Yb3+:FAP激光晶体实现1.04 μm CW激光输出

以 Yb3 为激活离子的激光晶体理论量子效率可以达到 90 %以上。另外 ,这种激光晶体具有比以 Nd3 为激活离子的激光晶体大几倍的储能能力。在各种 Yb3 激光晶体中 ,以 Yb3 :FAP晶体的综合性能最为引人注目。我们最近进行了用钛宝石激光器抽运 Yb3 :FAP晶体的激光实验 ,并在这种晶体上实现了激光输出。实验所用晶体的尺寸为 1 0 mm× 5 mm× 5 mm,c向为轴向 ,Yb3 在晶体中的浓度为 1 .3at- % ,用钛宝石激光器作为抽运源 ,抽运波长为 90 2 nm,功率为 70 0 m W。采用轴向抽运方式 ,抽运光经透镜聚焦在晶体的前表面 ,前表面作为激光共振腔…     

运用波长与光纤长度关系选择激光波长

推导了掺Yb 光纤激光器中激射波长与掺杂光纤长度、掺杂浓度等的关系式。依据所得到的关系式,在981.5 nm 半导体激光抽运的掺Yb 环形腔石英光纤激光器中,获得了中心波长在1053nm 的激光输出。光抽运阈值功率为1.85 m W。激光半功率宽度(FWHM)为5 nm ,输出功率为104μW,斜率效率为3% 。激光空间模式为基横模。     

LD端面抽运Yb3+∶YAG激光器输出功率的理论分析

从准三能级速率方程出发, 模拟分析了940 nm LD端面抽运Yb3+∶YAG输出1030 nm激光的性能。着重考虑了抽运光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗。结果表明, 由于输出波长在1030 nm附近的Yb3+∶YAG晶体存在严重的自吸收损耗, 入射功率必须足够强才能有激光输出, 因此激光器的阈值较高; 同时, 自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关, 存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度, 使激光器的输出功率最大。抽运光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减小, 吸收系数下降, 激光器的输出功率较低。     

连续运转Yb:YAG板条激光器的双波长放大特性

报道了一种室温条件下工作的高功率激光二极管(LD)端面抽运Yb:YAG板条双波长激光放大器,稳定的双波长运转在1029.6,1031.5nm。基于Yb:YAG宽带荧光特性,建立了双波长放大模型,通过数值模拟研究了不同抽运条件下激光光谱放大输出特性。通过940nm激光二极管双端抽运Yb:YAG晶体,拥有双波长光谱的种子光从晶体一端注入并进行放大。实验结果表明,在1.18kW注入时获得了6.56kW的双波长连续激光输出,与数值模拟结果相吻合。双波长激光放大理论和实验研究为进一步实现高功率光谱合成等应用奠定了基础。     

半导体可饱和吸收镜调Q的Yb∶LSO激光器

报道了一个激光二极管(LD)抽运多波长连续输出的激光器和一个被动调Q的固体激光器。该激光器的增益材料是一种新型掺Yb3 的晶体Yb3 ∶Lu2SiO5(Yb∶LSO)。当吸收的抽运功率为2.57 W时,连续输出的最大功率为490 mW,斜率效率为22.2%,光-光转换效率为14.2%,激光阈值为299 mW,输出激光波长为1084 nm。多波长输出时,波长调谐范围为1034~1085 nm。利用InGaAs可饱和吸收镜实现调Q输出时,斜率效率为3.0%,激光波长为1058 nm。脉冲重复频率为25~39 kHz,重复频率随着抽运功率的增加而增加。     

激光二极管抽运10%Yb∶YAG晶体微片获得5.2 W连续激光输出

本课题组于1996年首先在国内开始Yb∶YAG激光晶体研究;1997年于国内首次获得脉冲激光输出;1998年于国内首次获得连续波激光输出. 为了进一步提高Yb∶YAG激光晶体的品质,开展了以消除杂质离子和色心为目的的中频感应加热提拉法生长研究.生长中采用Al2O3、Y2O3和高纯Yb2O3粉料.已经能够生长掺杂浓度高达30at%的Yb∶YAG晶体毛坯,尺寸约为30 mm×(80～100) mm.同时通过高温氧化退火消除了色心. 在以色列本*古里安大学对本课题组生长的10at%掺杂Yb∶YAG晶体进行了高功率激光二极管抽运的激光实验,抽运波长为940 nm.实验中Yb∶YAG晶体的尺寸为Φ1.5×1 mm的微片,两平行端面抛光处理,一面镀940 nm波长的HT增透膜和1030 nm波长的HR高反膜作为激光腔的后腔镜,另一面镀1030 nm波长的AR增透膜.1030nm波长激光输出腔镜的透过率分别为1%、2%和5%,整个激光腔的长度为15 mm.在10°C低温条件下,激光二极管抽运功率为18 W和输出耦合镜的透过率为5%时, Yb∶YAG晶体微片获得的最大连续激光输出功率为5.2 W;对于三种不同的输出耦合率,分别得到高达33%的斜率效率,而且晶体的抽运阈值较低(为2.2 W).在实验过程中没有出现饱和现象.(OC9)     

