 后 者 ， 期 极 化 Ｌ Ｎ Ｏ ５ｐｒ ｔ Ｊ 对 周 ｉ ｈ 晶 体 （ Ｐ Ｎ）ＨＧ 的 允许极 化 周 期 也 与 晶 体 的 通 光 长 度 成 反 比 ， 随 热 膨 胀 率 和 ＱＰ 阶数 的 增 大 而 增 大 。 ＰＬ Ｓ 且 Ｍ 关 键 词 相位 匹 配 （ Ｍ ） 周 期 极 化 ＫＴ 晶体 （ Ｐ Ｐ） 周期 极 化 ＬＮｈ 晶 体 （ Ｐ ：允许 极 化 准 ＱＰ Ｐ Ｐ ＫＴ ｉ Ｏ Ｐ Ｉ Ｎ）
ＺＡ ＮＧ ｕ ａ ＺＨ ＡＮ Ｇ Ｇ ｉｙ ｎｔ Ｙｏｎ ｇ
（ ｔ ｅｅ ｔ ｏ ｉｓ Ｉ ｆ ｒ ｔｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｂ，ｎ ｔｔ ｔ ｆＬａ ｅ ｓ ａ ｄ ｏ口 。 Ｉｃ ｒ ｎ ｃ ． ｏ Ｏｐ ｏ ｌｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｌａ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｓ ｒ ｎBiblioteka ｔ ｅ ｅ ｔ。 ， ｓ Ｃ ｌ
极化电极均匀化设计调控铌酸锂周期极化占空比
用十通道电极进行极化实验,通过表征每个通道的占空比,发现内部八个通道的占空比大小均匀且在 50% ± 5% 范
围,通过晶体的倍频实验验证发现十通道周期极化样品中中间通道相对边缘通道的非线性转换效率明显提升并分布
Cycle of Periodically Poled Lithium Niobate
LIU Qilu1 , ZHENG Mingyang2 , GAO Yang2 , ZHANG Longxi1 , SONG Yukun1 , WANG Fulei2 ,
LIU Hong1,2 , WANG Dongzhou2 , SANG Yuanhua1
体材料中,铌酸锂晶体具有大的非线性光学系数( d33 = 25. 2 pm / V) 、宽的通光范围(0. 35 ~ 5 μm) 和低廉的
制备成本,尤其在掺杂 MgO 后得到的 MgO∶ LN 晶体,其抗光损伤阈值得到了大幅提高,是基于 QPM 的非线
性光学晶体材料的理想选择 [4-7] 。
我国从 20 世纪 80 年代就开始了周期极化铌酸锂晶体探索,南京大学闵乃本院士团队生长出了周期性
学转换效率低。 准相位匹配( quasi phase match, QPM) 则可以通过周期性地调制非线性光学晶体中非线性
光学系数的方向补偿由于材料色散造成的不同光波之间的相位失配。 理论上 QPM 可以实现所有透光范围
的频率转换,并且可以充分利用晶体的非线性光学系数,在实际应用中具有非常大的优势。 在众多非线性晶
计获得的周期极化铌酸锂晶体( PPLN) 成为准相位匹配技术的理想选择。 目前制备 PPLN 晶体最常用的方法是外加
KTP晶体的周期极化特性研究
（ａ）Ｃｏ）图Ｉ－Ｉ几种周期极化铁电体的特性比较。
（ａ）为四种晶体的有效非线性系数与波长的关系曲线；（”为三种晶体的光损伤阈值的比较。
它们各有优缺点，都有一定的发展潜力。
其中周期化ＫＴＰ晶体以其优良的综合特性引起人们的极大兴趣，它是本论文研究的重点内容。
磷酸氧钛钾（ＫＴｉＯＰ仉，简称ＫＴＰ）晶体属ｒａｍ２点群，透光范围为３５０－４５００ｎｍ，在１０６４ｎｍ处的吸收损耗小于０．Ｏｔ／ｃｍ，光损伤阈值为３００～５００ＭＷ／ｃｍ２，是ＬｉＮｂ０３晶体的１０倍，二阶非线性极化系数ｄ。
＝１３．７×１０－ｌ‰∥Ｖ，约是ＬｉＮｂ０。
晶体（ｄ。
＝２７ｘ１０１２ｍ／Ｖ）的１／２，但是ＫＴＰ晶体极化反转时的矫顽场电压为２．１ＫＶ／ｍｍ，是ＬｉＮｂＯ。
晶体的１／ｌＯ，因此较容易极化反转厚度较大的晶体，而且室温下光折变效应不明显，与铌酸锂晶体相比具有更大的优势，虽然价格约是铌酸锂晶体的十倍，但材料本身的价格只占器件价格的很小比例。
