基于RTP相位调制器的900Hz单频脉冲Nd…YAG激光器

报道了半导体激光器双端面抽运单频调Q Nd…YAG激光器。采用磷酸钛氧铷(RTP)电光晶体作为腔内相位调制器主动调谐腔长,实现单频种子注入,获得稳定的单纵模输出。采用另外一对RTP电光晶体作为调Q开关,在900Hz重复频率下,利用单振荡级获得单脉冲能量为7.5mJ,脉宽为14.6ns,线宽为45 MHz的1064nm激光脉冲序列输出。激光束在水平方向和垂直方向的光束质量M2值分别为1.30和1.36。输出激光2min的频率稳定性为1.1MHz,线宽稳定性为0.52MHz。在传导冷却结构中,实现了高频率稳定性和线宽稳定性的窄线宽单频脉冲激光的输出。     

混合放大100MHz高重复频率窄脉宽单频激光器

利用高速光强度调制器对线宽为70kHz的单频连续(CW)光纤激光器发出的激光进行调制,获得了100MHz高重频、1ns窄脉宽激光输出,调制后脉冲激光的线宽小于0.8GHz。利用光纤激光放大器和Nd…YVO4固体激光放大器的混合放大装置进行放大,在一级固体激光放大后输出平均功率为13 W,在二级固体激光放大后获得了32.9W的脉冲激光输出。实验中对调制后单频窄脉宽的小信号激光采用光纤激光放大器进行预放大,预放大输出激光功率达到2W后采用固体激光放大器放大,从而避免了单频窄脉宽激光在光纤放大器中极易产生的受激散射和放大自发辐射(ASE)所导致的放大器损坏。放大后的激光仍保持了0.8GHz线宽和1ns脉宽、100MHz重频。这样的输出激光在一些特殊要求中可以获得应用。     

基于法布里-珀罗干涉仪的脉冲激光谱型测量

脉冲激光谱型是大气风温探测激光雷达的重要参数之一,它的精确测量能够为激光雷达风温反演提供科学有效的数据。由于激光的重复频率通常为几十赫兹(重复周期为几十毫秒),而脉冲激光宽度仅为几纳秒,因此脉冲激光的线宽测量比连续激光困难得多。构造了一套基于法布里-珀罗干涉仪、窄脉冲信号门积分平均器、模数采样器等的脉冲激光谱型测量系统,并利用该系统完成了钠层风温激光雷达脉冲激光线宽的测量。利用该系统测量出该脉冲激光器的输出线宽约为123 MHz,与国外的测量结果120 MHz基本一致。该系统可搭载于激光雷达上用于实时监测激光谱型,能为确保测风激光雷达的精度和稳定性提供技术支撑。     

脉冲染料激光的线宽压缩与测量

设计并自制了一种平行平面腔法布里-珀罗干涉仪,将脉冲染料激光器的输出线宽由4 GHz压缩至340 MHz。采用法布里-珀罗标准具拍照法对激光线型进行实时监测,实现了脉冲激光线型的同步扫描;配合碘吸收谱测量,搭建了经线宽压缩的脉冲染料激光的100 MHz量级的精细波长调谐及标定系统。将该激光系统用于氧化物阴极放电氩等离子体的激光诱导荧光诊断中,验证了线宽压缩系统的可行性,离子速度分布函数的速度分辨率可达200 m/s。     

介质FC-770受激布里渊散射脉冲压缩Stokes线宽特性研究(特邀)

