甲烷和氢气混合气体中的多波长拉曼转换

探索Nd：YAG倍频激光与受激拉曼散射(SRS)结合获得从紫外到可见光范围的多波长输出，可应用于激光雷达探测空气污染等领域。利用Nd：YAG激光的三倍频355nm波长输出在甲烷及甲烷和氢气混合气体中的拉曼特性进行研究。获得在396nm，416nm，447nm和503nm 515nm等多个波长分别约100mW的同时输出，以及对个别波长的增强。讨论了不同常见的工作气体及混合气体的特点。与单一工作气体(氢气或甲烷)相比，混合气体可以获得更为丰富的波长输出。相比甲烷气体在紫外激光照射下的分解作用，由于氢气的加入一定程度上抑制了分解反应，混合气体产生的分解沉淀较少。     

基于拉曼晶体的多波长激光技术研究进展

利用受激拉曼散射效应,以拉曼晶体作为介质,可产生同轴输出的多波长激光信号,该种激光器具有结构紧凑、脉冲能量高和波长可调谐等特点,在全色激光成像与显示、光电对抗等领域有着重要的应用前景。本文介绍了受激拉曼散射基本原理和常用拉曼激光器结构,研究了国内外基于拉曼晶体的多波长激光技术的研究进展,总结了利用受激拉曼散射产生多波长激光存在的不足。针对目前受激拉曼散射高阶散射光较难生成,生成的多波长激光信号覆盖谱段较窄,输出功率较低,调谐方式单一等问题,提出了今后多波长激光技术发展方向。     

基于晶体拉曼转换的多波长激光技术综述(特邀)

近年来，在光电对抗、激光雷达、精密测量、医疗等诸多应用的牵引下，能够同时或交替输出不同波长的激光器得到广泛关注，但是受到激光工作物质中激活粒子固有发射谱及其增益强度的限制，实现多波长激光的功率、波长和时频域的高效可控辐射具有较大难度。非线性光学频率变换技术是拓展激光波长的有效手段，具有系统灵活性强、波长调节范围宽和功率拓展性强等特点。作为一种三阶非线性光学效应，受激拉曼散射(SRS)通过介质内部的分子或晶格振动使入射的泵浦光产生一定的频移，结合其固有的放大、相位共轭、级联转换等特性，基于SRS的拉曼激光器在获得高功率、高光束质量、多波长激光输出中具有显著优势，尤其是以晶体作为拉曼增益介质的多波长激光器一直是激光领域研究的热点。文中介绍了SRS和级联拉曼转换的基本原理，归纳了典型晶体拉曼激光器的分类和基本结构，综述并讨论了基于晶体拉曼转换的多波长激光技术的研究现状。     

固体自拉曼激光器多波长输出研究

实验对比了a切和c切的Nd∶YVO4晶体作为激光晶体时,激光器输出光光谱及输出功率上的区别。设计了一种小型化固体自拉曼多波长激光器,实验证明通过调节倍频晶体BBO的角度,可实现多波长选择性输出及同时输出,并测量了其输出光谱及单波长输出时的功率。     

多波长红光金刚石拉曼激光器

全固态红光激光器在激光显示、全息存储以及医疗领域有着重要应用，其中多波长红光激光器还可用于差频产生太赫兹辐射。基于三阶非线性效应受激拉曼散射的拉曼激光器是一种突破粒子数反转激光器有限发射光谱制约进而拓展激光波长的有效手段，即能够将注入的单一波长泵浦光直接拓展至一个或几个全新波段。笔者团队研制了一台绿光泵浦的多波长级联金刚石拉曼激光器，利用波长为532 nm、脉冲宽度为11.43 ns的激光作为泵浦源，通过将一阶Stokes黄橙光(573 nm)锁定在振荡器中，实现了红光波段的二阶、三阶和四阶(620 nm、676 nm和743 nm)级联拉曼激光输出，对应三个波长的脉冲宽度分别为10.41、3.75、2.45 ns，总输出能量为0.6 mJ，光光转换效率为36.38%。结果表明，凭借金刚石晶体优异的光学特性和拉曼性质，可见光泵浦的金刚石拉曼激光器对于实现高功率全固态小型化多波长红光激光输出具有巨大潜力。     

基于金刚石拉曼转换的光束亮度增强研究进展

具有不同波长的高亮度激光在国防、工业、生命科学等诸多领域发挥着重要作用。但是受限于现有工作物质固有的光谱特性和热物性，传统粒子数反转激光器的波长和输出功率难以兼顾，甚至导致激光在功率提升时光束亮度不升反降。为了克服该难题，近几年人们利用非线性光学技术对光束净化开展了大量研究，即将粒子数反转激光器输出的低光束质量的光束，通过受激拉曼或受激布里渊散射等效应转变为高光束质量激光输出。其中，金刚石晶体以其高拉曼增益系数、极高的热导率和极宽的光谱透过范围等性质，在实现高效率拉曼波长转换的同时展现出优异的光束亮度增强特性，为人们获得高功率、高亮度激光光束提供了新的技术路径。文中对基于金刚石的一阶和级联拉曼转换的光束亮度增强研究进行了综述，并围绕其潜在的应用进行了探讨。     

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…     

连续腔内倍频拉曼激光器的归一化理论解析

腔内倍频拉曼激光器是获得黄光激光光源的重要途径,目前尚未有直接的表达式描述连续腔内倍频激光器的功率输出对抽运和激光器参数的赖关系。以速率方程为基础,对腔内倍频连续拉曼激光器的理论模型进行归一化处理,得到平面波近似下连续腔内倍频拉曼激光器的归一化速率方程组。对此方程组进行求解,得到描述激光器输出的表达式各变量以及参量与输出变量之间的归一化表达式,根据表达式获得了描述激光器运行的理论曲线。     

Nd:YAG四倍频激光抽运D2和D2/He受激拉曼散射的实验研究

使用脉冲Nd:YAG四倍频激光抽运充有纯D2气体和D2/He混合气体的拉曼池.实验研究了受激拉曼散射的能量转换效率和能量稳定性与系统主要参量,包括抽运光能量、D2气体压强和加入惰性气体He的关系.实验表明,适量惰性气体He的加入在没有降低一阶斯托克斯散射光(S1,波长:289.04 nm)能量稳定性的前提下,有利于提高其能量转换效率,最大能量转换效率达到22.1%.通过实验分析,得到了受激拉曼散射一阶斯托克斯散射光的能量转化效率和能量稳定性的优化条件.     

