全固化自锁模飞秒Ti∶Sapphire激光器实验研究

报道了全固化自锁模飞秒掺钛蓝宝石激光系统的实验结果.利用808 nm LD抽运Nd∶YVO4/LBO腔内激光倍频系统,在四镜线性折叠腔结构下,抽运功率为18 W时得到了3.2 W的基模绿光输出,光-光转换效率为18.8%;以该固体激光系统为抽运源,在线性Z型腔结构基础上,通过较小的腔内凹面聚焦镜折叠角来消除像散,并利用3 mm的高浓度掺杂钛宝石和熔融石英棱镜对作为色散补偿,直接得到了功率400 mW、中心波长830 nm的钛宝石连续激光输出.当系统处于自锁模状态时,则获得了脉冲宽度30 fs、重复率108.4 MHz、平均功率320 mW的飞秒激光脉冲,其光-光转换效率为10%.这一全固化系统稳定性很好,噪声明显低于用Ar+激光器抽运的情况.(PB7)     

自启动飞秒钛宝石激光器空间色散的补偿

对于棱镜对补偿色散,半导体可饱和吸收反射镜(SESAM)启动锁模的振荡级,用反转镜将从输出镜输出的光折进腔内,有效地利用腔内棱镜对补偿了棱镜对臂输出产生的空间色散,获得了高质量的光斑模式,输出光谱宽度为51nm,脉冲宽度为26．7fs。     

红光(660 nm)准连续Nd∶YAG内腔倍频激光器

介绍一种准连续Nd∶YAG倍频输出660 nm红光激光器.它采用平-平腔结构,设置声光Q开关,利用KTP晶体在1319 nm Nd∶YAG激光腔内倍频获得660 nm红光输出.最高输出功率,单端输出2 W,双端输出2.5 W. 激光器所用的Φ6×110 mm的Nd∶YAG晶体端面镀1319 nm和660 nm的增透膜.根据有关KTP晶体的相位匹配曲线,选定在波长为1319 nm时匹配方向的晶体角度为:θ=60.7°,Φ=0°.系统选用8 mm×8 mm×8 mm的KTP晶体,两端镀相应波长的增透膜.单端输出时,输出镜镀对660 nm高透射、对1319 nm高反射膜.为抑制1064 nm的生成,全反镜镀对1319 nm高反射而对1064 nm高透射膜.腔内设置镀1319 nm高透射、660 nm高反射膜谐波反射镜,与声光Q开关、聚光腔共同构成谐振腔,工作稳定.换置660 nm输出镜为1319 nm透射率3.74%输出镜,移出KTP晶体,测得1319 nm输出为40 W,估计腔内基频功率与红光输出功率的转换效率为2.6%.还观察到,声光Q开关对红光输出功率的影响很大,在重复频率为9.9 kHz时红光输出功率为最高.双端输出时,将单端输出的全反镜换置为660 nm的输出镜,拆除谐波反射镜,即可实现双端输出.(OC22)     

应力对相移DFB光纤激光器输出特性的影响

通过对相移DFB激光器的光栅中心位置部分施加应力,可以使得相移光纤DFB激光器工作在单纵模单偏振状态下.在远离中心位置施加应力, 可使得相移DFB激光器成为具有单向取向输出的激光器. 掺Yb3+光纤参数如下:光纤芯径为6.10 μm,截止波长为907 μm.对975 nm的吸收为68 dB/m.相移光纤光栅制作在Yb3+光纤上,长度为10 cm, 相移在光纤光栅的中间.实验所用抽运源为波长为976 nm的带尾纤的半导体激光器,抽运光经WDM进入DFB光纤激光器,激光器运行在1053 nm. 在未加应力前,当抽运功率为78 mW时,DFB激光器的两端最大输出功率为216 μm±10%.用自由光谱范围为640 MHz,精细度为20的扫描F-P干涉仪测量其光谱图, 发现激光运行在双偏振输出状态,用格兰棱镜测量激光输出的偏振特性,消光比仅为1.6 dB. 对光纤光栅的中心位置施加一个应力,这时从扫描F-P所测的光谱来看,激光输出为稳定的单纵模单偏振输出,用格兰棱镜测量其消光比为14 dB,当抽运功率为78 mW时,最大输出功率抽运端达到356 μW,另一端为230 μW. 对离光纤光栅相移区的位置为1cm的地方施加同样的应力,从上述F-P干涉仪所测的光谱来看,激光输出为单纵模输出.格兰棱镜所测消光比为4.14 dB.抽运端最大输出为800,另一端为112. 对离光纤光栅相移区为2 cm的地方施加应力,从扫描F-P干涉仪来看,激光输出为单纵模输出,用格兰棱镜所测消光比为1.47 dB,抽运端最大输出为932 μW,另一端为83 μW.(OC10)     