加以军事上的需求，国外许多研究人员将周期极化ＫＴＰ晶体（ＰＰＫＴＰ）应用于光参量振荡器（ｏＰｏ）中，以获得近红外可调谐激光输出”１‘“…，在未来战争的激光红外对抗中具有战略意义。
１．４课题来源与论文的主要工作本课题来源于国家自然科学基金资助项目ＫＴＰ晶体的周期极化特性研究”（批准号：６０３７７０１８）。
本文的主要工作是利用外加电场法对ＫＴＰ晶体进行周期极化反转，实现基于准相位匹配技术的】０６４ｎｍ基频光的倍频转换。
全文可以分为６个主要部分。
第二章简单介绍了非线性现象，然后从麦克斯韦方程组和介质物质方程出发，推导了介质中光波之间相互作＿｝｝ｊ的耦合波方程，并且在小信号近似情况下得出倍频转换效率的计算公式。
天津大学硕士学位论文第四章ＫＴＰ晶体的主要性质第四章Ｋ１＂Ｐ晶体的主要性质ＫＴＰ晶体在１８９０年被Ｌ．ＯｕｖａｒｄＩ”第一次发表，但是直到１９７６年才被利用为非线性光学材料１２】。
从此，ＫＴＰ晶体广泛应用于利用二类相位匹配的Ｎｄ：ＹＡＧ－－１０６４ｎｍ激光的倍频【３】。
倍频晶体原理
倍频晶体原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊倍频晶体原理这个神奇的玩意儿。
你说这倍频晶体啊，就像是一个魔法盒子。
咱平时看到的光，就好比是一群小伙伴，它们有着自己特定的节奏在奔跑。
而倍频晶体呢，就像是一个厉害的指挥家，能让这些小伙伴改变节奏，重新列队！这是不是很神奇呀？想象一下，本来那些光小伙伴们按照自己的步伐前进，突然遇到了倍频晶体这个指挥家，它大手一挥，嘿，光小伙伴们就乖乖听话，变成了频率翻倍的新队伍啦！这可不得了，这一变化就让光有了新的特性和用途。
咱生活中的好多高科技玩意儿可都离不开倍频晶体呢！就好像没有它，有些魔术就变不出来一样。
它能让我们看到更清晰、更亮丽的图像，也能让一些仪器变得更加精准和厉害。
比如说在激光领域，倍频晶体就像是一个超级助力器。
没有它，那些激光可能就没那么酷炫，没那么强大啦！它能把激光的能量提升一个档次，让其发挥出更大的作用。
就好像一个大力士，给原本就厉害的拳头又加了一把劲。
那倍频晶体是怎么做到这一切的呢？其实啊，这就像是一场奇妙的舞蹈。
光进入倍频晶体后，就像是舞者踏上了舞台，在晶体的特殊结构和性质的引导下，开始跳出全新的舞步，从而实现频率的改变。
而且啊，不同的倍频晶体还有着不同的特点和本领呢！就跟人一样，各有各的性格和专长。
有些倍频晶体擅长处理某种特定的光，有些则在其他方面表现出色。
这可真是丰富多彩，让人惊叹不已！咱再想想，如果没有倍频晶体，那我们的科技发展得少了多少乐趣和突破呀！那些漂亮的激光表演可能就没那么精彩了，医疗领域的一些先进设备可能也没那么好用了。
所以说呀，倍频晶体原理可真是个宝贝！它就像隐藏在科技世界里的魔法，让一切变得更加奇妙和不可思议。
咱得好好感谢那些发现和研究倍频晶体的科学家们，是他们让这个魔法盒子为我们所用，给我们的生活带来了这么多的改变和惊喜。
总之，倍频晶体原理就是这么牛，就是这么让人佩服！它是科技世界里不可或缺的一部分，是推动我们不断前进的强大力量。
大家说是不是呀！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
倍频晶体的倍频原理
倍频晶体的倍频原理倍频晶体是一种不可或缺的元件，它可以将输入信号的频率提高到输入信号频率的整数倍。
它具有广泛的应用领域，包括无线电通信、光学通信和高科技数字电子设备中的数码信号处理等。
倍频原理倍频晶体的工作原理基于二阶非线性光学效应，即二次谐波发生器。
在这种情况下，信号的频率被倍增。
简单来说，倍频器最重要的参数是能够许多倍增加信号的显性非线性性质。
假设我们有一个信号的频率为 f0，并将其输入到一个二次谐波发生器中。
