摘要：铌酸锂晶体在3.2μm波段满足群速度匹配条件,可以在自发参量下转换(SPDC)过程中产生频域无关联光子对。但是,此时光子对在空间域通常为环状分布,降低了光子对的收集效率,从而降低光源亮度。如何让双光子在满足频域无关联的同时,处于空间单模状态,成为了一个亟需解决的问题。通过理论计算和数值模拟,对双光子的空间分布进行优化设计,发现周期极化铌酸锂和定制极化铌酸锂在特定波长和温度条件下,在SPDC中产生的双光子可在空间呈现类束状分布,施密特数可达1.170和1.150。本方案可为中红外波段的量子光学实验提供频域无关联和空间单模的量子光源。

摘要：本文采用飞秒激光微纳加工技术在铌酸锂(LiNbO_(3))晶体中成功制备了直径为30、40和50μm的半包层波导,并通过端面耦合技术对其导波性能进行测试,得出半包层波导在633、1550 nm波长下具有优良的传输性能,且仅支持TM偏振方向传输,具有单偏振性;通过计算波导的传输损耗,得出了30μm直径的波导在633及1550 nm波长下传输性能最佳。并且通过Rsoft软件理论计算,证明了实验结果的合理性。本研究结果为光波导设计和性能优化提供了重要的参考,具有一定的实验和理论价值。

摘要：电光系数是铌酸锂晶体的重要性能参数,密切关系着电光器件的设计和应用.然而由于铌酸锂晶体的合成条件不相同使得晶体的电光系数没有理论值,给电光系数测量值的误差分析带来困难.本文从数值分析的角度,利用开源的Python程序包拟合实验数据,得到拟合参数及其不确定度,再由误差传递理论推导出晶体的电光系数及其误差.本文利用半波电压法测量晶体电光系数的相对误差小于2%,具有很高的精度.文中还给出了当前广泛使用的Python程序的拟合源代码,欢迎相关科研人员参考使用.

摘要：铌酸锂晶体光学电场传感器为全介质结构,具有宽带宽、对被测电场干扰小的优点,但其灵敏度较低。因此,分析了晶体几何尺寸对传感器灵敏度的影响机理,得出通过增加沿外加电场方向的晶体尺寸同时减少晶体横截面上沿外加电场垂直方向的晶体尺寸来提高传感器的灵敏度。使用COMSOL仿真分析了铌酸锂晶体不同厚度、宽度、长度对晶体内部电场强度的影响,得出晶体厚度从15 mm减小到3 mm和宽度从3 mm增加到22 mm时,晶体内部电场强度分别提高约5.1倍和12.3倍;晶体长度从15 mm变化到55 mm时,晶体内部的电场强度变化仅约为5%。设计并研制出晶体尺寸分别为3 mm×3 mm×42.2 mm (x×y×z),3 mm×6 mm×42.2 mm (x×y×z),6 mm×6 mm×42.2 mm(x×y×z)的三只铌酸锂晶体电场传感器,并搭建工频电场测试平台,测试得出三只电场传感器的灵敏度分别为0.243 mV/(kV·m^(-1))、0.758 mV/(kV·m^(-1))、0.150 mV/(kV·m^(-1))。当晶体厚度和长度一定且晶体宽度从3 mm增加到6 mm时,传感器灵敏度提高3倍。当晶体宽度和长度一定且晶体厚度从6 mm减小到3 mm时,传感器灵敏度提高5倍。结合仿真与实验结果得出:在晶体长度一定时,可以通过设计使用宽度更宽、厚度更薄的晶体,研制出高灵敏度的电场传感器。

摘要：中红外波段的单光子源对于下一代量子传感、量子通信和量子成像的研究非常重要.目前常用的产生中红外单光子源的方法是基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)自发参量下转换过程.但是,基于普通PPLN制备的单光子源频域纯度不高,最高值只有0.82左右,会影响量子信息处理方案的保真度.本文利用域设计理论对30 mm长铌酸锂晶体的4000个域进行了定制化排列,消除了相位匹配函数中的旁瓣,获得了高斯型的分布.计算得到的单光子源的频域纯度可达0.99,可调谐范围为2.7—3.3μm.该定制极化铌酸锂(customized poled lithium niobate,CPLN)有望为中红外波段量子信息研究提供性能优异的单光子光源.

