固体黄光拉曼激光器的研究进展

简述了目前产生黄光波段激光的主要方法,对基于受激拉曼散射效应的内腔式、自拉曼式和外腔式三类固体黄光拉曼激光器技术特点及进展进行了讨论,并对它们的发展做出了展望。     

固体谐波多波长拉曼激光器

研究了多谐波固体激光器在气体中的受激拉曼散射，获得了多波长激光输出。利用Nd：YAG激光的二倍频、三倍频及四倍频的激光输出在氢气和甲烷气体中的受激拉曼特性获得多个波长的拉曼输出，波长范围覆盖紫外到可见光甚至近红外。列出了常用的几种拉曼工作气体，其中氢气和甲烷各有优缺点，而两者的混合气体一方面弥补了氢气频移过大的缺点，另一方面抑制了甲烷的易分解性。利用缓冲气体和混合气体优化拉曼激光的输出。给出了24个拉曼波长的功率输出数据，其中功率较大的有13个波长。多谐波固体激光与受激拉曼散射结合的多波长拉曼激光器在激光雷达等领域有广泛的应用。     

受激拉曼散射改进二极管抽运固体激光器的性能

针对激光输出参量控制的非线性效应应用日益广泛。这种效应的产生基于激光器的光平均输出功率或其脉冲的峰值功率。依赖于平均功率的非线性效应包括热效应、光折变晶体中的波相互作用效应等。依赖于激光脉冲峰值功率的非线性效应 ,更为多样。高重复率 (≥ 1k Hz)、高峰值功率 (≥ 1MW)和短脉宽 (10 -9～ 10 -1 3 ns)二极管抽运固体激光器非常适用于产生这些非线性效应。短激光棒获得短脉冲　　受激布里渊散射 (受激布里渊散射 )、受激拉曼散射 (SRS)和谐波产生都可由脉冲激光获得。在光束横向结构接近基模 (TEM0 0 )和脉宽为几纳秒或更…     

新型受激拉曼散射激活晶体光谱和固态受激拉曼散射激光器

拉曼散射发现后不久 ,在 G.Placzek建立的一般理论中 ,能找到拉曼散射受激过程的内涵。然而 ,光的受激拉曼散射直到激光辐射源出现以后才被发现。俄国科学家 N.G.Basov和 A.M.Prokhorov为激光的发明做出的贡献赢得了全世界的承认。 1 96 2年 ,E.J.Woodbury和 W.K.Ng用硝酸基苯克尔吸收池研究红宝石激光器 Q开关的时候 ,发现受激拉曼散射效应。在激光光谱中 ,他们观测到一个高强度的相对于激光频率频移1 34 5 cm- 1 的红外辐射成分 ,这种现象后来归结于受激拉曼散射效应。从那以后 ,这个令人着迷的非线性现象及其在激光光谱学和激光工…     

固体托曼激光器

简要介绍了固体拉曼激光器的研究现状，总结了几种常用的同体拉曼晶体[LiIO3，Ba(NO3）2，CaWO4]的受激拉曼实验特性，并对如何设计各种形式的拉曼激光装置以取得良好的频率转换做了分析。最后对同体拉曼激光器的发展做了展望。     

单频连续波金刚石拉曼激光器研究进展（特邀）

受激拉曼散射增益具有无空间烧孔特性,通过简单的腔型设计,拉曼激光器即可实现稳定单纵模运转。同时拉曼激光波长灵活,因此拉曼激光器在特殊波长单频激光领域具有重要技术优势。近年来,随着金刚石合成技术的突破,以金刚石作为增益介质的单纵模、高功率拉曼激光器获得了快速发展。文中简要介绍了拉曼激光器的单纵模运行机制;总结了单纵模金刚石拉曼激光器的研究进展;并对单纵模金刚石拉曼激光器的发展趋势进行了展望。     

级联拉曼光纤激光器研究进展

稀土掺杂光纤激光器因受限于稀土元素的发射截面,只能在特定波长范围输出激光。理论上级联拉曼光纤激光器只要有合适的泵浦源和适当的谐振腔,即可输出任意波长斯托克斯光。以1064nm掺镱光纤激光器作泵浦源为例,以锗硅光纤为拉曼增益媒质,目前报道的级联拉曼光纤激光器输出的斯托克斯光波长范围为1120~2200nm。由于增益光纤具有很宽的拉曼增益谱,级联拉曼光纤激光器可进行宽带调谐,也可同时输出多个波长。级联拉曼光纤激光器不仅用于光通信上拉曼光纤放大器和远程泵浦掺铒光纤放大器的泵浦源,也可广泛用于超连续波产生、光传感、光成像等领域。对近几年来级联拉曼光纤激光器在理论设计基础、单、多波长级联拉曼光纤激光器等方面获得的取得的最新进展进行了概述。     