这个二次谐波发生器包含一块非线性晶体材料。
当输入信号经过晶体时，它将被分裂为两条具有相等频率的信号，分别为2f0和f0。
为了更好地理解这个过程，可以将这个二阶非线性现象与线性效应进行比较。
线性效应中，输入信号只会产生与输入信号频率相同的单一输出信号。
但是在二阶非线性效应中，输出信号的频率是输入信号频率的倍数。
倍频器的结构倍频晶体通常由硼酸锂 (BBO) 和 phasematching 浏阳铁线石 (PPMgLN) 晶体材料制成。
它们可以被制成具有大小不同的结构，以满足不同的应用需求。
相位匹配是倍数器工作的一个关键因素，它确保二次谐波与输入信号的相对相位为零。
在一个典型的倍数器中，输入信号会进入输入端口，并通过内部的光学透镜系统，在晶体中进行相位匹配。
当二次谐波产生后，它会经过衰减器和光学滤波器，以消除其他频率和参数噪声。
应用领域倍频器的应用非常广泛，包括光通信、无线电通讯、数码信号处理和高科技数字电子设备中。
其中，光通信中的倍频晶体尤其重要，它可以将激光器产生的光信号频率倍增，使其可以传输更高速的数据。
在无线电通讯领域中，倍频晶体也扮演着重要的角色。
它可以将射频信号的频率提高到更高的频率范围，以便通过带宽更宽的信道进行传输。
此外，倍频晶体还可以用于汽车雷达和无线电识别等应用。
在数码信号处理方面，倍频晶体可以用于数字音频处理和视频处理等领域。
由于它的高可靠性和低失真，倍频器已成为数字音频和视频处理中不可或缺的元件。
利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期
文 章 编 号 ： １ ０ － ３ ２ ２ ０ ） ２２ ２ — ５ ０ １４ ２ （ ０ ７ ｌ －０ ２０
利用 宽带 倍 频 特 性精确 测 量 准 相 位 匹 配 晶体 的极 化 周 期
曾小明， 隋 展 ， 朱启华， 黄小军， 邓青华， 魏晓峰
（ 国工 程 物 理 研究 院 激 光 聚 变 研 究 中心 ， 中 四川 绵 阳 ６ １０ ） ２ ９ ０
极 化 周 期 与倍 频 脉 冲 的 光谱 关 系 、 频 容 许 带 宽 与 晶 体 长 度 的 关 系 。研 究 表 明 ： 带 脉 冲 倍 频 后 输 出 的脉 冲 峰 倍 宽 值波 长 对 应 于 角 度 的 调 谐 曲线 具 有 对称 性 ； 于 长 度 为 １ 对 ０ｍｍ 的极 化 晶 体 ， 倍 频 容 许 带 宽 不 到 ０ ２ｎ 其 ． ｍ。实
中图 分 类 号 ： ０４ ７ ３ ．４ 文献标识码 ： Ａ
周期极化 晶体 是一 种热 门的非线性 光学材 料 ， 助准 相位 匹配 （ Ｍ） 借 ＱＰ 结构 可 以实现 偏振 态 相 同的相 位匹 配方式 （ ｅ — ｅ 匹配） 因而可 以利 用 有 些 晶体 的最 大 非线 性 系数 ｄ。 满 足 相位 匹 配 并进 行 光参 量 振 如 十ｅ 的 ， 。来 荡ｎ 、 ｊ光参 量放 大 及倍 频 等非 线性过 程 。ＱＰ 技术 允 许 通过 人 为控 制 的 周期 极 化结 构 ， 满 足任 何 非 Ｍ 来
化 晶体极化 周期 实际值 的方法 ， 即利用 需要检 测 的极 化 晶体进 行宽带 倍频并监 测倍 频脉 冲输 出的峰 值波 长 ， 依
据 周期 极化 晶体倍 频 的准相位 匹配条件 测定 晶体 的极化 周期 。
１ 实பைடு நூலகம்验 原 理
光学超晶格晶体——实现激光频率转换的无限可能