摘要：基于周期极化铌酸锂(PPLN)晶体提出并设计了一种高效紧凑腔内倍频绿光激光器。该激光系统采用808 nm激光二极管(LD)端面直接抽运Nd∶YVO4晶体,进而利用极化周期为7μm的PPLN晶体倍频产生532 nm绿光。通过在Nd∶YVO4和PPLN晶体端面镀膜构成激光腔镜,无需采用任何光学透镜、反射镜等分立光学元件,大大降低了系统体积和成本。实验结果显示,当激光器谐振腔腔长为12 mm,抽运功率为4.1 W时,绿光输出功率可达1.343 W,相应的光-光转换效率达32.8%。当LD抽运功率稳定在3.33 W时,2 h内的绿光输出功率波动小于5%。

摘要：为了克服Kemp型弹光调制器调制效率低、加工工艺困难及体积大等缺点,提出了采用铌酸锂(LiNbO3)晶体压电弹光双效应的单晶体弹光调制器的设计思想;根据压电振动理论和晶体光学原理,分析了晶体各物理量随空间变换的特性,推导了调制电压-相位差-振幅之间的关系,并对晶体切型和通光方向进行了优化,所设计的晶体尺寸为41mm×7.7mm×17.1mm(x×y×z),切割角为0°(x切),通光方向z轴(光轴),通过在x-z面施加与晶体谐振基频一致的周期性电压,产生沿x方向,频率为73.71kHz的伸缩振动,最后通过实验对所设计单晶体弹光调制器进行了验证;实验结果表明,对633nm激光进行半波调制时,该弹光调制器所需调制电压为1.6V;与基于钽酸锂(LiTaO3)且未进行切型优化的单晶体弹光调制器相比,调制电压下降了约4倍。

摘要：为了测量电力系统中高压输电线路和电气设备附近的电场,确保带电作业人员的安全,研制了一款便携式集成光学电场测量仪。该测量仪采用铌酸锂晶体研制的光学传感器,配合激光源、光纤准直器、光电转换模块和STM32处理模块等。激光源产生的线偏振光在铌酸锂晶体中受到待测电场的强度调制,将输出光信号转换成电信号,利用STM32处理器进行信号处理,从而测量铌酸锂晶体传感器所处环境的电场强度大小。在此基础上研制了电场测量仪并对其进行测试,测试结果表明,装置能在30~160kV·m^-1范围内测量电场场强大小,通过上位机对数据进行采集,能够实时监测输电线路、变压器等运行状况。

摘要：铌酸锂 (LiNbO3 )晶体是常用的电光晶体、声光晶体和变频晶体 ,常用于制作电光开关、激光调制器、偏转器、光电倍增管等 ,在激光技术中应用较多。但LiNbO3 晶体脆性大 ,机械加工易使材料产生解理断裂破坏 ,可加工性极差 ;另外 ,由于LiNbO3 具有各向异性 ,车削加工时晶体的结晶方位相对于切削方向连续变化 ,已加工表面呈现各向异性特征 ,即产生以工件回转轴线为中心的扇形粗糙区和光滑区 ,严重影响已加工表面质量的一致性。为确保获得表面质量均匀一致的光滑表面 ,我们提出了LiNbO3 晶体平面镜的金刚石飞切加工工艺。飞切加工在应用光学国家重点实验室MSG 32 5数控金刚石车床上进行。自行设计制作2 2 0× 5 0mm飞切刀盘 ,在飞切刀盘外缘平行于轴线对称铣削 2个刀槽 ,其中一个刀槽装夹金刚石刀具 ,另一个刀槽装夹 1个等重平衡刀杆。取下机床真空夹盘 ,将飞切刀盘装夹在机床主轴上 ,由机床主轴通过飞切刀盘为金刚石刀具提供旋转主运动。在机床的工作台上设计安装一支架 ,支架上固定安装一精密胎具 ,将LiNbO3 晶体试件用热软胶粘在胎具上 ,其中心与机床主轴回转中心等高 ,由工作台带动支架 ,使工件作横向进给运动。安装工件时 ,必须确定最佳的飞切方向 ,即选择材料最容易产生剪切滑移的晶向 。

摘要：主要讨论了检验铌酸锂晶体光学性能的几种实验方法 .其中包括 :设计实验的理论根据 ,实验的建立 。