光纤激光器泵浦光参量振荡器

为了获得小体积高功率3~5μm中红外激光输出,通过高重复频率驱动调Q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06μm光纤激光输出,外置起偏器获得两束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现两束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体PPLN进行频率变换,实现高功率3~5μm中红外激光输出。在电源输入电流60 A,调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率6.2W的3.8μm中红外激光,1.06μm到3.8μm转化效率为16%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率3.8μm中红外激光输出。     

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.     

3～5μm固体激光器

概述了中红外激光器的应用背景,介绍了国外研究现状及发展趋势,提出了用固体办法实现中红外激光有效输出的技术途径和方案,对固体中红外激光输出所需要的2 μm激光泵浦源技术进行了探讨和方案比较,最终选用了OPO技术间接获得2μm激光的方案.以二极管泵浦1.06 μm激光为泵浦源,采用双谐振腔内KTP OPO的方式,进行了激光实验,实现了功率23.9 W的2 μm波长激光输出.在此2μm激光泵浦源基础上,提出了实现室温运转的中红外固体激光ZnGeP2 OPO的技术方案并进行了实验,最终成功实现中红外激光输出,在约5 kHz时,中红外激光输出功率4.09 W.     

23.6W高效率2 μm激光器

报道了一台高重复频率高效率2μm激光器.理论计算了1.064μm激光抽运Ⅱ类相位匹配KTP晶体的角度调谐曲线,得出KTP晶体按φ=0°,θ=54°切割可获得近简并波长的2μm激光输出.使用1.064μm Nd∶YAG模块作为抽运源,抽运内腔式双晶体走离补偿双谐振光参量振荡器(DROPO),在7 kHz声光调Q频率下,获得23.6 W的2.12μm激光输出,808 nm激光二极管(LD)出光获得2μm激光的斜率效率超过19%.     

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。     

Er3+:Yb3+:GdAl3(BO3)4晶体1.5～1.6 μm波段激光性能

采用熔盐法获得了Yb3 和Er3 离子原子数分数分别为20%和1.1%的GdAl3(BO3)4(简称GAB)晶体.在平-凹谐振腔中,利用0.97μm波长光纤耦合准连续(CW)半导体激光端面抽运0.7 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得斜率效率为20%,最高功率为1.75 W的1.5~1.6μm波段激光输出.输出激光波长随吸收抽运功率和输出镜透过率发生变化.当输出镜透过率为1.5%时,随着吸收抽运功率的增加,不仅起振的纵模带增加并且输出功率逐渐从1.60μm的纵模带中转移到1.55μm的纵模带中.而当吸收抽运功率为13.6 W时,随着输出镜透过率的增加,输出激光波长从1.60μm转移到1.52μm.结果表明Er3 和Yb3 双掺的GAB晶体是一种优秀的1.5~1.6μm波段激光材料.     

高重频人眼安全光参变振荡器实验研究

介绍了连续激光二极管抽运声光Q开关Nd:YAG激光器抽运的高重复频率1.57μm人眼安全光参变振荡器实验研究结果.采用连续激光二极管三侧面抽运Nd:YAG模块和QSGSU-6型小型声光Q开关,1.57μm光参变振荡谐振腔置于1.06μm Nd:YAG激光谐振腔内,非线性晶体为X切割的KTP晶体,利用Ⅱ类非临界相位匹配光参变振荡输出1.57μm波长激光.在重频1kHz~5 kHz时进行了初步实验,在重频3kHz时,获得1.57μm高重复频率激光最大输出功率480mW,最大峰值功率58.8kW,脉宽2.72ns,电光效率达2.6‰.试验结果表明,连续激光二极管抽运声光Q开关内腔光参变振荡器是获得高频人眼安全激光的一种有效途径.     

