医用CO2激光传输用空芯波导的研制

本文作者设计并制备了一种新型的CO2激光传输用空芯波导。除了6μm-9μm处的基团吸收外,这种空芯波导在整个中红外区域的损耗都很小,在10.6μm波长处的损耗约为0.4db/m,传输能量为10W时,可以稳定传输20分钟以上,基本上可以满足CO2激光在医疗中的应用。     

高功率CO和CO_2激光传输光缆

高功率CO、CO_2激光器被广泛地用于各个领域,尤其用于外科医疗和激光加工。若采用柔软的光缆将激光导引到需要的地方,上述应用会得到很大的推广。这类光缆所需的光导纤维可用铊或银的卤化物晶体制作,也可用硫属化合物玻璃制作。选择纤维材料应使激光波长与材料的最低光学损耗区一致。根据这一原则,硫属化合物玻璃纤维适合于CO激光(波长为5～6μm)传输,KRS-5或AgBr-AgCl多晶纤维适合于CO和CO_2激光功率传输。CO激光通过直径为700μm的SeAsGe玻璃纤维传输,纤维末端的最大输出功率为5～7W,纤维的损     

介质覆盖的金属中空波导的制作及其传输特性

采用液相沉积的方法，在直径为530μm的玻璃管中制备出了用于CO2激光传输的Agl覆盖的Ag中空波导。在对波导中Agl和Ag层的厚度进行控制，并对波导进行有效的冷却后，测出直波导中的损耗为1.56dB/m。     

玻璃-金属组合波导TE01模激光器及其传输系统特性分析

本文介绍一种新型的CO2激光器——TE01模CO2波导激光器,器件全长400mm,连续输出功率大于5W。在此基础上建立了空心圆柱形金属软波导传输系统,对于φ1.2mm×1150mm Ni波导,传输损耗小于2.27dB/m。     

用于CO2激光传输的10.6μm波段空心布拉格光纤

空心布拉格光纤是具有一维光子晶体(1DPC)包层和空心芯区的新型光子带隙光纤。针对它在CO2激光传输中的应用,设计和制备了传输波段中心波长在10.6μm的空心布拉格光纤样品。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)可以观察到光纤样品在10.6μm具有明显的透射峰。使用CO2激光,通过截断法测量得到光纤样品在10.6μm的传输损耗为2.35dB/m。测量了不同弯曲曲率下光纤样品的弯曲损耗,结果表明弯曲损耗系数随曲率的增大而线性增长。在接近光纤输出端处,弯曲半径为10cm的光纤90°弯曲引入的附加损耗约为2dB。实验结果论证了光纤样品的CO2激光低损耗传输特性,展现了空心布拉格光纤在提升CO2激光操作灵活性上的应用潜力。     

聚酰亚胺/银红外空芯波导的研制

设计并制备了一种新型的聚酰亚胺/银空芯波导，其实验工作的重点是聚酰亚胺薄膜的制备。采用改进的液相工艺，我们在石英毛细管内制备了表面光滑均一的银膜，然后，再将近折射率非常接近理论最佳值（√2）的聚酰腚胺膜涂覆在银管内。通过控制聚酰亚胺膜的厚度，可以对银空芯波导在特定的波长处有降低损耗的作用，除了6-9μm处的基因吸收外，这种空芯波导在中红外区域的损耗都很小。在10.6μm波长处的损耗为0.4dB/m，传输能量为10w时，可以稳定传输20min以上，基本上可以满足CO2激光在医疗中的应用。     

飞秒激光加工光波导的工艺与传输特性研究

利用飞秒激光横向直写方式加工光波导,采用散射光测量法分析了光波导的传输损耗。为了提高光波导的传输性能,分析了不同数值孔径的聚焦物镜、加工速度和加工能量对光波导传输损耗的影响。实验结果表明,聚焦物镜数值孔径为0.25,激光功率为6 m W,加工速度在45~60μm/s时,飞秒激光加工的光波导具有较好的传输性能,其传输损耗低于-0.2 d B/cm。     

