电激励重频HF激光器非稳腔设计及实验研究

为实现电激励重频HF激光远距离传输,在较短的谐振腔内产生大模体积的高质量激光束,开展了激光器正支虚共焦非稳腔的结构设计、仿真计算和实验研究。仿真结果表明,随着放大率M的增大,远场光斑中心亮斑包含的能量逐渐增大,能量向中心转移,远场光斑尺寸和远场发散角也随放大率M增大而减小。实验结果表明:随着放大率M的增大,远场光强分布、光斑尺寸和发散角变化规律与仿真结果一致,但输出激光能量以先增大后降低的规律变化。综合考虑高光束质量和高能量的指标要求,在流场正常工作情况下,当放大率M为3.0时,获得了远场发散角为2.37倍衍射极限和激光能量稍低于稳定腔（约为稳定腔激光能量的94.6%）的重频激光输出,满足激光远距离传输需求。     

非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论,运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示:非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环,远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环;大M数将导致近场光斑能量集中,大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响:腔镜倾斜使光束近场分布变差,倾斜角越大,光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究,实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致,实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。     

基于非稳腔的非链式脉冲HF激光光束质量优化

采用正支虚共焦非稳腔对非链式脉冲HF激光谐振腔进行了优化,提高了激光光束质量。采用不同放大倍率和不同模体积直径,设计了5种不同参数的激光谐振腔。利用聚焦法测量了焦面远场光斑,采用衍射极限倍数法分析了激光光束质量变化规律,比较了不同腔参数激光脉冲能量的变化规律。实验结果表明,非稳腔放大倍率大于2.5倍情况下,可以得到约2.3倍衍射极限的激光输出。为了得到较好的实验结果,在实验所用的放电电极结构下,激光模体积直径控制在增益区截面直径的80%以内情况下得到的光束质量较好。     

TEA CO2激光器同轴非稳腔光束质量

TEA CO2激光器作为推进系统的理想新能源之一,在提高单脉冲能量的同时,为了保证远距离传输效率,必须对其光束质量提出适当要求。通过漫反射法及分光束法精确测量了1Hz下TEA CO2激光器在平-凹型稳定腔和改进的带有涡流管冷却系统的同轴非稳腔的光束发散角,在得到稳腔β=12.53的情况下,采用改进后的同轴非稳腔,β=3.28,且单脉冲能量损失很少。这一结果对继续研制激光推进系统中大体积高能TEA CO2激光器是很有帮助的。     

非稳腔激光光束质量评价的几个问题

本文讨论了研究光束质量的目的意义，认为测量光束质量的实质，是在能量守恒前提下，确定光束的传输方程。分析了虚共焦非稳腔环孔激光束的远场衍射特性，环孔衍射产生的中心亮斑比同样孔径的圆孔衍射中心亮斑细小，但强度低。环孔越窄，中心亮斑越细小，强度越低，大部分能量都分散到侧瓣上去，能量集中度下降，远场发散角增大。用能量含量百分比定义光束束宽不符合传输方程，环孔光束远场衍射的强度分布二阶矩不收敛，因此用β和Ｍ２衡量这种虚共焦非稳腔的光束质量都存在一些基本困难。顺便讨论了所谓无衍射光束和超衍射极限光束。最后也讨论了非稳腔激光光束质量评价的可能解决方法。     

CPM自滤波非稳腔YAG激光器研究

把由非谐振环和凸面全反射镜构成的自滤波非稳腔应用于撞脉冲锁模Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，改善了光束的空间质量和输出稳定性，获得发散角为２倍衍射极限，能量５０ｍＪ，脉宽１０ｐｓ的锁模脉冲，并与未加滤波小孔的ＣＰＭ非稳腔的输出性能进行实验比较。，     

激光光束质量综合评价的探讨

综述了现有的3类激光光束质量评价方法,即近场质量、远场质量和传输质量.主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数β因子、斯特列尔比、环围能量比以及M2因子等.讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性.提出了采用M2因子矩阵以表述光束的像散特性,给出了M2因子的不变量.     