布里渊散射是指入射到介质的泵浦光束与介质内的弹性声波声子发生相互作用而产生的三阶非线性光散射现象。在受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩过程中，时域脉宽压缩研究较为广泛，但压缩过程中频域线宽变化与介质粘度、折射率等特性密切相关，因此文中研究聚焦单池结构下SBS脉冲压缩过程中介质FC-770产生的Stokes线宽变化影响因素，发现随着泵浦能量的增加，Stokes线宽先迅速增加后逐渐压窄至400 MHz左右，而随着产生池前透镜焦距的逐渐减小，Stokes线宽迅速压窄，且随能量变化线宽变化范围减小，最后探究了入射激光线宽对Stokes线宽变化的影响因素，得出介质FC-770产生的Stokes线宽值与入射激光线宽呈正比例关系，入射激光线宽值由280 MHz变化到450 MHz左右时，输出的Stokes线宽值由500 MHz变化到680 MHz左右。     

人眼安全相干多普勒测风激光雷达全光纤单频激光器

为了满足近距离相干测风激光雷达对激光发射源的需求,采用种子源振荡-放大(MOPA)的工作方式,对小型化、全光纤、高重复频率、窄线宽并处于人眼安全工作波段的激光雷达用单频脉冲激光器进行了研究.实现激光输出波长1542.4 nm,重复频率10 kHz,脉冲宽度500 ns,线宽1 MHz,平均输出功率50 mW,峰值功率10 W,单脉冲能量5μJ.该激光器可作为近距离相干激光雷达发射源.     

百纳秒脉宽单频大能量1064 nm激光器

报道了基于光纤-固体混合放大的百纳秒脉冲宽度单频大能量1064 nm激光光源的研究工作。采用1064 nm分布反馈(DFB)半导体激光器作为单频连续种子光光源,采用声光调制器将种子光整形为脉冲宽度约为149.0 ns的洛伦兹波形脉冲光,重复频率为60 Hz,经过级联的全保偏光纤放大器放大后,获得单脉冲能量约为2.1μJ、脉冲宽度约为216.7 ns的脉冲光输出。固体放大部分采用激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO₄晶体作为高增益的前放大器进行双程放大,采用LD单侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为预放大器进行双程放大,采用两级LD双侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为功率放大器,最终获得了单脉冲能量为151.4 mJ、脉冲宽度约为267.8 ns的激光输出。采用光学外差法对输出脉冲激光的线宽进行了测试,线宽约为14.2 MHz。研究结果为星载相干测风激光雷达采用1.06μm的激光光源提供了新的技术路线。     

吉赫兹级窄线宽、高峰值功率纳秒光纤激光器

报道了基于主振荡功率放大(MOPA)工作方式的吉赫兹级窄线宽、高峰值功率光纤激光器。该激光器以脉冲调制的分布反馈式单频半导体激光器为种子源,波长为1064.12nm,脉冲宽度为3.92ns,重复频率在10~50kHz内连续可调。采用光纤双程放大结构的预放大级以增加小信号放大能力并抑制强抽运下的自发放大辐射,优化功率放大级光纤长度以抑制窄线宽激光放大过程中的受激布里渊散射,在重复频率为10kHz时,获得光谱线宽为1.5GHz、峰值功率达15kW的脉冲激光输出。实验研究了不同重复频率时的输出激光脉冲特性。     

多普勒激光雷达中种子激光注入的一种鉴别方法

多普勒测风激光雷达以其高分辨率、高精度、大探测范围、能提供三维风场信息的能力,吸引了多国学者的关注,并投入了大量的人力、物力进行研究。所研究的多普勒测风激光雷达采用种子注入的方式获得单纵模、窄线宽、高功率的激光输出。激光器中心频率的缓慢漂移、环境噪音、激光棒温度变化或者振动干扰都有可能导致激光器种子光的注入不成功,出射激光光谱由注入成功时的单纵模输出变为多纵模输出。激光单纵模输出时线宽约为200 MHz,而多纵模时激光线宽很宽。而种子注入不成功时所出射的多纵模激光脉冲将导致瑞利后向散射谱变宽,会增加风速测量误差。该脉冲筛选电路在数据采集环节实现对多纵模激光脉冲的筛选,有效降低了风速测量误差,提高测风准确度。     