LD端面抽运1.1x μm全固态连续拉曼激光器

报道了采用LD端面抽运的BaWO4晶体内腔式连续拉曼激光器和复合YVO4晶体连续自拉曼激光器的实验研究。考虑了激光晶体的热效应,采用等效G参数法计算了谐振腔内的腔模参数,从谐振腔结构、泵浦光斑大小以及晶体的选择方面对激光器系统进行了优化设计,对不同腔结构的全固态连续拉曼激光器的性能进行了研究。选用拉曼增益高、热性能较好的BaWO4晶体作为拉曼介质,实现了LD端面泵浦Nd:YVO4/BaWO4内腔式、低阈值、高效率和高功率的拉曼激光在1 180nm的连续运转。在25.5 W的泵浦功率下,获得了3.36W的1 180nm连续拉曼光输出,光光转换效率为13.2%,斜效率为15.3%,拉曼阈值为3.6 W。通过选用复合晶体作为自拉曼介质使连续拉曼激光器的热效应显著改善,实现了LD端面泵浦连续自拉曼激光器在1 175nm的高效运转。在25.5W的泵浦功率下,获得了最高3.4W的1 175nm连续拉曼光输出,光-光转换效率为13.3%,拉曼阈值降低至2.21W,斜效率为14.6%。     

激光二极管抽运的自拉曼Nd:YVO4激光器

研究了激光二极管（LD）抽运的白拉曼Nd：YVO4调Q激光器的特性。Nd：YVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体，通过声光调Q技术，产生了1176nm的拉曼激光。测量了平均输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量随抽运功率和脉冲重复率的变化。典型的1064nm基频光和1176nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26．3ns和9．0ns。在脉冲重复率为20kHz，抽运功率为8．46W时，产生了平均功率为0．384W的1176nm光的输出，光-光转换效率为4．54％。使用速率方程对白拉曼Nd：YVO4调Q激光器特性进行了理论研究，把脉冲重复率为10kHz，20kHz，30kHz时拉曼光单脉冲能量和脉冲宽度的实验值与理论值进行了比较，结果基本相符。     

激光二极管抽运的自拉曼Nd∶YVO_4激光器

研究了激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器的特性。Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,通过声光调Q技术,产生了1176 nm的拉曼激光。测量了平均输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量随抽运功率和脉冲重复率的变化。典型的1064 nm基频光和1176 nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26.3 ns和9.0 ns。在脉冲重复率为20 kHz,抽运功率为8.46 W时,产生了平均功率为0.384 W的1176 nm光的输出,光-光转换效率为4.54%。使用速率方程对自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器特性进行了理论研究,把脉冲重复率为10 kHz,20 kHz,30 kHz时拉曼光单脉冲能量和脉冲宽度的实验值与理论值进行了比较,结果基本相符。     

全固态拉曼激光器

全固态拉曼激光器由于具有光束质量好、波长范围广、结构紧凑、转换效率高、稳定性好等优势,在信息、交通、测量、医疗、国防、工业和农业等众多领域具有十分广泛的应用前景。目前已成为激光器件与激光技术领域的研究热点之一。本文介绍了全固态拉曼激光器的研究概况,重点介绍了我们以Nd:YVO4作为激光增益介质,以BaWO4、SrWO4及YVO4作为拉曼介质的连续运转和人眼安全波段的准连续运转全固态拉曼激光器方面的研究工作。最后对全固态拉曼激光器的未来发展趋势进行了展望。     

反共振空芯光纤中氘气受激拉曼散射实验研究

报道了基于反共振空芯光纤的氘气单程和级联受激拉曼散射实验研究,详细分析了反共振空芯光纤中氘气受激拉曼散射的过程,研究了输出光谱和拉曼谱线功率随氘气压强和泵浦激光功率的变化规律,指出降低气压、采用峰值功率相对较低的泵浦脉冲可以有效抑制转动受激拉曼散射,提高振动受激拉曼散射效率。此外,通过进一步设计、拉制传输带位置合适、带宽较窄的反共振空芯光纤,利用1064 nm脉冲激光泵浦,可以实现高效的氘气一阶振动斯托克斯光(1561 nm)和二阶级联振动斯托克斯光(2925 nm)输出。     

