全主动锁模Nd:YAG激光器研制成功并投入运转

一种全主动锁模激光器——预激光调Q锁模激光器,于1984年年底正式研究成功,并已运往四川使用单位,在LF11~#装置上正式运转.全主动锁模是相对被动锁模和主被动锁模而言的,这种锁模方式,完全抛弃了被动锁模元件,取而代之的是主动锁模和主动调Q.更重要的是采用了预激光锁模技术,因此具有高度稳定性和再现性.     

全固态Nd，Cr：YAG自调Q自锁模激光器

二极管泵浦被动调Q锁模激光器具有结构紧凑,光束质量好,效率高等优点,被广泛应用在激光通讯、遥感和非线性光学等领域。双掺Nd,Cr:YAG晶体,既可以做增益介质又可同时做饱和吸收体实现自调Q自锁模,不需在谐振腔     

新型的被动锁模-电光调Q激光器研究

介绍一种获得激光介质极限带宽、能量最大的ps激光脉冲的方法。在被动锁模-电光调Q激光器调Q脉冲出现之前,让激光器在低Q值下运转,形成周期振荡。当达到锁模-调Q阈值时,突然降低腔内损耗,产生雪崩式的激光跃迁。在极窄的Q开关时阈内,弱脉冲环行几次,完成锁模脉冲放大。每次通过的放大增益远远大于被动锁模过程所得到的增益。所以得     

高单脉冲能量被动调Q锁模Tm,Ho: LLF激光器

报道了一种采用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的二极管泵浦的被动调Q和调Q锁模运转的Tm, Ho: LLF激光器。采用透过率分别为3%、5%和9%的输出镜,首先研究了Tm, Ho: LLF激光器的连续运转特性。实验和模拟结果均表明采用透过率为9%的输出镜输出特性最好,当最大泵浦功率为20 W时,连续光输出功率高至1793 mW。接着以氧化石墨烯为饱和吸收体,采用透过率为9%的输出镜研究了Tm, Ho: LLF激光器的调Q和调Q锁模特性。实验表明:当790 nm LD泵浦功率小于7.26 W时,激光处于单纯调Q运转状态;当大于7.26 W时,激光器进入稳定的调Q锁模状态,当最大泵浦功率为20 W时,最大输出功率为1052 mW,锁模重复频率为53.19 MHz,对应的平均单脉冲能量为19.77 nJ,该单脉冲能量是目前2 μm锁模激光器的最高指标,同时证实了氧化石墨烯材料在大能量高功率激光锁模中是发展潜力优良的二维锁模材料。     

基于反射式MoS_2可饱和吸收体调Q锁模Tm:LuAG激光器

采用反射式MoS_2可饱和吸收体在Tm:Lu_3Al_5O_(12)激光器中实现了被动调Q锁模(QML)运转。以可调谐掺钛蓝宝石激光器为抽运源,结合低阈值腔设计,选用透射率为3%的输出镜获得525 mW的出光阈值。当吸收抽运功率达到1743 mW时,激光器处于稳定的被动调Q锁模运行状态。当最大抽运功率达到3.1 W时,激光器被动调Q锁模输出功率为306 mW,斜效率为14.3%,中心波长为2023 nm,对应的锁模脉冲序列的重复频率为106.4 MHz,最大的单脉冲能量为2.88 nJ,调制深度接近100%。结果表明,反射式MoS_2可饱和吸收体在2 μm波段激光锁模中具有良好的应用前景。     

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究

报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 kHz范围变化,包络宽度在10.1~3.62 μs范围变化。在泵浦功率为191.3 mW时,激光器最大输出平均功率9.354 mW,最大光-光转换效率为4.89 %。     

调Q锁模类噪声方波脉冲掺铒光纤激光器

对基于非线性偏振旋转技术的L波段掺铒被动锁模光纤激光器中产生调Q锁模类噪声方波脉冲进行了实验研究。该类型脉冲中调Q包络内部包含的脉冲是基频方波,通过自相关迹证实该方波为类噪声脉冲。为了容易实现类噪声方波脉冲输出,将一段250 m普通单模光纤引进激光腔内。适当调节腔内的偏振控制器和泵浦功率,获得了基频为778.21 kHz的连续波锁模类噪声方波脉冲和由3.81 kHz可调谐到9.01 kHz的重复频率,单个调Q包络最高能量为1.06 J的调Q锁模类噪声方波脉冲。研究结果有利于进一步理解被动锁模光纤激光器中类噪声脉冲和调Q锁模的机理和特性。     

低温GaAs被动调Q锁模Nd:GdYVO4激光器的实验研究

采用低温生长的GaAs晶体作为被动饱和吸收体兼输出镜,实现了Nd:GdYVO4激光器调Q锁模运转.研究了Nd:GdYVO4激光器的基频运转特性及调Q锁模输出特性.实验结果表明,当用平面镜作为输出镜及泵浦功率为10W时,获得激光的输出功率是3.5W,光-光转换效率是35%;当用GaAs作为输出镜时,激光器调Q运转阈值是1.2W,而当泵浦功率是10W时,输出功率是1.88W,锁模脉冲的重复频率为114MHz.激光调Q锁模深度在7W时达到100%.泵浦功率为8W时,输出功率为1.58W,调Q包络脉冲的重复频率为91kHz,半峰全宽为43.2ns.     