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。     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。     

使用格兰-泰勒棱镜偏振耦合的1 kW大功率半导体激光器

大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光,而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质,能将两种偏振方向相互垂直的光区分开.如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用,则能将两个偏振方向的光耦合输出.使用两个中心波长808 nm,输出功率600 W的半导体激光堆栈,一个堆栈的输出光经过1/2波片后偏振方向旋转90°,另一个堆栈偏振方向保持不变,经过格兰-泰勒棱镜做偏振耦合后合成一束.分别经过快慢轴准直、聚焦和慢轴消球差后输出,其中聚焦镜f=100 mm.在工作电流130 A时,电光转换效率约为43%.使用UFF100激光光束质量诊断仪测量,焦斑呈矩形分布,焦斑面积为0.547 mm×5.0 mm,快轴光参积Kf=26.1 mm·mrad,最大输出功率1 kW,激光器系统工作稳定.     

单频蓝光激光器的实现

在多纵模工作状态下,腔内倍频激光器往往存在很大的倍频光输出功率噪声,影响了其应用。文中用激光二极管(LD)泵浦Nd∶YAG晶体,采用三镜V形腔结构及扭摆腔技术,有效地解决了蓝光噪声问题。利用LBO内腔倍频技术,实现了稳定的单频蓝激光输出。在3.5 W的泵浦功率下,最大单频蓝光输出为105 mW,光-光转化效率为3.5%。实验结果表明,采用扭摆腔技术是实现473 nm蓝光单频高效运转的有效方案,可以有效地解决蓝光噪声问题。     

双波长激光器

本文介绍了一种新技术，它通过用高增益光栅或棱镜调谐可使激光器同时以两种或更多种波长运转。这是通过在激光器内插入小角度的光楔，以形成两个独立的腔而实现的。输出波长的相对强度由光楔的位置决定。转动光楔就可调出新的波长。两种输出波长的差频不受激活介质特性的限制，因为不同的激活介质可同时采用。这种光禊技术被用于氮激光器泵浦的染料激光器中，对于这种激光器在非线性光学实验中的用途也作了说明。     

激光二极管抽运正交波罗棱镜腔光学参量振荡激光器

将正交波罗棱镜谐振腔应用于激光二极管(LD)抽运的光学参量振荡(OPO)激光器,实现了Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体的内腔式光参量振荡,获得了高机械稳定性、高热稳定性和较高光束质量的1.57μm人眼安全激光输出.正交波罗棱镜腔存在腔内振荡光束线偏振运行条件,匀化了内腔OPO的抽运光光场.正交波罗棱镜腔OPO激光器解决了内腔式光参量振荡信号光输出不稳定,以及腔内光功率密度较高容易引起光学损伤等工程应用难题.器件采用热传导冷却半圆柱面LD阵列侧向抽运Nd:YAG抽运几何,在20 Hz运行条件下获得平均脉冲能量86 mJ,脉冲宽度5.4 ns,光束发散角5 mrad.能量稳定性优于±2.5%,光-光转换效率(808 nm→1570 nm)9%的优异性能.     

