可调谐掺铥光纤激光器共振抽运的Ho:YLF固体激光器

用包层抽运的宽带可调谐掺Tm光纤激光作为抽运源研究了Ho:YLF 2μm固体激光输出特性.利用光纤激光共振抽运固体激光增益介质的光纤-体块混合激光器技术可使得大部分热量产生于光纤中,体块激光介质中只有很少的量子亏损热,有效地降低了热产生,有利于实现高功率、高效率的2μm激光输出.研究了不同抽运波长下Ho:YLF激光的输出特性,并与激光晶体的吸收光谱进行对比,对最佳抽运波长与晶体吸收峰不一致的现象进行了分析.在最佳抽运波长下,当抽运功率为9.4 W时,得到5.3 W近衍射极限的TEM00模线偏振光输出,激光中心波长2066 nm,光束质量因子M2约为1.1,斜率效率达到70%.     

26W中波红外固体激光器

阐述了一种获得高功率3~5μm中红外激光输出的实验方案,即先通过高功率1.94μm光源抽运Ho:YLF晶体,获得高重复频率2.05μm激光输出,通过端抽运放大方式,提升2.05μm激光功率水平,最终2.05μm激光抽运光参量振荡器(OPO)实现高功率中波激光输出。在水冷工作体制下获得了重复频率5 k Hz、最大功率26.9 W的中波输出,脉冲宽度为24.4 ns,2.05μm到3~5μm的光光转换效率达50%,通过角度调谐获得不同波长的中红外激光输出,验证了该实验方案作为一种获得高功率、高效率、高重复频率中红外激光输出工作方式的可行性。     

宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器

采用高功率975 nm多模半导体激光器(LD)作为抽运源,以大模场掺Yb3+双包层光纤(YDCF)作为激光增益介质,运用能够承受较高功率运行的利特罗(Littrow)光栅外腔调谐结构,实现了宽带可调谐激光输出.实验中,双包层光纤采用最优光纤长度14 m,光栅经仔细调整后有效入纤反馈效率约20%,当入纤抽运功率约1.3 W时,激光器达到阈值并开始振荡.通过连续旋转光栅,激光输出波长能在1046～1121 nm之间实现可调谐,可调范围达75 nm.当入纤抽运功率为48 W时,在1089 nm波长处获得最大输出功率23.7 W,相应斜率效率为53%.最后,基于数值模拟简单地分析了激光输出特性,实验结果与数值模拟结果基本保持一致.     

1064 nm激光抽运PPMgLN光参量振荡高效率2.7 μm激光器

报道了采用1064 nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配(QPM)技术实现高效率2.7μm激光输出的实验结果,理论计算了PPMgLN晶体准相位匹配周期调谐曲线,得出PPMgLN品体周期为31.3μm时可获得中红外波长2.7μm激光输出.PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%)单谐振光参量振荡(OPO)技术采用e→e+e相位匹配.消除了光束之间的走离效应并利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4 pm/V).在1064 nm激光抽运功率为26 W,声光Q开关工作频率为7 kHz的条件下,获得平均功率为4.7 W,波长为2.72μm激光输出,斜率效率超过21%,对应闲频光波长1.75μm激光输出功率约9 W.2.7μm激光水平方向和垂商方向光束质量M2因子分别为2.05和1.84.     

全固态高平均功率宽调谐掺钛蓝宝石激光器

介绍了以激光二极管抽运Nd：YAG晶体的倍频激光器为抽运源，高平均功率准连续运转的全固态宽调谐掺钛蓝宝石(Ti：sapphire)激光器。自由运转时，在抽运光功率为16W，透过率为30％时，获得了最高6．44W的掺钛蓝宝石激光输出，相应光-光转换效率大于40％。为了获得宽波段可调谐激光输出，采用石英布氏棱镜对作腔内色散元件，通过调节输出镜获得了调谐范围740～880nm，线宽约1nm的宽波段输出。在抽运光功率为11．5W时，最高输出功率为2．87W，相应的光-光转换效率为25％。作为对比，又研究了重火石棱镜作为腔内色散元件时，掺钛蓝宝石激光器的调谐输出特性，实验表明输出激光的线宽明显变窄，但输出功率却显著下降。     

8.1W全固态准连续红光Nd∶YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=599°,=0°)对Nd∶YAG在13μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果。激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平凹直腔的腔体结构。对该激光器的基频(13μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究。在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率81W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图。     

激光二极管抽运Nd:Gd0.42Y0.58VO4/KTP 倍频激光器

采用平凹短腔及V型折叠腔，研究了激光二极管端面抽运的Nd：Gd0.42Y0.58VO4激光器1．06μm及倍频532nm的输出特性。在输入抽运功率为11．05W时，获得了1．06μm的最大平均输出功率为5．35W，光-光转换效率达到48．42％；在输入抽运功率为6．8W时，采用连续抽运和脉冲抽运分别获得了1．44W和1．64W的绿光输出，光-光转换效率分别为21.2%和24．1％。     