金属波导传输CO_2激光实验

本文介绍用细空心不锈钢管所作的传输 CO_2激光(10.6μm)的实验。研究了不同条件下的传输损耗。用内径3mm,长90cm 的金属空心波导,获得输出与输入功率之比,最高为0.26。实验表明,金属波导有可能在医疗等方面获得实际应用。     

太赫兹连续波DCN激光器的实验研究

介绍了运行在1.54THz(195μm)和1.58THz(190μm)的波导型辉光放电激励的大功率连续波DCN激光器的开发和研制工作.该激光器的谐振腔长3.4m,放电长度3m,谐振腔由耐热玻璃制成,直径54mm.谐振腔一端为平面反射镜,一端为金属栅网.工作气体为N2,CD4和He(或D2)的混合气体,在1.54THz的连续激光输出功率大于0.2W.实验中对放电电流、激光管温度、气压等参数进行了优化,研究了EH11模DCN激光在自由空间的传输特性.研究表明,利用新的N2,CD4和D2混合气体的太赫兹DCN激光器可以得到稳定连续的高功率放电.光束传输远场满足高斯分布(z>4m),对各种参数进行优化后,190μm和195μm窗口处输出EH11模功率分别为0.15W和0.16W,可以满足超导托卡马克连续运行的干涉测量的需要.     

兆赫兹飞秒激光脉冲制备“珍珠串”光波导

对纳焦量级的高重频飞秒激光在玻璃内部制备"珍珠串"光波导进行了研究。在制备过程中向外辐射出白光连续光谱,实验结果表明飞秒激光脉冲能量和运行速度对"珍珠串"光波导的形成有较大影响,在激光脉冲能量10.5 nJ,玻璃运行速度为0.2 mm/s情况下制备的"珍珠串"光波导结构较好,"珍珠串"的横向宽度为19μm,"珍珠串"的间隔周期为20μm。制备的"珍珠串"光波导能对玻璃内传输的He-Ne激光进行有效约束。最后对玻璃内部制备"珍珠串"光波导的机制进行了分析。     

Transmission properties of some hollow glass waveguides at 10.6 mu m wavelength

The CO/sub 2/ laser transmission properties of two hollow glass waveguides of different composition are reported. The results for both straight and bent guide clearly demonstrate the reductions in waveguide loss with a glass of refractive index of less than unity at 10.6 mu m wavelength.<>     

Remote gas sensing with mid-infra-red hollow waveguide

Remote detection of ethylene has been demonstrated using infra-red hollow glass waveguides and a CO/sub 2/ laser. By a method of intrinsic waveguide sensing, gas detection at p.p.m. levels can be achieved.<>     

Infrared Optical Fibers

A state of the art review of nonsilica based infrared fibers is presented. Two types of fiber materials have been investigated--crystals and glasses. Crystal fiber work appears to be focused on development of short haul CO/sub 2/ laser power delivering lines at 10.6 µm. The maximum delivering power of the CW CO/sub 2/ laser has reached up to about 100 W by the polycrystalline KRS-5 fiber. A number of glass fibers are being developed in fluorides, sulfides and heavy metal oxides. The best optical attenuation of each glass fiber has been respectively reduced to 21 dB/km at 2.55 µm for ZrF/sub 4/-based glass fiber with a core-clad structure, 78 dB/km at 2.4 µm for As-S unclad glass fiber, and 13 dB/km at 2.05 µm (70 dB/km at 2.40 µm) for GeO/sub 2/-Sb/sub 2/O/sub 3/ glass fiber with a core-clad structure. Recent progress of these infrared fibers offers great potential for new wavelength fiber finks operating in the 2-10 µm region which have not been realized by silica-based fiber.     