第50卷第3期2021年3月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.50㊀No.3March,2021封面图片光学超晶格晶体 实现激光频率转换的无限可能1962年,诺贝尔奖获得者Bloembergen 等提出了准相位匹配(quasi phase matching,QPM)理论,通过对光学晶体的二阶非线性极化率的周期性调制来补偿光频率变换过程中因色散引起的基波和谐波之间的相位失配,从而获得非线性光学效应的有效增强㊂20世纪70年代末,南京大学闵乃本等用晶体生长条纹技术生长出具有周期畴的铌酸锂晶体(后被称为光学超晶格),完成了首次准相位匹配的实验验证㊂20世纪80年代末,他们又提出了多重准相位匹配理论,将准周期(人工准晶)引入光学超晶格㊂到了20世纪90年代初,日本SONY 公司㊁美国斯坦福大学㊁日本大阪大学㊁日本东北大学和中国南京大学等发展出图案极化技术,在铌酸锂(LN)㊁钽酸锂(LT)等不同铁电晶体中实现了铁电畴的周期极化反转,成功实现了倍频输出㊂后来南京大学研究组还将光学超晶格的研究从一维拓展到二维㊁三维,从经典光拓展到非经典光,极大地推动了光学超晶格晶体的应用研究㊂图1㊀光学超晶格晶体晶圆图2㊀光学超晶格晶体芯片㊀㊀光学超晶格光频率转换具有转换效率高㊁设计自由㊁体积小㊁成本低等优点㊂常见的光学超晶格极化晶体材料有PPLN㊁PPLT 和PPKTP,还有PPKTA㊁PPRTP㊁PPRTA㊁PPCTA㊁PPLBGO㊁QPMGaAs 和QPMGaP 等,不同光学超晶格晶体之间优势互补,性能各异,共同构建起一个庞大的应用市场㊂灵活设计和制造光学超晶格晶体,通过频率变换可以得到晶体透光范围内任何波长的激光或纠缠光输出,如高效蓝绿激光㊁中远红外激光㊁医疗用激光㊁太赫兹波等,在激光显示㊁光电对抗㊁量子科技㊁光通信㊁大气探测㊁生物检测和医疗以及太赫兹无损检测等领域有着广阔的应用前景㊂目前光学超晶格晶体正朝着深紫外㊁远红外㊁薄膜化㊁超大尺寸㊁大口径㊁高转换效率波导结构㊁高抗损伤阈值器件等方向发展㊂图3㊀光学超晶格芯片的畴周期结构(a)均匀周期结构;(b)级联周期结构;(c)阵列周期结构;(d)啁啾周期结构;(e)扇形周期结构国际上能提供光学超晶格晶体的公司主要有美国CTI㊁加拿大C2C Link㊁英国Covesion㊁以色列Raicol㊁日本Oxide㊁中国台湾龙彩科技(HCP)和福建中科晶创光电科技有限公司(CTL Photonics,简称中科晶创)等㊂境外的光学超晶格晶体芯片价格十分昂贵,如一片10mm 长的光学超晶格晶体芯片价格在3000~5000美元之间,并且某些光学超晶格晶体对中国禁运㊂中科晶创经过多年发展也具备产业化能力,所开发的多品种光学超晶格晶体已能满足国内外不同用户的需求㊂588㊀封面图片人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷本期封面是光学超晶格晶体芯片的结构和工作原理示意图,芯片畴周期结构可以是单个均匀周期结构㊁多周期结构㊁级联周期结构㊁啁啾周期结构和扇形周期结构等㊂两束入射激光经过不同周期结构的光学超晶格晶体芯片的频率转换,如差频㊁和频㊁倍频㊁三倍频和光学参量振荡等,得到晶体透光范围内任何波长的激光或纠缠光输出㊂图4㊀通过不同周期结构的频率变换可以得到晶体透光范围内任何波长的激光或纠缠光输出(中国科学院福建物质结构研究所梁万国供稿)。
周期性极化铌酸锂晶体中半非共线型宽带光学参变放大理论研究_图解读
第28卷第1期光学学报Vol. 28, No. 12008年1月J anuary , 2008文章编号:025322239(2008 0120146205周期性极化铌酸锂晶体中半非共线型宽带光学参变放大理论研究胡B 远梁晓燕赵宝真李儒新徐至展(中国科学院上海光机所强场光学激光国家重点实验室, 上海201800摘要基于周期性极化铌酸锂晶体(PPL N 的准相位匹配光参变放大过程, 通过倾斜周期极化铌酸锂晶体中极化域(极化光栅一定角度, , 并以该匹配方式下的各光矢量几何关系得出相位匹配曲线, 的周期极化长度。