1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器

设计并实现了一种基于人眼安全波段的1550 nm全光纤化结构单频脉冲光纤激光器。激光器采用外腔稳频技术的单频半导体激光器作为种子源,其线宽1.8 kHz,功率20 mW。通过预放大器和声光调制器获得单频脉冲激光,并运用两级光纤放大器实现了线宽1.9 kHz、平均功率521 mW、脉冲宽度200 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲光纤激光输出。输出脉冲峰值功率达260 W。输出端采用了双包层单模光纤,保证了输出激光的光束质量。整个激光器通过对种子光级联放大,结合放大器的增益控制,成功抑制了受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)效应,消除了放大过程中噪声对线宽的影响,获得了线宽稳定的单频脉冲激光。     

一种新型窄线宽掺铒光纤激光器

为了实现稳定的窄线宽激光输出,设计了一种基于有源光纤环形滤波器的窄线宽掺铒光纤激光器,对其系统原理和实验分析进行了讨论。在环形腔中熔接一支分光比为50∶50的2×2熔融拉锥型耦合器,并且通过在该耦合器另外两端熔接一段长2 m的有源光纤,构成有源光纤环形滤波器,实现压窄线宽的目的。实验结果表明,在熔接环形滤波器后,输出激光边模得到明显抑制;在0~400 MHz频谱范围内,激光工作在单纵模运转状态;输出激光的3 dB线宽为3.4 kHz。     

低功耗、小型化稳频激光系统的设计与实现

设计并实现了一种低功耗、小型化、可长期稳定运行的自动稳频激光系统。通过设计并实现高效率、低纹波的电压源,较大幅度地降低了整个系统的功耗和体积;通过设计并实现高性能温度控制电路、电流控制电路和稳频电路,得到了线宽较窄、频率稳定度较高的输出激光。该系统能够自动长期稳频,输出激光线宽约为1 MHz,稳定度指标为秒稳定度1.43×10~(-10),十秒稳定度3.90×10~(-11),百秒稳定度1.28×10~(-11),千秒稳定度2.25×10~(-11)。在稳定度略优于商用外腔半导体激光器的前提下,该激光系统电源体积缩小了约85%,整机功耗降低了约90%,为实现半导体稳频激光系统的低功耗和小型化提供了一种新的方案。     

种子注入双共振PPMgLN光参量振荡器

报道了一种种子注入式PPMgLN外腔双共振环形腔光参量振荡器。抽运光偏振方向在PPMgLN晶体(MgO物质的量分数为5%)内满足e→e+e相位匹配,有效利用了晶体的最大非线性系数d33(25pm·V-1)。以重复频率为400Hz、功率为556mW、波长为1064nm的单频脉冲激光作为抽运源,在晶体极化周期为30.5μm、温度为110℃的条件下,获得了平均功率为79mW的1.57μm信号光和平均功率为38.5mW的3.3μm空闲光输出,抽运光-参量光的总转换效率可达22%。采用种子激光注入技术获得了单频窄线宽参量光输出,实验测得1.57μm信号光输出的线宽小于100 MHz,10min内频率漂移不超过141 MHz。     

MOPA结构的单频纳秒脉冲全光纤激光器

报道了一台主振荡功率放大(MOPA)结构的单频脉冲光纤激光器。对线宽为20kHz、工作波长为1064nm的连续单频激光进行强度调制,得到了平均功率为0.5mW的单频脉冲种子激光。首先,采用三级掺Yb光纤放大器将种子激光进行预放大,获得了2.7W的平均功率。然后,以纤芯直径和内包层直径分别为30μm和250μm的双包层掺Yb光纤为主放大器,在抽运光功率为87.1W时,获得了重复频率为12MHz、脉宽约10ns、峰值功率为486.7W的单频脉冲激光输出,平均功率达58.4W。     