利用单共振光学参量振荡器产生宽调谐高功率连续单频红外激光

利用自制的高功率连续单频1.06μm激光器抽运基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的单共振光学参量振荡器(SRO),实验产生了宽调谐高功率连续单频红外激光。通过控制改变PPLN晶体的极化周期和温度,连续单频信号光和闲频光波长分别可从1.45μm调谐到1.79μm和从2.62μm调谐到3.99μm。当抽运功率为15.5 W时,1.52μm信号光和3.53μm闲频光的最大输出功率分别为5.1W和2.1W,光光转换效率达46.5%。当SRO自由运转时,信号光和闲频光在4h内实测的功率波动分别小于±2.77%和±2.79%,同时信号光在4h内实测的频率漂移小于±45 MHz。     

8.1 W全固态准连续红光Nd:YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=59.9°,φ=0°)对Nd:YAG在1.3μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果.激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd:YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平-凹直腔的腔体结构.对该激光器的基频(1.3μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究.在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率8.1 W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图.     

11.2W中红外3.8μm激光器

报道了采用1064nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配技术实现3.8μm激光输出的实验结果。抽运源为二极管激光连续抽运Nd:YAG晶体声光调Q1μm激光器,PPMgLN晶体(MgO掺杂浓度5mol%)单谐振光参量振荡技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4pm/V)。在1064nm激光抽运功率94W,声光Q开关工作频率8kHz的条件下,获得了平均功率11.2W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.5%,对应闲频波长1.47μm激光输出功率约28W。3.8μm激光水平方向和垂直方向光束质量M2因子分别为2.01和5.78。     

W级中红外宽调谐光学参量振荡器的研究

报道了一个低阈值、宽调谐、中红外单谐振掺MgO的周期性极化LiNbO3(PPMgLN)晶体光学参量振荡器(OPO)。利用声光调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下实现了PPMgLN晶体的准相位匹配(QPM)OPO。OPO阈值仅为0.4 W(重复频率40 kHz,单脉冲能量10μJ,脉宽160 ns);在泵浦光为6.6W(重复频率40 kHz,脉冲能量165μJ,脉宽65 ns)、PPMgLN周期为30μm时,获得了1.13 W的3.61μm中红外脉冲激光输出,光-光转化效率达到17.1%,同时获得了880 mW的1.51μm信号光输出,并且通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm中红外宽带可调谐激光输出。重点讨论了闲频光的功率、调谐和脉冲特性以及功率稳定性问题。     

Temperature tunable infrared optical parametric generation based on periodically poled MgO:LiNbO3 crystals

By using a short-pulse field, periodically poled grating (A = 29 μm) was successfully fabricated in a 1.0 mm-thick MgO:LiNbO3 (mole fraction of doped MgO is 5%). A high-repetition-rate optical parametric generation (OPG) based on periodically poled MgO:LiNbO3 (PPMgLN) was pumped by a 1.064 μm acoustooptically Q-switched Nd:YVO4 laser. With 3 W of input pump power, 44 mW of output signal power was obtained at a conversion efficiency of 1.5%. Tunable infrared (IR) output from 1.4538-1.4750 μm was also obtained by tuning the temperature of PPMgLN, which is 45℃-160℃.     

基于周期极化铌酸锂晶体的高功率可调谐光参量振荡器

研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡(PPMgLN-OPO)产生高功率、高重复频率中红外激光的特性.采用半导体激光器(LD)抽运的声光调Q Nd:YAG激光器,1064 nm准连续激光功率最大输出为7.8 W,重复频率5～50 kHz.产生1064 nm调Q光,抽运周期为30.7 μm的掺氧化镁(摩尔分数为5%)周期性极化铌酸锂晶体,温度变化范围为40～200℃,实现了短腔双谐振红外高功率激光输出.实验中近红外激光波长调谐范围为1570～1676 nm,最高输出功率613 mW;中红外输出波长范围为2942～3300 nm,中红外光平均功率也达到了百毫瓦级,信号光单脉冲能量达40 μJ;光-光(LD-信号光)转换效率为3.4%.     

周期极化掺镁铌酸锂晶体的光学参量振荡

采用短脉冲极化电场法,在1 mm厚的掺摩尔分数0.05镁的铌酸锂晶体上成功制备了周期为30μm的极化光栅。以输出波长为1.064μm的声光调QNd∶YAG固体激光器作为基频抽运源对其进行了光学参量振荡实验,光参量振荡阈值功率为45 mW(重复频率为1 kHz),在输入功率为490 mW,控温炉温度为160℃时,获得了94 mW的波长为1544 nm的信号光输出,转换效率达到19.2%。并且通过调谐晶体温度(20~180℃),获得了调谐范围为1503~1550 nm的信号光稳定输出。实现了可调谐红外光的稳定输出,验证了晶体周期结构的均匀性。     

周期极化掺镁铌酸锂晶体光参变产生研究

为了获得1.5μm波段可调谐红外光输出,采用短脉冲电场极化法,在1mm厚的掺镁(摩尔分数为0.05)铌酸锂晶体上成功制备了周期为29μm的极化光栅。利用声光调QNd:YVO4固体激光器直接抽运PPMgLN晶体,开展了OPG光学转换研究工作。在输入3W的抽运光时,得到信号光输出功率为44mW,转换效率1.5%。并通过调谐晶体温度(45℃~160℃),获得了调谐范围1.4538μm~1.4750μm的信号光输出。实现了可调谐红外光的输出,验证了晶体周期结构的均匀性。     