并研究其极化倾斜角度与温度特性, , 532nm 抽运光抽运的信号光在800nm 和1064nm 关键词非线性光学; 准相位匹配; 光学参变放大中图分类号O436. 3收稿日期:2007204204; 收到修改稿日期:2007207215作者简介:胡B 远(1980- , 男, 博士研究生, 主要从事超强超短激光技术方面的研究。
E 2mail :humingyuan @mail.siom. ac. cn导师简介:梁晓燕(1967- , 女, 研究员, 主要从事超强超短激光技术方面的研究。
E 2mail :liangxy @mail.siom. ac. cnTheo I ga t n o n B r oa d B a n d S e mi 2N o ncolli nea r Op t ical P a r a A lif ica t i o n i n Pe ri odicall y P oled L i t hi u m Ni oba t eHu Minyuan Liang Xiaoyan Zhao Baozhen Li Ruxin Xu Zhizhan(S t ate K ey L abor a tor y of High Fiel d L aser Physics , S ha nghai I nstit ute of Op tics a n d Fi ne Mecha nics ,Chi nese Aca dem y of Scie nces , S ha nghai 201800, Chi n aAbs t r act Based on noncollinear optical paramet ric amplification in periodically poled lithium niobate (PPLN which is realized by quasi 2p hase matching (QPM technology , we consider the possibility of semi 2noncollinear p hase matching method between collinear and noncollinear geomet ry. With t his configuration and geomet ry of all vectors in periodically poled lithium niobate , p hase matching curves can be obtained.A sure grating period can always be found to satisf y the broad bandwidth optical paramet ric amplification (OPA at fixed wavelengt hs of pump and signal f rom the phase matching curves. By tilting periodically poled lithium niobate 2crystal ’s parallel grating a sure angle and keeping a sure temperature , numerical simulation with p roper parameter shows broad bandwidth OPA at signal wavelengths of 800nm and 1064nm can be achieved.Key wor ds nonlinear optics ; optical paramet ric amplification ; quasi 2p hase matching1引言超短脉冲的频率转换可以应用到很多重要的实际应用中去, 比如通信、信号处理和光谱学等。
780nm倍频激光器的研究