瓦级546.3nm全固态腔内和频激光器

为了获得瓦(W)级546 nm波段的连续激光输出 ,采用高功率激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YAG激光晶体,通过谐振腔反射镜膜系的特殊设计,在单通道双共振腔 内获得Nd:YAG激光器的1073.8nm和1112.1nm两条谱线同时运转,并通过在腔内插入非线 性 光学晶体三硼酸锂(LBO)进行腔内和频,获得546.3nm绿光连续输 出。当抽运光功 率为24W时,输出的546.3nm绿光功率高达1.58W,其光-光转换效 率为6.6%。调节LBO 方位角,还可以分别获得1073.8nm和1112.1nm的倍频光537nm和556nm输出。     

低噪声671 nm红光激光器

介绍了一种在腔内插入全波片实现671 nm激光低噪声稳定运转的方法。该方法利用全波片和Nd∶YVO4激光器的偏振特性构成双折射滤光片,使用I类临界相位匹配LBO作为倍频晶体,在注入泵浦功率2.7 W的情况下获得149 mW的671 nm低噪声红光输出,光-光转换率为5.6%。使用该方法研制的激光器结构简单、紧凑,适用于中低功率激光器。     

Cr4+:YAG飞秒脉冲激光器光路结构的优化设计

通过理论分析和数值计算,对Cr4+:YAG飞秒脉冲激光器光路结构的优化设计进行了研究.提出了在谐振腔内插入一薄聚焦透镜代替另一折叠镜以降低光路的复杂性.为研究起色散补偿作用的棱镜对对腔的稳定性和像散带来的影响,导出了棱镜对的光传输矩阵.通过编程计算得出了连续运转和锁模运转两种工作方式下的不同参数的谐振腔稳区图,对激光器工作点的选择做出了论述.定义了像散补偿失配因子F,做出了像散补偿区域分布图.指出F<0.05的区域具有良好的像散补偿特性,也是激光器光路结构参数设计必须要考虑的重要方面.论证了改变抽运光聚焦透镜的位置可实现抽运光与腔内振荡光的匹配.     

小型化可调谐外腔面发射绿光激光器

以InGaAs多量子阱为有源区材料,以对抽运光透明的AlGaAs/AlAs为后端分布布拉格反射镜材料,采用后端抽运方式,在腔内插入标准具作为滤波元件,通过腔内倍频,获得小型化可调谐的光抽运外腔面发射绿光激光器。作为滤波元件,标准具可压窄基频光的光谱半峰全宽。为了阻止倍频光返回到增益芯片,标准具镀有倍频光高反膜。激光器的基频光调谐范围超过10 nm,倍频绿光在中心波长559 nm处的调谐范围为4 nm,光谱半峰全宽为1.0 nm,最大输出功率为65 mW。     

四棱镜系统压缩LD端泵Yb:YAG皮秒脉冲的实验研究

设计了一种结构简单、易于调节、能够有效压缩皮秒脉冲的超短脉冲激光器.采用半导体端面泵浦Yb:YAG晶体,利用半导体可饱和吸收体(SESAM)产生皮秒脉冲,腔型为直腔.在上述基础上产生了稳定的皮秒脉冲(脉冲宽度＜10 ps),在腔内插入四棱镜系统优化腔内色散补偿,调节棱镜对后输出稳定的皮秒脉冲列,经过自相关仪测量,压缩后的脉冲宽度为4 ps.通过紧凑型四棱镜系统,可以适当压缩Yb:YAG超短脉冲,而不用再进行脉冲展宽.对设计全固态小型化超短脉冲激光器具有现实指导意义.     