同时锁模/调Q激光技术的研究

分析了同时锁模/调Q激光器的工作原理。采用预激光技术实现了同时锁模/调Q稳定运转。获得了脉宽为172ps、峰值功率为305kw的稳定脉冲,比单独锁模时提高103倍。     

用一个声光器件在连续YAG激光器中实现同时调Q和锁模

研制成一种新型声光器件,它能在一个声光介质内形成相互正交的行波和驻波超声场,因此具有Q开关和调制锁模双重功能。若将之插入连续YAG激光器谐振腔内便可同时实现调Q/锁模运转。由于减少了一个声光元件,腔内插入损耗大大减小,从而使激光系统的输出特性获得显著改善,增加了调Q锁模光脉冲的输出功率,同时简化了激光系统。     

激光锁模技术

锁模是激光技术中的一个十分重要的组成部分。在过去的讲座中我们曾系统地介绍了调Q技术,受原理上的限制,调Q激光器输出的激光脉冲的宽度在1～30ns之间。     

低温生长GaAs实现半导体泵浦红外激光器被动调Q锁模研究

用低温生长GaAs红外晶体材料作为饱和吸收体兼输出镜,在二极管泵浦全固态激光器上实现了调Q锁模。激光器调Q运转阈值为2W。当注入泵浦功率为3．6W时,调Q锁模开始出现。当注入泵浦功率为8．4W时,平均输出功率达到837mW,调Q包络的重复频率为100kHz,锁模脉冲的重复频率为760MHz。     

透射式SESAM实现掺Yb3+光纤激光器被动调Q锁模

锁模光纤激光器具有体积小、性能稳定及模式好等优点，日益受到关注。利用一种新型的透过式半导体可饱和吸收镜，实现双包层掺Yb^3＋光纤激光器调Q锁模脉冲激光输出。得到的脉冲调Q包络半高宽约500ns，重复频率110kHz，平均输出功率45mW，锁模脉冲重复频率26．7MHz。锁模光路比反射式吸收镜更简单，易于调节，为进一步引入色散补偿元件进行飞秒脉冲的实验研究奠定了基础。     

调Q主动锁模Nd:YAG皮秒激光器实验

为了提高锁模脉冲输出质量,利用"调Q+主动锁模"的方式对Nd:YAG固体激光器进行了实验研究。采用Cr4+:YAG晶体、声光调制器作为调Q和主动锁模的元件。为了减小腔内的FP标准效应,镜Nd:YAG棒的端面切割成布儒斯特角。在实验中比较和分析了主动锁模、调Q主动锁模两种情况下Nd∶YAG激光器的输出特性。其中,主动锁模脉冲序列的单脉冲宽度为173 ps,调Q主动锁模的脉冲系列单脉冲宽度为169 ps,两种方式输出波形的锁模深度和锁模几率均在95%以上。对调Q主动锁模脉冲的输出能量进行了测量,结果表明其有较大提高。     

LD抽运Cr~(4+):YAG被动调Q内腔式PbWO_4锁模拉曼激光器实验研究

采用激光二极管(LD)抽运Cr4+:YAG被动调Q内腔式PbWO4锁模拉曼激光器获得了稳定的、调制深度为100%的调Q锁模拉曼脉冲。抽运功率为6.3W时,获得的锁模拉曼激光输出功率为582mW,抽运光到一阶斯托克斯光的转换效率为9.24%,斜效率为10.6%,调Q脉冲重复频率为41.3kHz,脉宽为6ns,锁模脉冲重复频率为1.1GHz,锁模脉冲宽度小于207ps。     

掺Yb3 光纤环形腔锁模激光器的实验研究

报道了以掺Yb^3＋光纤作为增益介质的环形腔光纤激光器产生超短脉冲的实验研究。在掺Yb^3＋光纤环形腔激光器中，通过调节偏振控制器（PC）的状态和减少腔内损耗，利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模，通过改变泵浦功率分别获得了调Q锁模和锁模2种稳定运转状态。其中，调Q锁模的中心波长为1051nm，激光光谱宽度为11．5nm；锁模输出的中心波长为1051nm，激光光谱宽度为13．8nm，重复频率为19MHz。给出了实验结果并作了简要的分析。     

同时锁模加调Q Nd：YAG激光器的研究

本文从理论上分析了均匀加宽Nd:YAG固体激光器的稳态锁模过程和同时锁模加调Q的原理。在谐振腔内插入声光锁模和调Q器件,实现了同时锁模加调Q运转,获得了最大峰值功率为84kW、脉宽为180ps的重复脉冲输出,使输出激光的峰值功率比单独锁模提高了10~3～10~4倍。     

高功率Nd:YAG主动锁模加调Q激光器的研究

本文对Nd:YAG声光主动锁模加调Q激光器作了深入的探讨,在激光器中,采用双功能调制器,实现了同时锁模、调Q,获得了比较高的峰值功率。     

调Q锁模运转的全固态Tm:LuAG陶瓷激光器

采用垂直生长法制备的氧化石墨烯（Graphene oxide, GO）作为可饱和吸收体,利用典型“X”型折叠腔在全固态Tm:Lu₃Al₅O₁₂(Tm:LuAG)陶瓷激光器中实现了调Q锁模运转。以790 nm激光二极管(Laser diode, LD)作为泵浦源,当泵浦功率大于8 W时,激光器进入稳定的调Q锁模状态。当输出镜透过率为5%时,连续光最高输出功率为714 mW,斜效率为4.94%。当泵浦达到16 W时,激光器最大输出功率为200 mW , 光谱中心波长为2024 nm,脉冲宽度约为695 ps,对应的锁模脉冲重复频率为108.7 MHz,调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。该2 μm超短脉冲激光器在生物医学和激光通讯等领域具有非常重要的应用。     

被动调Q锁模掺镱光纤激光器

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3 光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW;调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8μs,光谱宽度为4.7 nm;调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。