780nm倍频激光器的研究李贝贝;张翠平;王晓佳【摘要】为了获得结构简单、成本相对低廉的高功率780nm激光,采用了单块倍频晶体的腔外倍频方法.分布式反馈半导体激光器产生的连续激光注入光纤放大器后,通过周期极化铌酸锂晶体进行准相位匹配,取得了铷原子的饱和吸收光谱.结果表明,该激光器产生了1.2W的倍频光,具有较高的输出功率.这一结果对铷原子钟、原子干涉仪等冷原子物理实验的小型化是有帮助的.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2019(043)005【总页数】4页(P646-649)【关键词】激光光学;倍频;准相位匹配;周期极化铌酸锂晶体;铷原子【作者】李贝贝;张翠平;王晓佳【作者单位】太原理工大学机械工程学院车辆工程系,太原 030024;太原理工大学机械工程学院车辆工程系,太原 030024;太原理工大学机械工程学院车辆工程系,太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TN242引言780nm激光广泛应用于原子物理学[1]和光谱学[2]、大气传感[3]和光通信[4]。
可以通过两种方法得到窄线宽、高功率的780nm激光。
一种是780nm外腔半导体激光器直接通过半导体锥形放大器放大功率来产生实验需要的780nm激光；另一种是将通讯波段1560nm激光作为基频光，通过光纤放大器放大功率后，进入周期极化非线性倍频晶体，在准相位匹配的情况下获得高功率的倍频光[5-8]。
后者的实验装置结构简单、价格相对低廉，在国内外已经有很多的研究。
早在1968年，BOYD等人详细分析了倍频效率的影响参量，并计算出倍频过程的聚焦参量值[9]。
之后的几十年，涌现了大量围绕提高倍频效率和光功率的实验，FENG等人采用外腔谐振倍频的方法，波长为1560nm的基频光多次穿过周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)晶体，从而将倍频效率提高至58%[10]。
SANE等人采用提高基频光功率的办法，窄线宽光纤激光器产生的1560nm连续光通过光纤放大器至30W后，经过PPLN倍频晶体进行准相位匹配后得到11.4W的780nm激光、倍频效率为36%[11]。
激光倍频晶体的研究现状分析讲解
摘要:倍频晶体是近几年激光领域人们关注的热点之一，倍频晶体也随之发展起来。
本文通过分析国内外各科研机构关于光纤激光器的倍频实验，指出各种常用倍频晶体的优点和缺陷，对未来使用倍频晶体的实验具有指导和参考价值。
关键词：倍频晶体；激光器；相位匹配Abstract: Fiber laser is the focus of attention of the people in recent years. SHG also will be developed. Based on the analysis of the scientific research institutions at home and abroad on the frequency fiber laser experiment, the paper pointed out that various commonly used SHG advantages and shortcomings, given guidance and reference for the future use of SHG experiment.Key words: Frequency(SHG; Fiber laser; Phase-matching目录摘要ⅠABSTRACT Ⅱ引言 11 实验研究仪器 11.1 光纤激光器及其结构 11.2 光纤激光器的倍频 22 倍频晶体的现状分析22.1 倍频晶体 22.2 PPLN晶体倍频输出绿光 32.3 PPLN晶体倍频输出可见光 42.4 PPKTP晶体倍频应用 52.5PPLT晶体的倍频应用 63 结果与讨论74 前景与展望 94.1 实验成果的应用 94.2 理论研究的应用 10参考文献 12引言近年来，关于自倍频晶休的研究工作取得了重大进展。