激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。     

9.3μm射频激励板条波导CO2激光器的研究

为了得到9.3μm的激光输出,采用比较5种CO₂同位素气体小信号增益系数的方法,进行了理论分析。选择同位素气体12C18O₂作为射频激励板条波导CO₂激光器的工作介质,进行了实验验证,得到了9.3μm的激光输出;并对激光器的工作气压进行优化,在10.00kPa的工作气压下,得到了最大96W的功率输出。结果表明,12C18O₂的中心波长在9.3μm附近,且可得到高功率的激光输出。该研究有利于9.3μm CO₂激光器的国产化,以及提高核心部件的国产化率。     

Ho∶YLF激光泵浦的长波红外ZnGeP2光参量振荡器

以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP₂光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2 W@10 kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11 ns,单脉冲能量为0.32 mJ,单脉冲峰值功率为11.8 kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。     

DF激光作用下氟玻璃破坏阈值的测量及机理

实验测量了氟铝酸盐玻璃对3．8μm激光的透射率以及在高功率连续DF激光作用下的破坏阈值，根据实验结果，应用耦合热弹性理论和大型有限元程序，模拟了氟玻璃窗口在矩形光斑作用下的温度响应和力学响应，分析了氟玻璃破坏的机理，由此推断靶材断裂的危险点，并和实验情况相比较，最后，对氟玻璃材料作为高功率激光器输出窗口的可行性作出评价。     

不含热池的11μm附近热带连续波CO2激光器实验研究

报道了一种非流动传统型连续波凹面光栅选支CO2激光器,为了得到11μm附近的一些热带谱线输出,在不加CO2热吸收池的情况下,通过采用较大曲率半径的凹面闪耀光栅(闪耀波长10.6μm、曲率半径10m、刻线150mm-1)和适当地增加腔长(4.5m)来提高谐振腔的选支能力。除了得到常规带0001-[1000,0200]Ⅰ,ⅡR(56)至P(56)100多条谱线之外,还得到11μm附近其它谱线16条,其中包括0111-0310谱带7条、0011-1110谱带1条、同位素C13O2160001-1000谱线5条、C13O2180001-1000谱线3条。所有谱线的输出功率均在1.6W以上。     

激光辐照TiO2/SiO2薄膜损伤时间简捷测量

为了测量激光辐照薄膜的起始时间,采用了一种简洁易行的测量方法,利用波长1.06μm和1.315μm连续激光以及1.06μm单脉冲激光辐照典型薄膜光学元件,通过探测器接收激光脉冲信号和薄膜表面的激光反射信号,薄膜表面反射信号在激光辐照过程中的某个时刻发生突变,发生突变的时间对应着薄膜发生损伤的时间。得到1.06μm连续激光强度为7133W/cm2时,反射信号在0.8 s发生突变,强度为11776W/cm2时,反射信号在0.4 s发生变化;1.06μm单脉冲激光能量为48.725mJ,97.45m J,194.9m J时,薄膜损伤时间为3.63ns,2.727ns和1.09ns;1.315μm连续激光强度为2743W/cm2时,反射光信号在辐照时间t=3.44 s发生突变;强度为4128W/cm2时,薄膜表面反射光信号在辐照时间t=1.44s发生突变。结果表明,通过测量薄膜表面反射信号的突变来确定薄膜损伤的起始时间,对于薄膜抗激光加固,以及提高光电系统的抗激光能力有着重要的意义。     

Hybrid Q-switched laser with Ti-indiffused LiNbO/sub 3/ and Er-Yb co-doped glass waveguides

We report the design and characterization of a novel Q-switched laser configuration based on a composite Er/sup +3/-Yb/sup +3/ co-doped ion-exchanged glass and Ti-indiffused LiNbO/sub 3/ waveguides. This 1536 nm Q-switched laser provides stable 200 ns wide optical pulses for a cavity length of 7 m with a peak power of 13.5 W and a pulse energy of 2.7 /spl mu/J at a 2-kHz repetition rate and 180 mW of 980-nm pump power. Also, we examine the dependence of the pulsewidth and peak power on the laser cavity length to estimate the performance of the integrated version of such a laser.