采用半导体光放大器的多波长光纤环形激光器

报道了一种插入马赫-曾德尔(M-Z)光纤干涉仪的半导体光放大器(SOA)多波长光纤环形激光器,实现了信道间隔为100 GHz的稳定的多波长连续光激射,其输出光谱3 dB带宽为19.5 nm,消光比大于30 dB.其中在17.9 nm范围内获得了22个波长的连续光,功率不平坦度为1.2 dB,总输出功率为5.1 dBm.对该结构的多波长激光器输出光谱宽,不同波长间功率波动小的特性进行了分析,提出在较低环腔损耗下,半导体光放大器的增益饱和及四波混频(FWM)效应的共同作用使环腔内多波长光功率获得自动均衡;并对实验观测到的激光器输出光谱带宽及中心波长随半导体光放大器驱动电流降低或环腔损耗增大而减小的现象进行了讨论.     

一种基于铌酸锂晶体的高效紧凑腔内倍频绿光激光器

基于周期极化铌酸锂(PPLN)晶体提出并设计了一种高效紧凑腔内倍频绿光激光器。该激光系统采用808 nm激光二极管(LD)端面直接抽运Nd∶YVO4晶体,进而利用极化周期为7μm的PPLN晶体倍频产生532 nm绿光。通过在Nd∶YVO4和PPLN晶体端面镀膜构成激光腔镜,无需采用任何光学透镜、反射镜等分立光学元件,大大降低了系统体积和成本。实验结果显示,当激光器谐振腔腔长为12 mm,抽运功率为4.1 W时,绿光输出功率可达1.343 W,相应的光-光转换效率达32.8%。当LD抽运功率稳定在3.33 W时,2 h内的绿光输出功率波动小于5%。     

基于窄线宽光栅的光纤激光器倍频技术

高功率连续绿光激光器在激光显示、生物医疗、有色金属加工等领域有着重要的应用,该研究课题已经成为激光领域的研究热点.为了实现高功率、高效率连续绿光激光的输出,利用窄带光纤光栅搭建了高功率光纤激光器,并以此为基频光源进行倍频技术的研究,得到了带宽小于50 pm的基频光纤激光器,输出功率可达100W.利用该基频激光以腔外单程方式倍频KTP晶体,实现了11.6W的532 nm绿光输出,倍频效率为11.6％;利用偏振棱镜将该基频光起偏后得到线偏振光,对透过偏振棱镜的p偏振光进行倍频实验,得到532 nm倍频光的输出功率可达7.3W,倍频效率为14.2％.以上实验证明利用窄线宽光栅来控制基频光源的光谱带宽,可提高光纤激光器的倍频效率,若将经偏振棱镜分光后被反射出去的s偏振光进行倍频,可得到532 nm绿光,利用合束技术将两束绿光进行合束,有望将绿光功率提高至14 W以上.     

基于1150 nm光纤激光抽运的中红外掺钬光纤激光器

采用1150nm光纤激光振荡器作为抽运源,实现了3μm波段中红外掺钬光纤激光器出光。该激光器采用线性谐振腔结构,其由镀金全反镜与切割角度为0°的光纤端面构成。增益介质为一段长为4.5m的双包层钬镨共掺氟化物光纤,纤芯直径为10μm,纤芯数值孔径为0.2。当1150nm抽运激光器功率为1.43W时,中红外掺钬光纤激光器输出功率为115mW,激光器系统的光-光转换效率为8.0%。在输出最大功率时,输出激光中心波长为2868.4nm,输出光谱的半峰全宽为1.3nm。相关研究成果对研制高功率紧凑型中红外掺钬光纤激光器具有一定的参考价值。     

GaAs对脉冲Nd:YAG激光器的调Q和锁模

本文分析半导体材料GaAs对1064nm激光的可饱和吸收特性,在闪光灯抽运的平凹腔和平凸腔Nd:YAG激光器中,插入GaAs样品作为调Q器件,实现了激光器的被动调Q运转,分别获得脉冲宽度32.7ns(平凹腔)和30.9ns(平凸腔)的激光脉冲。实验上研究了平凹腔腔长和输出镜透过率对调Q激光输出性能的影响。当平凹腔腔长增加到125cm时,观察到GaAs对1064nm激光的被动锁模。对上述实验结果给予了合理的理论解释。