自倍频晶体是将激光晶体和倍频晶体合二为一的一类晶体。
迄今最主要的自倍频晶体有两种：掺钦和氧化锰的视酸铿和硼酸钦忆铝。
周期极化铌酸锂制作与应用
周期极化铌酸锂制作与应用
王勇刚;马骁宇
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】2004(25)4
【摘要】详细介绍了一种波长转换效率很高的周期极化铌酸锂(PPLN)的原理、制作及应用.周期极化铌酸锂以其有效非线性系数大于常用块状晶体一个数量级的特点得到迅速发展,PPLN可通过外加电场极化法、质子交换法等方法制备.近年来其制备工艺和光光转化效率有了很大的提高.周期极化铌酸锂可用于固体激光倍频,半导体激光直接倍频光参量振荡和放大等方面.使用PPLN与否,很大程度上已经成为传统非线性激光光源能否继续发展的决定性因素.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】王勇刚;马骁宇
【作者单位】中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心,北京,100083;中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TM22+5
【相关文献】
1.周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡研究 [J], 曾江斌;陈怀熹;梁万国;缪龙;周煌;冯新凯;邹小林;李广伟
2.基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频的440nm蓝光固体激光器 [J], 张旭
光;闫雪静;孙舒娟;王卫民;鲁燕华;许夏飞;张雷;任怀瑾;刘芳;孙军;阮旭
3.基于II类周期极化铌酸锂波导的通信波段小型化频率纠缠源产生及其量子特性测量 [J], 张越;侯飞雁;刘涛;张晓斐;张首刚;董瑞芳
4.周期性极化铌酸锂晶体的电光复合逻辑门 [J], 钟东洲;计永强
5.基于严格耦合波理论的周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质分析 [J], 万玲玉;卢智勇;廖洋;超亮芳;胡龙敢
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倍频晶体——精选推荐
倍频晶体倍频晶体，⽤于倍频效应的⼀类⾮线性光学晶体。
其基本条件是：⑴不具有中⼼对称性；⑵对基频波和倍频波的透明度⾼；⑶⼆次⾮线性电极化系数⼤，这是因为倍频转换效率与此系数的平⽅成正⽐；⑷有位相匹配能⼒，特别是⾮临界匹配能⼒。
位相匹配⾓度和温度容限要在；⑸光学均匀性好，损伤阈值⾼；⑹物化性能稳定；⑺⽣长⼯艺⽐较容易，能得到⾜够⼤的晶体，在位相匹配⽅向上达到可⽤长度。
常⽤的倍频晶体：⒈磷酸⼆氢铵（ADP）、磷酸⼆氢钾（KDP）、磷酸⼆氘钾（DKDP）、砷酸⼆氘铯（DCDA）、砷酸⼆氢铯（CDA）等晶体。
它们是产⽣倍频效应和其它⾮线性光学效应的⼀类具有代表性的晶体，适⽤于近紫外可见光区和近红外区，其损伤阈值⼤。
⒉铌酸锂（LN）、铌酸钡钠、铌酸钾、α型碘酸锂等晶体。
它们的⼆次⾮线性电极化系数⼤，⽽且LN、BNN等晶体的折射率对温度敏感，并且与⾊散效应的温度变化特性不同，可适当调节温度实现⾮临界匹配，它们适⽤于可见光区和中红外区（0.4µ-5µ）。