互相位调制及受激拉曼散射对DWDM系统性能的影响

从一个新角度巧妙运用迭加原理和分步傅立叶方法对DWDM系统所受互相位调制及受激拉曼散射的影响进行了详细的求解、分析。结果表明:强互相位调制使信号脉冲分裂,受激拉曼散射总是把短波能量转移到长波信号,二者都严重损害系统性能;发现了系统存在最佳信道数。最后就改善系统性能进行了讨论。     

Numerical calculation of the linewidth of Raman fiber lasers due to spontaneous Raman scattering

We calculate the spectral width of the Stokes output of Raman fiber lasers determined by spontaneous Raman scattering. The conventional model with zero bandwidths of the pump and Stokes lines is extended so that it describes a frequency-resolved Stokes band driven by the pump wave through both stimulated and spontaneous Raman scattering. To solve the boundary value problem for the Stokes spectra, a semi-analytic method is developed which reduces the spectrally resolved problem to an equivalent conventional model based on effective mirror reflectivities. The Stokes spectra are given in closed form in terms of the mirror reflection spectra. Spontaneous Raman scattering perceptibly broadens the RFL output spectra for pump powers around the lasing threshold.     

基于氢气填充空芯光子晶体光纤的全光纤型气体拉曼光源特性

理论和实验研究了调Q光纤激光脉冲抽运基于氢气填充空芯光子晶体光纤气体腔的全光纤型气体拉曼光源的特性。抽运光脉冲波长为1064.7nm时,产生的Stokes频移光波长为1135.7nm。理论和实验结果均表明,产生的Stokes频移光脉冲宽度远小于抽运光脉冲,并且,Stokes频移光脉冲宽度随抽运光脉冲能量的提升而增加。此外,减小抽运光脉冲宽度,可以降低拉曼阈值抽运能量、提高Stokes频移光的转换效率。在重复频率为5kHz、脉冲宽度为125ns的调Q光纤激光脉冲抽运下,实验测得拉曼阈值抽运能量和拉曼阈值点处转换效率分别为2.13μJ和9.82%。     

Design, performance, and limitations of fibers for cladding-pumped Raman lasers

In this paper, we present basic design rules for double-clad fibers that enable efficient 1st-Stokes operation of cladding-pumped fiber Raman devices. Limiting factors that we treat include unwanted 2nd-Stokes generation, material damage in the core, pump pulse dispersion, inner-cladding NA, background loss, pulse shape and pump noise. With a well-designed fiber, we calculate that a pump-to-signal brightness enhancement of over 2000 is possible, with certain pump parameters. On experimental work, we report a 100 W cladding-pumped fiber Raman laser at 1120 nm. Furthermore, a double-clad Raman fiber with large-mode area, ～40 μm core diameter, pumped by a Q-switched Nd:YAG laser is used to generate Stokes pulses with 1 mJ energy.     

固体三倍频激光在高压H2中受激拉曼散射的实验研究

利用Nd∶YAG激光器的三倍频输出 (35 5nm)在H2 中的受激拉曼散射 (SRS)获得波长在 2 0 4～ 86 7nm范围内的激光输出。当抽运能量为 70mJ时观察到四阶Stokes光和五阶Anti Stokes光 ,其中第一阶Stokes光 (416nm)输出能量为 2 8 7mJ,第二阶Stokes光 (5 0 3nm)输出能量为 16mJ,一阶Anti Stokes光 (30 9nm)输出能量为 3mJ。研究了H2 压力和各阶Stokes光能量的关系 ,同时观察到环行光斑和脉宽压缩现象。     

LD端面泵浦固体激光器理论在测量Nd:YVO_4晶体有效受激发射截面中的应用

对四种掺杂浓度的Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体进行了激光性质的研究和对比．从ＬＤ端面泵浦固体激光器的理论出发,结合实验数据计算了相应晶体的有效受激发射截面σｅ．结果表明,随Ｎｄ３＋ 浓度的提高．Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体的有效受激发射截面σｅ逐渐增大,上能级寿命τｅ不断减小,两者的乘积在２ａｔ．％附近达到最大值．