半导体激光器抽运新型Yb:GYSO混晶实现连续锁模激光输出

掺杂Yb^2＋离子的激光材料具有能级结构简单、抽运波长与振荡波长相近、量子效率高等优点，十分适合作为半导体激光器（LD）直接抽运的高功率激光光源。近年来，随着高性能InGaAs激光二极管的发展和成本的降低，掺Yb抖激光介质的研究受到人们的极大关注，并已研制出了许多新型激光晶体，如Yb：YAG，Yb：KYW，Yb：KGW，Yb：YAB，Yb：GGG和Yb：CaF2等。但是这些晶体还有很多不足之处，譬如生长比较困难、发射谱带相对窄和晶伙执导忡能相对姜等．     

LD抽运新型Yb:LYSO晶体实现1085 nm激光输出

Yb^3＋激光材料在900～980nm范围具有较强的吸收，能与高效的InGaAs激光二极管（波长为9001100nm）有效地耦合，且能级简单，抽运波长与振荡波长相近，量子效率高。这些优点十分有利于在1000nm附近实现超快高功率激光输出。而随着高性能InGaAs激光二极管的发展和成本的降低，近年来，掺Yb^3＋激光介质的研究受到人们的极大关注，并研制出了许多新型激光晶体，如Yb：YAG，Yb：KYW，Yb：GdVO4，Yb：SYS，Yb：YAB，     

L波段可调谐Er/Yb共掺环形腔光纤激光器

报道了一种工作在L波段波长可调的环形腔Er／Yb共掺双包层光纤激光器。利用两段高双折射光纤和两个偏振控制器组成的环形镜作波长选择器件，通过调整环形镜中偏振控制器的状态来改变环形镜对不同波长的反射率以实现某波长的激光输出，使波长调节范围达到60nm，不同波长处激光输出功率的起伏小于0．7dB；采用较长的Er／Yb共掺双包层光纤(EYDF)作增益介质，利用6个976nm激光二极管同时抽运前段Er／Yb共掺双包层光纤所产生的放大自发辐射谱作为二次抽运源，对腔内未被抽运的一段Er／Yb共掺双包层光纤进行抽运，使增益谱移到L波段，实现了L波段可调谐激光器的稳定输出。在最大抽运功率为3594．5mW时，测得抽运入纤功率为2737．37mW，得到最大输出功率300mW，斜率效率为11％的激光输出，所形成激光光谱的3dB带宽为1．8nm，边模抑制比大于38dB。     

二极管抽运Yb∶YAG陶瓷连续激光器和波长调谐实验研究

实验研究了二极管激光器抽运的国产Yb∶YAG陶瓷的高效率连续激光输出和波长调谐输出特性。比较了不同掺杂原子数分数(1%、2%、5%、10%、15%)和不同厚度(3、6 mm)的激光陶瓷的输出激光性质。当吸收抽运功率为6.3 W时,在3 mm厚15%掺杂样品中得到了2.4 W的连续激光输出功率,斜效率为47%。在谐振腔内插入三棱镜进行波长调谐,实验上得到的最宽波长调谐范围为1017~1095 nm。实验结果表明高质量的Yb∶YAG陶瓷在高功率全固态超短脉冲产生和放大中具有重要的应用。     

端抽运准连续Yb∶SSO激光实验研究

一种新型的掺镱硅酸盐晶体Yb~(3+)∶Sc_2SiO_5(Yb∶SSO)因其良好的激光特性而在近年来受到关注。从理论上计算了Yb∶SSO晶体在不同的抽运功率情况下的热透镜焦距,分析了晶体材料负折射率系数对激光器的影响。实验中采用平平短腔结构,研究了准连续(QCW)976nm激光二极管端抽运Yb∶SSO激光特性。在重复频率为50Hz、脉冲宽度为500μs、峰值抽运功率为128.8 W时,得到峰值功率为27.6 W的激光输出,光-光转换效率为21.4%。此时x和y方向上的光束质量因子M2为1.24和1.20。在实验中发现激光中心波长随抽运功率变化的规律,并理论分析了实验结果中双波长非同步起振的原因。     

LD抽运新型Yb∶LYSO晶体实现1085nm激光输出

Yb3+激光材料在900~980 nm范围具有较强的吸收,能与高效的InGaAs激光二极管(波长为900~1100 nm)有效地耦合,且能级简单,抽运波长与振荡波长相近,量子效率高。这些优点十分有利于在1000 nm附近实现超快高功率激光输出。而随着高性能InGaAs激光二极管的发展和成本的降低,近年来,掺Yb3+激光介质的研究受到人们的极大关注,并研制出了许多新型激光晶体,如Yb∶YAG,Yb∶KYW,Yb∶GdVO4,Yb∶SYS,Yb∶YAB,Yb∶GGG和Yb∶CaF2等[1~10]。但是,这些晶体还有很多不足之处,有的晶体生长比较困难,有的晶体其发射谱带相对较窄,而有的晶体热导性…     

