基于级联PPMgLN晶体的双倍/三倍频双波长激光器

孙 杰，陈怀熹，张新彬，冯新凯，李广伟，粱万国

(1.中国科学院福建物质结构研究所，福州 350002；2.福州大学化学学院，福州 350108；3.中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室)，福州 350108)

0 引 言

可见光激光器和近红外(NIR)激光器在众多领域都有广泛应用，从科学研究到工业使用都发挥着巨大作用。紧凑结构提供的稳定的516 nm绿色激光，具有很高的相干性，在高分辨率和精密光谱学，光频率标准和时钟，原子冷却和俘获，量子光学和量子信息的应用领域中是重要的光源[1-4]。此外，775 nm的NIR激光器推动了电信、光谱学和生物医学组织成像的应用[5-7]。为了同时获得两种波长的激光，将1 550 nm的激光同时进行倍频和三倍频是一种行之有效的方法。

常见的1 030 nm、1 064 nm激光作为基频光时，通过倍频方式即可获得绿光激光。例如，在2006年，Wallerand等[8]为了更精准地测量碘的超精细谱线，基于分布式反馈(DFB)光纤激光器提供的12 mW 1 029.3 nm光，通过周期性极化MgO∶LiNbO3(PPMgLN)晶体单程倍频得到514.7 nm绿光，实现了127I2在514.67 nm附近的超精细光谱仪，且在150 kHz范围内连续频率可调。2008年， Pullen等[9]将光纤激光器发出的1 029 nm光通过PPMgLN晶体倍频得到了转换效率为32%的514.5 nm绿光。2017年，Jensen等[10]使用1 030 nm半导体激光器作为基频光源，通过倍频在PPMgLN和PPMgSLT晶体级联中产生515 nm的3.5 W绿色激光。而本文为实现双波长激光输出所选用的1 550 nm基频光要通过三倍频效应获得绿光激光。2006年南京大学的王飞跃等[11]报道了使用LN晶体基TiO2、SiO2非晶纳米腔在绿光波段内实现了三倍频输出的大幅增强。2015年Sederberg等[12]使用硅基纳米等离子体波导实现三次谐波转换获得了35 nW的517 nm绿光，转换效率为2.3×10-5。……