LN在光照下易产⽣折射率变化，有光损伤现象；BNN的损伤阈值⽐LN⾼，但固熔区域较宽，组分易变动⽽导致光学均匀性变差，较难得到性能优良的⼤型晶体；铌酸钾不存在固熔区，有可能得到光学性质均匀的⼤型晶体；α型碘酸锂是⽔溶液⽣长晶体，能培养出光学质量好的⼤型晶体，且损伤阈值⽐BNN晶体⾼，缺点是不具有⾮临界匹配能⼒。
⒊砷化镓、砷化铟、硫化锌、碲化镉、碲、硒等半导体晶体。
它们的⼆次⾮线性电极化系数⽐前两类的晶体更⼤，适⽤于较宽的红外波段。
但除硒、碲外，多数晶体⽆双折射效应，不能实现位相匹配。
与其它晶体区别⽤于和频、差频和光的参量振荡效应的⾮线性光学晶体的基本要求和倍频晶体相同。
1．1机械锁相倍频器这是⼀种结构最简单、倍频精度最⾼的倍频器。
．它的实现⽅法是：在转⼦沿圆周⽅向做出Ⅳ个转⾓位置标志(例如齿盘)，每当标志转到光电传感器的敏感位置时，传感器输出⼀个脉冲信号。
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nor
8(N ) d
2
2 eff
2 n12 n2 1 c 0
2n 2 2n 2 1 I 1 sin c N 1 1
2
工艺引起的极化周期偏 差对效率的影响
0.4429 m 4[n2 (1 2) n1 (1 )] L
2 1 2
1. 允许极化周期与晶体的通光长度成反比。 2. 允许极化周期与QPM 阶数m成正比 3.允许极化周期并不一定随基波波长的增大 而增大，跟晶体的色散有关系。
倍频接受角
y α θ α z x
光子晶体的制备方法
外加电场极化的方法是目前生产极化 晶体的主流技术。这种技术主要应用了铁 电晶体在某些温度范围具有自发极化，而 且极化强度可以随外电场反向而反向的性 质。
z y x 周期电极
信号 控制 Rm
均匀电极
高压 V1 V2
z deff
Λ
y -deff
二、准相位匹配理论
位相匹配 产 生 的 倍 频 光 强 度 Δk'=0 Ps Ps Ps Ps 准位相匹配 Δk=0 Ps Ps
11
x
线宽对效率的影响
0.4429 2 L
2 1
n 2 n1 n 2 n1 1 1 1
1
对于不同的波长，允许的线宽不同，为 了提高效率我们应尽量压缩线宽，如使 用法珀标准具过滤纵模。
极化周期与晶体长度的影响
光子晶体倍频
一、光子晶体简介 二、准相位匹配理论 三、光子晶体倍频效率影响因素
一、光子晶体简介
光子晶体（photonic crystal） 是一种介 电常数随空 间周期性变 化的光学微 光子晶体 结构材料。
线性光子晶体
非线性光子晶体
光子晶体有一维，二维，三维之分。二 维和三维光子晶体可同时实现多波长非线性 频率变换。
A
B1 C
非位相匹配 Δk≠0 4lc 5lc 6lc
0
1lc
2lc
3lc
A：相位匹配；B1：一阶准相位匹配； C：相位失配
根据准相位匹配的基本原理及耦合波方 程，我们推导出倍频效率的公式
SHG
I2 2 k L 2 I 1 sin c 2 I1 n1 n2 1 c 0 2 k L 2 2 I 1 sin c sin mD 2 2 n1 n2 1 c 0 m 2 8L d
2d eff
m
三
光子晶体倍频效率影响因素
与基频光功率密度成正比 与非线性系数的平方成正比 晶体长度的平方成比
理想占空比
1 1
'
' '
1 0.8
0.8 0.8 0.6
0.6 0.6
0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2
x
0.2 0.2 0.2
0.4 0.4 0.4
0.6 0.6 0.8 0.8 1 0.6 0.8
2 2 eff 2
2 2 2 L2 d Q
L为晶体的总长度，deff为有效非线性系 数，n1、n2分别为晶体中基频光和倍频 光的线性折射率，I1基频光强度，△k 为波矢失配量：
k k K m k 2 2k1 K m
占空比Βιβλιοθήκη Dl L为正号部分的长度
m为准相位匹配的阶数 d Q