连续Nd:YAG单晶光纤激光器

最近我们研究了由Ar~+激光纵向泵浦的Nd:YAG光纤激光器,并获得了激光输出.514.5nm的Ar~+激光经一会聚透镜聚焦,由激光器一端输入.Nd:YAG单晶光纤,长10m,直径400μm.一端镀1.064μm及514.5nm的增透膜.另一端(输出端)镀R=95%的反射膜(对波长1.064μm).光学谐振腔由一块1.064μm的全反膜镜.和Nd:YAG光纤的一端组成.获得波长1.064μm的激光功率3mW,斜效率为2.5%.     

多波长Er3+:YAlO3激光的偏振特性

本文从实验上研究了掺杂10at%Er3+离子a轴Er3+YAlO3（Er:YAP）激光器同时起振的2.7110μm,2.7299μm和2.7950μm三条谱线的偏振特性,发现2.7110μm和2.7950μm激光为线偏振光,其偏振方向平行结晶的b轴方向.2.7299μm激光为部分偏振光,椭圆的长轴沿结晶的c轴方向.文中给出了三者的输出特性.     

Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出特性研究

Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器能发射1.54μm附近的激光,这种激光器广泛应用于光通信、激光雷达和人眼安全激光测距等方面。文章以输出波长为975nm的半导体激光器为泵浦源,采用Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质,成功地实现了平平腔、平凹腔常温下连续输出TEM00模的1.54μm激光。实验结果表明:随着谐振腔腔长的增加,输出激光能量减小,而阈值功率增大。最后采用弯月型输出镜改善光束质量,获得了最大功率为30mW的1.54μm信号光输出。     

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。     

2μm光纤激光器的研究进展

近年来,2μm波段的光纤激光器由于在测高、测距、大气遥感等方面具有重要的应用前景而引起了广泛关注.光纤激光器以其耦合效率高、散热好、转换效率高、阈值低、光束质量好和窄线宽等优点在激光领域中占据了重要的地位.介绍了实现2 μm激光输出的3个基本条件,并分别介绍了单掺Tm3+与Tm3+,Ho3+共掺2μm光纤态激光器的发展状况,指出掺Tm3+光纤激光器2 μm连续激光输出能量应该还有很大的提升空间,在脉冲输出方面,Tm3+、Ho3+共掺激光器是一个今后研究的热点.     

2μm波段陶瓷激光器的进展

介绍了在2μm波段陶瓷激光器的实验研究进展,主要包括高功率、高效率的Tm:YAG陶瓷激光器,半导体直接泵浦的Ho:YAG陶瓷激光器和Tm光纤激光泵浦的Cr2+:ZnSe烧结成型的陶瓷激光器,这些激光器的输出涵盖了2~2.4μm波段。由于2μm波段的激光陶瓷具有较长的上能级寿命和相对较低的声子能量,不仅在连续波输出时,而且在脉冲输出时具有潜在的高转换效率。还讨论了2μm波段陶瓷的光谱特性,以及这些特性对于2μm波段激光输出性能的影响。     

高重频大能量1.6μm波段全固态激光的研究进展(特邀)

1.6μm附近波段激光不仅属于人眼安全波段，而且处于大气传输窗口，不仅如此，高重频、大能量的1.6μm附近波段激光还可携带高分辨率、大数据量的信息远距离传输。近年来随着晶体制备和镜片镀膜工艺的提高，通过直接泵浦增益介质和频率转换技术获得1.6μm附近波段的激光在重复频率、能量和光束质量等方面都得到了很大进展。首先，介绍了直接泵浦掺Er3+晶体、受激拉曼频移和光参量振荡产生1.6μm附近波段激光的原理和研究进展；其次，总结了三种方案在获得1.6μm附近波段激光的优点和缺点；最后，分析了它们在获得高重频、大能量1.6μm附近波段激光的应用前景。针对光参量振荡输出激光光束质量较差的问题，文中进行分析并给出相应解决方法，最后对通过光参量振荡获得较好光束质量、高重频、大能量1.6μm附近波段激光的发展前景进行了展望。     

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.     

1.73μm人眼安全激光测距机

采用波长λ1.4μm的光发射系统可以避免高峰值功率激光测距机对人眼的危害。描述了1.73μmEr3+:YLF激光器的工作特性,并讨论了两种利用1.73μm激光作光源的测距系统。     

Fe2+∶ZnSe激光晶体光学吸收及激光输出性能

采用热扩散掺杂技术制备了Fe2+∶ZnSe晶体,测试晶体样品中铁离子浓度达1.27×1018cm-3。分析了Fe2+∶ZnSe晶体光谱的光学吸收特性,在室温条件下,采用2.90μm激光器泵浦Fe2+∶ZnSe晶体,获得了中心波长4.45μm,平均功率67 mW的中红外激光输出。     

非临界相位匹配的人眼安全KTP光参量振荡器

报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出。KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.57μm激光。KTP晶体的尺寸为10 mm×10 mm×20 mm,OPO谐振腔采用信号光单谐振的外腔结构,当二极管泵浦的Nd∶YAG激光器输出的1.064μm激光单脉冲能量为350 mJ,重复频率为10 Hz时,获得了单脉冲能量117 mJ的1.57μm激光输出,转换效率约为33.4%。     