LD端面抽运1.5μm Er3+,Yb3+∶YAl3（BO3）4激光器

报道了一种基于Er3+,Yb3+∶YAl3(BO3)4晶体的1.5μm固体激光器。为了解决由晶体严重的热效应所导致的激光器转化效率较低以及无法连续运转的问题,对控温炉设计以及抽运光源参数,如调制频率、占空比和腰斑尺寸等,进行了实验优化,从而减小了晶体的热负载,提高了准连续激光器的输出性能。在抽运源调制频率为40Hz,占空比为10%,抽运光腰斑半径为80μm,注入功率为17.6W时,获得了2.6W的准连续1.5μm激光输出,斜率效率为18.1%;同时在抽运功率为5W时,实现了290mW的连续单横模1.5μm激光输出,斜率效率为8.5%。     

PPSLT皮秒中波红外光参量发生器

3~5 m 中红外激光在光电对抗领域有着重要的应用前景。如果中红外激光进入皮秒量级,将使其具有更高的峰值功率和作战效能。文中采用1.06 m 皮秒激光器泵浦单周期极化化学计量比钽酸锂晶体（周期为29.5 m）光参量产生器的方案,来获得皮秒中红外激光输出。其中皮秒泵浦源为自制的侧面泵浦结构1.06 m 皮秒再生放大器。该激光器在1 kHz 重复频率下,输出功率最高为2.02W,脉冲宽度为13.6 ps。光参量发生器采用温度调谐方式,获得了3.98~3.68 m（晶体从40~200℃）皮秒中波红外可调谐激光输出。在最高泵浦功率泵浦,晶体温度为120℃时,获得最大中红外激光输出（闲频光）190 mW,光光转换效率达9.4%,充分验证了采用OPG 的方式获得瓦级皮秒中红外激光输出的可行性。     

高重复频率电光调Q双波长激光器

高重复频率双波长激光器在远程激光测距、光电对抗、激光通信、激光雷达等领域具有重要的应用价值。为了获得高重复频率率双波长激光输出,首先通过高重复频率驱动电光调Q技术和LD侧面泵浦技术,获得高功率、高重复频率、窄脉冲宽度的线偏振1.06μm激光输出。再利用内腔差频方式,对周期极化晶体钽酸锂(PPLT)进行差频变换,获得1.46μm和3.9μm双波段激光输出。在激光器电源抽运电流25A、调制频率10kHz时,实现40 W的1.06μm激光输出,泵浦PPLT晶体获得最高功率为2.6W的3.9μm和4.2 W的1.46μm激光,差频转换效率为17%。试验结果表明:通过高重复频率电光调Q技术和LD侧面泵浦技术,可以实现高重复频率、窄脉冲宽度1.06μm光输出,泵浦PPLT可获3.9μm和1.46μm双波长激光输出。     

LD端面抽运Nd:YAP 腔内RTP-OPO1.65μm激光研究

报道了基于非临界相位匹配磷酸钛氧铷晶体(RTP)的光参量振荡激光性能研究。采用激光二极管端面抽运Nd:YAP激光晶体,组成内腔式RTP-OPO系统,对比了在不同声光调Q重复频率下的信号光输出特性。在20 kHz重复频率和13.1 W的抽运入射功率下,获得平均功率1.1 W的1.65 m人眼安全激光的输出,光-光转化效率为8.4%;在重复频率为5 kHz时,获得了最窄脉4.4 ns,最高单脉冲峰值功率30.8 kW。结果表明,基于RTP晶体的OPO变频是获得1.6 m波段激光的一种有效新途径。     

基于级联调制器抽运源的1.7μm波段宽带光源

设计实验实现了基于级联调制器抽运源的1.7μm波段宽带光源。采用连续光源和级联调制器组合的方式,在反常色散区域抽运1 km的高非线性色散位移光纤,产生了超连续谱。经过光纤波分复用器的滤波后,得到了峰值波长为1748.9 nm、输出功率约为22 dBm、20 dB光谱范围为1.6~2μm、相应的谱宽约为419 nm的宽带光源。通过增加Sagnac滤波器,得到了频率周期为2.5 nm、强度周期为9.5 dB的多波长宽带光源。此外,分析了抽运功率、波长及重复频率对超连续谱展宽的影响。     

46 W腔内光参量振荡高重复频率2 μm激光器

报道了采用1064 nm激光抽运KTP晶体内腔光参量振荡(OPO)技术实现高重复频率、高效率2 μm激光输出的实验结果.理论计算了KTP OPO双谐振抽运阈值,提出了内腔KTP OPO设计思路.激光器采用两块相同的KTP晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTP晶体按φ=0°,θ=53°切割以获得近简并波长2.128 μm激光输出.在808 nm激光二极管抽运功率为470 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率46.5 W,波长2.128 μm激光输出,光-光转换效率为9.89%,斜率效率为14.5%,光束质量M2<2.8.     