基于高品质PPMgLN器件的中红外光参量振荡器

介绍了一种基于高品质周期畴极化反转掺镁铌酸锂晶体的高效可调谐中红外固体激光器——光参量振荡器的研制情况。该晶体长40 mm、厚1 mm，采用高压电脉冲触发技术制作，其中氧化镁掺杂浓度为6 mol％。光参量振荡器采用双向单共振结构，泵浦源为工作波长在1.064 μm、线偏振的声光调Q掺钕钒酸钇激光器。当输入泵浦功率为10.6 W时，光参量振荡器输出功率为4.8 W，信号光的调谐范围为1.4~1.8 μm，闲散光的调谐范围为2.7 ~4.4 μm，光光转换效率大于44％。由于该类激光器的极高转换效率和方便灵活的调谐能力，非常适合于作为中红外波段的激光光源，用于各类光电对抗、激光探空雷达、大气激光雷达等系统。     

宽调谐高效率声光调Q Nd∶YVO4/PPMgLN光学参量产生器

利用声光调Q的Nd∶YVO4激光器作为泵浦源,在室温下,实现了PPMgLN晶体准相位匹配光参量输出。光参量阈值仅为0.5 W(20 kHz,75 ns);在泵浦光2.25 W(20 kHz,52 ns),PPMgLN极化周期31.4μm时,获得了426.1 mW 3.03μm中红外脉冲激光输出;同时获得646.7 mW1.64μm信号光输出,总光光转化效率达到47.6%。并且通过改变晶体的极化周期,实现了闲频光3.03～4.49μm,信号光1.40～1.64μm宽带可调谐输出。     

准相位匹配PPMgLN光参量振荡技术

理论上分析了掺MgO的周期极化LiNbO_3(PPMgLN)晶体准相位匹配光参量振荡(QPM-OPO)波长的调谐特性,计算了抽运阈值和转换效率。采用高斯光束抽运,当抽运功率密度为阈值抽运功率密度约6.5倍时,可以获得约71%的转换效率。而相位匹配情况下,平面波抽运功率密度为阈值(π/2)~2倍时,转换效率可达到100%。1064 nm激光抽运PPMgLN晶体(MgO摩尔分数5%),单谐振光参量振荡技术采用e→e e相位匹配,利用PPMgLN晶体的最大非线性系数d_(33)(27.4 pm/V),采用周期调谐方式,实验上获得了中红外波长调谐范围2.7～4.8μm,当抽运功率为23 W,频率为7 kHz时,在波长3.7μm处激光输出功率超过3.2 W,斜率效率超过18%,对应闲频光波长1.49μm输出功率约8 W,相当于转换斜率效率约为63%。实验结果与理论分析基本一致。     

单频光纤激光器抽运的中红外连续单谐振光学参变振荡器

报道了采用自行研制的全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构1064nm单频Yb光纤激光器抽运掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)晶体实现3.81μm输出的中红外连续波(cw)单谐振光学参变振荡器(OPO)。单谐振OPO通过e→e+e相位匹配,基于50mm长,28.5～31.5μm多周期的PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%),选用其中29.5μm的周期,采用了两镜线性腔结构。在30℃的工作温度下,通过49 W的线偏振激光抽运,获得了最大功率4.25W,波长为3.81μm的闲频光输出,抽运阈值为5W,其对应量子转换效率为31.1%。实验还通过改变PPMgLN晶体的工作温度21℃～170℃,获得了中红外波长3.65～3.82μm激光输出,测量了相应OPO的输出光谱。通过对比实验所测得中红外光输出波长与两组不同的理论计算结果,发现当晶体工作温度大于110℃后,实验测量结果与理论计算结果有一定的偏差,这和实验中晶体在高温区控温精度有一定的关系。     

外腔全固态连续波PPMgLN光学参量振荡器与受激拉曼散射

利用1064nm波长的全固态连续Nd:YVO4激光器作为抽运源,采用周期调谐技术,对PPMgLN晶体准相位匹配的全固态连续波光学参量振荡器(CW OPO)宽波段连续调谐输出特性和伴随输出的受激拉曼(Raman)散射进行研究。实验在多周期PPMgLN晶体的基础上,采用连续工作模式、单谐振和外腔结构。实验结果表明,全固态CW OPO实现了信号光在1435.9～1670.2nm近红外波段和闲频光在4185.0～2970.4nm中红外波段连续调谐输出;在30.5μm周期处,抽运功率达到11.79W时,获得最大总输出功率4.29W,光光转换效率达到36.4%;在28.5、30.0、30.5μm处同时有受激Raman散射光伴随输出;增加Raman散射的损耗,可以提高CW OPO闲频光的输出功率,在3451nm处获得最大输出功率1.98 W,光光转换效率达到16.8%。实现了外腔式全固态CWPPMgLN OPO在信号光和闲频光波段的高功率连续调谐输出,伴随输出的Raman散射对CW OPO的闲频光有重要影响。