Nd3+:KGd(WO4)2激光晶体的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20 mm×60 mm的优质Nd3+:KGd(WO4)2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行测试研究表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.用600 m波长的染料短脉冲(束腰为420μm)激光纵向抽运φ3.5 mm×30mm晶体激光器件,对1352.5 nm激光进行腔内拉曼散射频率自转换,在1539.5 m人眼安全波段实现了44μJ/pulse的激光输出,光-光转换效率为1.26%.用脉冲氙灯抽运φ3.5 mm×26 mm的激光器件,在1.067 μm处得到125.5 mJ的激光输出,激光阈值为≤1.6 mJ.在同等条件下对φ3.5 mm×35 mm的YAG:Nd激光晶体进行了激光实验研究和YAG:Nd3+晶体相比,KGW:Nd3+晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

6.45μm激光加热浮法玻璃后温度分布特性研究

为了提升激光可控断裂法切割玻璃的质量，研究了6.45μm激光照射浮法玻璃后材料的温度变化。利用激光输出的连续功率计算了6.45μm激光照射玻璃后的温度分布，并通过实验验证了该模型的正确性；模拟对比了相同激光参量下6.45μm激光和10.6μm激光加热玻璃后的温度场，通过实验获得了光滑、无表面裂纹的切割样品。结果表明，6.45μm激光产生的表面温度低于10.6μm激光；6.45μm激光可以利用热裂法获得高质量切割端面。该研究对中红外激光玻璃切割的模型建立和方案优化具有一定的帮助。     

高功率脉冲CO_2激光器9.3μm波长选支研究

为获得中心波长9.3μm激光的高功率输出,利用高功率脉冲CO2激光器进行选支实验研究。采用腔镜镀膜选支技术,通过控制对不同波长的透射率或反射率参数,在稳定腔和非稳腔中都得到了中心波长9.3μm激光的单谱线输出。在相同工作参数下,稳定腔中心波长9.3μm激光的能量为其原中心波长10.6μm激光的95%,非稳腔中心波长9.3μm激光的能量为其原中心波长10.6μm激光的93%,两种腔型中心波长9.3μm激光热敏纸光斑颜色与中心波长10.6μm激光的有明显不同。实验表明,采用腔镜镀膜选支技术在稳定腔和非稳腔中都能获得中心波长9.3μm激光的单谱线输出,且激光能量与原腔型输出中心波长10.6μm激光的基本相当。激光热敏纸光斑显示出在相同单脉冲能量作用下,中心波长9.3μm激光对物质的冲蚀作用高于中心波长10.6μm的激光。     

LD侧面抽运的铒玻璃激光器

铒玻璃激光器可以直接输出1.54μm人眼安全激光,主要应用在激光测距。报道了LD侧面抽运的Er+3,Yb+3共掺磷酸盐玻璃激光器的运转。实现了自由振荡输出60mJ;在0.5Hz重复频率下,稳定输出50m J/脉冲,波长1.54μm。实验表明,抽运的对称性和均匀性是设计铒玻璃激光器的关键。     

1.06μm脉冲抽运的Cr4+:YAG激光器的研究

采用1.06μm调Q激光脉冲抽运Cr4+YAG晶体,实现Cr4+YAG激光器的增益开关运转.当输出镜透过率为3%,抽运能量为85mJ时,发射中心波长为1.44μm的激光脉冲,脉冲宽度和能量分别为12ns和2.84mJ,光-光转换效率为3.3%.实验上比较了采用不同透过率的输出镜时,Cr4+YAG激光器的输出能量和转换效率与抽运能量的关系,以及不同抽运能量下的1.44μm激光脉冲的宽度和建立时间.结果表明,随着抽运能量的增加,脉冲宽度和建立时间减小;转换效率在较大抽运能量时下降;对此进行了合理的理论分析.     

结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器

报道了一种腔体结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器的激光输出特性。用976nm半导体激光器作为泵浦源,采用偏振不灵敏型光纤隔离器(P-InsensitiveISO,环形腔内分别采用和不采用光纤偏振控制器),产生了最大功率为0.94mW和0.33mW,波长分别为1.5581μm,1.536μm稳定的激光输出。     

1.444μm Nd:YAG脉冲激光器的理论研究

为了研究Nd:YAG激光器1.444μm激光的脉冲输出,依据速率方程理论,建立了1.444μm Nd:YAG脉冲激光器的理论模型,分析了Nd:YAG晶体中其它受激发射截面较高的谱线不产生激光振荡的条件,并在脉冲抽运情况下模拟了1.444μm和1.064μm双波长激光输出。模拟结果表明,1.064μm激光一定范围内的微弱振荡对1.444μm激光输出没有显著影响。建立一维数值模型计算了放大自发辐射(ASE)对激光输出的影响,在晶体表面反射率为0的理想状况下,ASE对激光输出的影响小于2%,可以忽略。     

Cr,Yb∶YAG微片的自调Q激光特性

用连续钛宝石激光器作为抽运源 ,在室温下实现了Cr ,Yb∶YAG晶体的自调 Q 激光输出。实验过程中 ,获得了在 1 0 3μm平均功率为 35mW和脉宽 (FWHM )为 0 4μs的自调 Q激光。实验表明Cr,Yb∶YAG晶体确实把Cr4 +离子的可饱和吸收特性和Yb3 +的激光增益特性结合到了一起 ,实现了自调Q激光输出 ,使Cr,Yb∶YAG晶体成为一种新型的全固化自调Q激光晶体。     

Cr,Yb:YAG微片的自调Q激光特性

用连续钛宝石激光器作为抽运源,在室温下实现了Cr,Yb:YAG晶体的自调Q激光输出。实验过程中,获得了在1.03μm平均功率为35mW和脉宽(FWHM)为0.4μs的自调Q激光。实验表明Cr,Yb:YAG晶体确实把Cr4+离子的可饱和吸收特性和Yb3+的激光增益特性结合到了一起,实现了自调Q激光输出,使Cr,Yb:YAG晶体成为一种新型的全固化自调Q激光晶体。