长波红外固体激光器首次实现10W级平均功率输出

<正>2014年12月,中国电子科技集团公司第十一研究所的中长波红外固体激光技术研究团队,采用2μm波长脉冲固体激光器抽运磷锗锌晶体(Zn Ge P2)非线性频率变换的技术路线,在2μm波长激光抽运激光功率为95 W时,实现了最高平均功率10.8 W,中心波长8.08μm,脉冲重复频率5 k Hz,脉冲宽度30 ns的长波红外固体激光输出,这是目前为止,本课题组所知国际上公开报道的长波红外固体激光功率输出的最高记录。     

LD泵浦双棒Nd:GdVO4激光器

为了获得可对红外成像探测器具有干扰效果的高功率、高重复频率3.8μm中红外激光,首先通过LD侧面泵浦双棒技术和高重复频率声光调Q技术,获得高功率高重复频率1.06μm激光,再将其作为泵浦光进行非线性差频试验,获得3.8μm激光输出。将输出的3.8μm中红外激光用于红外探测器的干扰试验,获得了较好的干扰效果。     

高功率窄线宽2.1 μm光学参量振荡器

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd:YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10 k Hz时,产生的2.1μm激光线宽小于2 nm,最高功率为8.4 W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.     

基于光学超晶格的四波长近-中红外光参量振荡器

利用波长为1064 nm的光纤激光器作为抽运光源,采用具有双通道(极化周期分别为30μm和30.5μm)的化学计量比钽酸锂超晶格(PPSLT)晶体作为非线性工作介质,在PPSLT晶体温度为190oC时,获得了1568.4、1625.9、3078.8、3231.1 nm四波长近-中红外激光同时输出。在抽运功率为37 W,重复频率为50 k Hz时,获得了14.9 W近-中红外激光输出,四波长激光的功率分别为3.71、4.36、3.21、3.62 W。通过调节PPSLT晶体温度,可以实现可调谐输出。进一步优化光参量振荡器谐振腔,可以实现四波长相同功率输出。     

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。     

2μmTm,Ho∶YLF激光抽运ZnGeP_2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12μm),较大的非线性系数(d36=75pm/V),最高损伤阈值能量密 度为10J/cm2,较高的热导率(0.18W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体。理 论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～ 55.2°之间。实验上,以15W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05μm高重复频率声光调QTm,Ho∶YLF激光 器作为抽运源,其最大平均功率4W,脉冲宽度小于40ns,脉冲重复频率100Hz～10kHz可调。为降低准三能级 系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho∶YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77K温度条件下。 非线性频率转换晶体ZnGeP2长15mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20mm。在3.6W的抽 运功率下,脉冲重复频率10kHz,实现了4.1μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20ns,平均输出功率为 0.7W,光 光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65W。     

基于碳纳米管的Tm∶YAP 2μm脉冲激光特性实验研究

采用结构简单、紧凑的直线腔设计,用单壁碳纳米管(SWCNT)为饱和吸收体,实现了激光二极管(LD)抽运Tm∶YAP晶体的2μm波段被动调Q和调Q锁模(QML)脉冲激光运转。当腔长为30mm时,实现了稳定的2μm被动调Q激光输出,抽运功率为8.64 W时,最大平均输出功率为507mW,最高重复频率26.91kHz,最窄脉宽262ns,相应的单脉冲能量18.8μJ。腔长增加到80mm时,得到调Q锁模激光运转,最大平均输出功率和调Q包络脉冲的最高重复频率分别为387mW和34.61kHz,调Q包络下锁模脉冲的重复频率为1.87GHz。