未抽运掺杂光纤在掺Yb~(3+)窄线宽光纤激光器中的作用

采用一种新的连接方式使一段掺Yb3 + 光纤处于未抽运位置。以这段掺Yb3 + 光纤作为对信号光的吸收体 ,利用它在驻波场中的可饱和吸收作用 ,再结合带通滤波器 ,在掺Yb光纤激光器中获得了波长 10 5 4 5 6nm ,3dB带宽小于 0 0 7nm的窄线宽激光输出。对未抽运掺杂光纤吸收体在掺Yb3+ 窄线宽光纤激光器中的作用进行了较为详细的研究     

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.     

LD抽运运行在1041nm的掺Yb环形腔光纤激光器

利用981．5nm半导体激光器抽运掺Yb环形腔石英光纤激光器,获得了中心波长为1041nm的激光输出。光抽运阈值为1．4mW。激光半功率宽度（FWHM）为3．16nm,输出功率为363μW,斜率效率为8％。激光空间模式为基横模。     

激光二极管抽运Na,Yb:CaF2晶体实现低阈值激光输出

与Nd3+相比,Yb3+具有能级结构简单,本征量子缺陷低(＜O.1),辐射量子效率高,而且吸收和发射光谱非常宽,适合激光二极管(LD)抽运宽带调谐激光运转和超短脉冲的产生.特别是掺Yb晶体适合高亮度的InGaAs激光二极管抽运,从而成为近年来激光二极管抽运全固态激光器中备受关注的增益介质.但是掺Yb激光晶体属三能级系统,抽运阈值普遍较高.因此,寻找低阈值、实用化掺Yb晶体介质是近年来激光晶体的重要发展方向.     

掺镱硼酸盐和磷酸盐激光玻璃的研究

制备了掺Yb∶硼酸盐和Yb∶磷酸盐玻璃 ,并研究了它们的玻璃物理性质和光谱性质。掺Yb∶磷酸盐玻璃的热机械性质优于掺Yb∶硼酸盐玻璃。掺Yb∶硼酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为 0 5 3× 10 -2 0 cm2 和 0 85ms。掺Yb∶磷酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为 0 4 5× 10 -2 0 cm2 和 1 8ms。作为激光材料 ,掺Yb∶磷酸盐玻璃的综合性能优于掺Yb∶硼酸盐玻璃。用钛宝石激光器抽运Yb∶硼酸盐玻璃实现 8mW准连续激光输出。用波长为 976nm ,6W的LD抽运Yb∶磷酸盐玻璃获得了 6 2mW的连续激光输出 ,其斜率效率为 4 4 %。     

激光二极管抽运Er,Yb:Ca_4YO(BO_3)_3晶体实现1553nm激光输出

波长为1.55μm附近的激光,对人的眼睛是安全的,在光通讯上有重要应用。晶体中Er3 离子通过4I13/2→4I15/2跃迁可以产生该波长的激光。但Er3 对1.55μm波长激光有较强吸收,而对InGaAs和AlGaAs激光二极管(LD)的激光则吸收很弱,因此用LD抽运Er3 掺杂晶体输出1.55μm激光几乎是不可能的。但是若双掺Er3 ,Yb3 ,则可解决这个问题[1]。我们在研究Yb:Ca4YO(BO3)3(简称Yb:YCOB)晶体及其激光器[2]的基础上,制备了Er,Yb:YCOB晶体,测量了其光谱与激光特性,实现了1553nm激光输出。主要结果为:(1)以所合成的Ca4Er0.02Yb0.20Y0.78O(BO3)3…     

LD抽运的掺Yb~(3 )双包层光纤激光器

首次尝试利用981.5nm国产LD抽运掺Yb3 双包层石英光纤,在多个波长获得激光输出。其中在1037nm获得3.84mW的激光输出,出光阈值为3.58mW,激光斜效率为55%,激光空间模式为基横模。     

高功率激光二极管抽运的镱钠共掺氟化钙连续激光器

掺镱氟化钙(Yb3+:CaF2)激光器是最近国际上研究的热点之一,2008年报道的该类激光器,在64 W激光二极管(LD)的抽运下,实现了平均输出功率10.2 W的连续激光输出.利用国产镱钠共掺的氟化钙(Yb,Na:CaF2)激光晶体,采用三镜折叠腔型和激光二极管抽运,获得了该类激光器(Yb,Na:CaF2/Yb:CaF2)的高功率连续输出.实验参数为:输出耦合镜的透过率为4%,激光二极管的最大输出功率为40 W,中心波长为976 nm.当吸收抽运功率18.2 W时,获得了14.5 W的最高功率连续激光输出,相应的斜率效率为80%.结果表明,国产Yb,Na:CaF2晶体具有低激光阈值和高负载能力,是一种优良的高功率激光材料.