可调谐单频非平面环形腔固体激光器

研究了单块晶体成腔的单频非平面环形腔(NPRO)固体激光器,在1.83W的808nm抽运功率下输出激光1.01W,斜率效率达到60%。采用拍频的方法对激光线宽进行了测试,激光线宽小于2kHz。通过抽运电流反馈控制使弛豫振荡峰得到超过30dB的抑制;通过对激光晶体的温度调节和压电陶瓷电压调节实现了激光器频率的慢调谐和快调谐,温度慢调谐变化10℃时激光频率变化范围超过15GHz;压电陶瓷快调谐范围超过±200MHz,在大于200MHz的范围内响应时间达到45μs。     

142 W高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大(MOPA)结构工作的全光纤窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光器。脉冲种子源是由一个分布反馈直腔型(DFB)单频光纤激光器被光电调制器进行强度调制后产生的。为了抑制受激布里渊散射(SBS)效应,脉宽被调节为3 ns,并且种子源线宽被相位调制器展宽为2.9 GHz。经两级保偏掺Yb3+光纤放大器放大后,获得了平均功率142 W,重复频率1 MHz,脉冲宽度2.88 ns,峰值功率49.3 kW的脉冲激光输出。在最大输出功率时,激光光束质量因子M2约为1.15,偏振消光比(PER)大于15.4 dB。     

LiF晶体F_2色心可调谐激光器

本文报导以0.53微米激光作为泵浦的LiF:F_2色心可调谐激光器。实验所用的晶体的F_2心浓度约为6.2×10~(17)厘米~(-3),高于已有报导值。0.69微米附近可调谐激光输出线宽为1.5埃,能量转换效率为2.9％。晶体在连续运转6千个脉冲后,才开始出现漂白效应。     

三谱线、高峰值功率窄线宽纳秒光纤激光器

为了抑制窄线宽脉冲光纤放大器中受激布里渊散射效应, 使用多谱线技术对单频种子源的线宽进行了拓展, 进行了基于三谱线的主振荡功率放大高峰值功率脉冲全光纤激光器实验验证。结果表明, 经过两级预放、一级功放, 获得激光输出的最大平均功率为303W, 脉宽为2.8ns, 重复频率为3.1MHz, 对应的峰值功率为35kW, 在最高功率输出情况下, 激光器的光束质量小于1.3;三谱线结构对受激布里渊散射有着明显的抑制作用。该研究为高峰值功率的脉冲光纤激光器放大技术提供了参考。     

可调谐全正色散掺镱光纤激光器

利用相位长周期光纤光栅作为光谱滤波器,熔接于全正色散掺镱光纤激光系统中,从而实现了具有波长可调谐的连续激光输出和被动锁模激光脉冲输出,可调谐激光波长范围分别为11.4 nm和10.5 nm.通过调节偏振片改变激光腔内的偏振状态,输出锁模脉冲实现脉冲宽度的可调谐,其调谐范围为3.6~1.2 ns.在530 mW的最大泵浦功率下,得到了重复频率为2.5 MHz、最大单脉冲能量为38.9 nJ的锁模脉冲输出和最大输出功率为124 mW的连续激光输出.     

纳秒激光电化学复合掩模的微细加工

在激光传输光路中加入掩模对激光束进行空间调制,采用纳秒脉冲激光器、纳秒脉冲电源和1 mol/L的NaNO3电解液对304不锈钢进行掩模微刻蚀加工试验研究。利用伏安法测定304不锈钢阳极电流随平均电压的变化规律;选用平均电压1.5 V、脉冲频率2.0 MHz、脉冲宽度60 ns、激光能量160 mJ的工艺参数,在所构建的试验系统中,分别进行了激光电化学复合掩模和盐溶液中的激光掩模加工试验。结果表明:在阳极钝化区内,纳秒脉冲激光电化学复合加工能够显著提高加工速率和加工表面质量,实现了线宽约为130μm、热影响区小的微细刻蚀加工,证实了纳秒脉冲激光电化学掩模加工在微细加工中具有很大潜力。