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。     

光纤气体激光光源研究进展及展望(Ⅰ):基于受激拉曼散射

空芯光纤为光与气体的相互作用提供了理想的环境,极大增强了气体的受激拉曼散射,大大降低了拉曼阈值。基于充气空芯光纤的光纤气体拉曼激光光源获得了快速发展,已经实现了从紫外到中红外波段的激光输出。简要介绍了光纤气体拉曼激光光源的基本原理和空芯光纤的发展概况,详细综述了光纤气体拉曼激光光源的研究进展,并对其发展的趋势进行了展望。     

激光相干合成的研究进展:2011—2020

本文回顾了过去10年激光相干合成领域取得的重要进展,总结了可合成激光模块性能提升的标志性成果,梳理了相干合成使能技术取得的重要突破,展示了不同类型激光相干合成取得的成果及其多样化应用,并对激光相干合成领域的发展进行了展望。     

多阶级联拉曼光纤激光器的理论分析与优化设计

由稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射(SRS)效应的光功率耦合方程出发,采用解析方法对多阶级联拉曼光纤激光器(CRFLs)进行了理论分析。根据拉曼光纤激光器级联阶数的奇偶性分别推导出了多阶级联拉曼光纤激光器的输出功率、光-光转换效率最大时的拉曼光纤长度和输出耦合器反射率。通过忽略反射回谐振腔输入端的剩余抽运光功率,计算了5阶级联拉曼光纤激光器的输出特性和光-光转换效率随光纤长度和输出耦合器反射率的变化。利用已有的5阶级联掺锗拉曼光纤激光器输出特性实验数据与理论分析结果进行了对比。     

喇曼频移中甲烷气压对1.54μm喇曼散射红外激光输出功率下降的影响分析

在实际使用中,喇曼激光器工作4年至5年,其红外激光输出功率会明显下降(下降幅度可达到50%～70%).本文在理论上阐述了工作气体甲烷的漏气现象以及气体光分解反应是激光输出功率下降的主要原因.实验表明,随着甲烷气压的增高,喇曼频移中高阶斯托克斯光将会增强,从而抑制一阶斯托克斯光,同时甲烷气体在实验中产生光分解反应并在喇曼窗口产生沉淀污染,这些均极大地降低了输出激光的效率.针对以上问题,考虑提高喇曼盒的制作工艺以提高其密封性能,减少漏气现象,同时加入缓冲气体(如H2,He,Ar)以在一定程度上抑制甲烷的光分解反应.     

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。     

基于同级多波长喇曼光纤激光器输出特性研究

本文基于喇曼光纤激光器的理论模型,分析了同级多波长喇曼激光器的输入输出功率特性,并通过调节腔镜输出端反射率,实现了最优化等功率输出;同时,在给定泵浦功率时,调节输出端任一腔镜反射率,优化激光输出功率特性。     

人眼安全拉曼激光技术的发展

闸述了1.5Xμm波段人眼安全激光技术的特点，综述了1.54μm高压甲烷气体拉曼频移Nd:YAG激光器和1.56μm硝酸钡固体拉曼频移Nd:YAG激光器的发展及其现状，并对其未来发展方向进行了探讨。     

Molecular Inorganic,Organic Crystalline,and Glassy Materials for Raman Laser Converters

The process of stimulated Raman scattering (SRS) allows to convert laser emission wavelengths of materials providing suitable molecular or lattice modes which contribute to the third order nonlinear optical susceptibility. SRS of known materials can produce Stokes or anti‐Stokes shifts in the range of about 100 to 3100 cm^–1. Renewed interest in this field emerged because of the discovery of SRS in crystals and glasses that contain molecular units exhibiting Raman active modes. Particularly, organic nonlinear optical materials used so far for frequency doubling and third harmonic generation seem to have a great potential for SRS applications. SRS laser systems are of interest in various fields including remote sensing of the atmosphere, which requires high peak‐power laser pulses at wavelengths that are difficult to reach by current all‐solid‐state lasers. For SRS there is no need to have acentric materials, therefore, many of the organic crystals and polymers showing pronounced χ⁽³⁾ properties may be reconsidered for a thus far unexplored direction in the manufacturing of all‐solid‐state laser frequency converters.     

全固态黄光激光器研究进展

黄光波段的激光在生物医学、空间目标探测和识别、激光显示、化学等领域有着广泛的应用前景,近年来人们对全固态黄光激光器进行了大量的研究.简述了全固态黄光激光器的发展历史和研究现状.对黄光激光的产生方式进行了讨论,重点介绍两种获得黄光激光的非线性光学方法:和频和受激拉曼散射效应.在和频方式的讨论中,对比分析了腔内和腔外两种和频方式.分析了三种不同技术途径的全固态拉曼黄光激光器.介绍了通过直接倍频红外激光获得黄光激光的研究情况.最后指出了全固态黄光激光器的发展方向.