非稳腔激光光束质量的评价的几个问题

本文讨论了研究光束质量的目的意义，认为测量光束质量的实质，是在能量守恒前提下，确定光束的传输方程，分析了虚共焦非稳腔环孔激光 远场衍射特性，环孔衍射产生的中心亮斑比同样孔径的圆孔衍射中心亮斑细小，但强度低。环孔越窄，中心亮斑越细小，强度越低，大部分能量都分散到侧瓣上去，能量集中度下降，远场发散角增大。     

用混合型非稳腔改善准分子激光的输出特性

通过远场光束质量测量,比较了稳定腔、平行平面腔和混合型非稳腔的输出特性。实验结果表明对于高增益的准分子激光,采用部份透射镜作耦合输出的混合型非稳腔可以使准分子激光的发散角减小到毫弧度量级。     

紧凑型1.57μmOPO激光器

设计了紧凑型1.57μmOPO激光器,以满足工程化的需要。分别采用两种非稳腔腔型的1.57μmOPO激光器,同样为Cr4+:YAG被动调Q,在7J的电能量输入下,得到输出能量6mJ、发散角3.0mrad和输出能量4mJ、发散角为3.0mrad的两种高光束质量的1.57μm人眼安全激光输出。以极其简单的结构克服了OPO激光器光束质量不好的困难。     

红外波段全固态单频激光器研究进展

红外波段的全固态单频激光器在民用和军用领域都具有重要应用价值,是全固态激光器的重要发展方向之一.概述了实现全固态单频激光器的主要技术手段和典型的工作原理,总结了1.064m,1.5m～1.6m和2m波段红外全固态单频激光器的主要研究方向和国内外研究进展,分析对比了各波段全固态单频激光器的主要实验方法的优缺点,最后对未来全固态单频激光器的发展前景进行了分析和展望.     

窄线宽半导体激光器件

分布反馈半导体激光器的线宽一般较大,难以满足光纤传感等领域的要求。根据C.H. Henry于1982年提出的半导体激光器的线宽理论,通过适当设计DFB半导体激光器的腔长、耦合系数、微分增益、光限制因子,能有效地减小激光器的线宽。同时,空间烧孔现象也可限制DFB半导体激光器的线宽,为此需要合理设计光栅结构。在此基础上,DFB激光器的线宽能达到几十千赫兹的量级。此外,采用DBR结构或者外腔结构,也可以获得相当窄的线宽。     

Invited paper: Short pulse generation in mid-IR fiber lasers

Mode-locked fiber lasers emitting short pulses of light at wavelengths of 2 μm and longer are reviewed. Rare-earth doped silica and fluoride fiber lasers operating in the mode-locked regime in the mid-IR (2–5 μm) have attracted attention due to their usefulness to spectroscopy, nonlinear optics, laser surgery, remote sensing and ranging to name a few. While silica fiber lasers are fundamentally limited to emission wavelengths below 2.2 μm, fluoride fiber lasers can reach to nearly 4 μm. The relative infancy of fluoride fibers as compared to silica fibers means the field has work to do to translate the mode-locking techniques to systems beyond 2 μm. However, with the recent demonstration of a stable, mode-locked 3 μm fiber laser, the possibility of achieving high performance 3 μm class mode-locked fiber lasers looks promising.     

全固态黄色激光器及其相关材料的研究与发展

黄色光源的广泛应用掀起了人们对LD抽运全固态黄色激光器的研究热潮。本文在参考国内外大量文献的基础上,介绍了黄色激光材料的发展现状,系统总结了全固态黄色激光器的研究和发展,重点介绍了其实现技术路线并对之进行了比较。最后分析了今后可能实现的途径,指出了发展全固态黄色激光器的当前可能性。     

光纤气体激光光源研究进展及展望(Ⅱ):基于粒子数反转

粒子数反转和受激拉曼散射是实现光纤气体激光器输出的最常见的两种基本原理。与光纤气体拉曼激光光源不同,基于粒子数反转原理的光纤气体激光器是通过气体分子振转能级的本征吸收跃迁实现激光输出。由于绝大多数气体分子的振转能级对应的激射跃迁谱线都在中红外波段,这种激光器的输出波长基本都在中红外波段。简要分析了基于粒子数反转原理的光纤气体激光器在产生中红外波段激光方面的优势,重点回顾了其发展历史与研究现状,并对下一步的发展趋势进行了展望。     

哑铃形高功率全保偏大模场掺镱锁模光纤激光器

采用基于非线性光纤环形镜的哑铃形结构搭建了全光纤全保偏掺镱锁模激光器。通过使用全保偏大模场光纤、高功率光纤器件和优化的腔结构,实现了脉冲宽度在156 ps到8.1 ns范围内可调的高功率、大能量矩形耗散孤子共振脉冲输出,在最大泵浦功率22.7 W下激光器直接输出功率达到5.5 W,脉冲能量达到0.68μJ,峰值功率为84 W。得益于全保偏光纤结构,所设计的激光器具有出色的抗干扰性和稳定性。     

On the formation of noise-like pulses in fiber ring cavity configurations

We give an overview of the current status of fiber-based noise-like pulse (NLP) research conducted over the past decade, together with presenting the newly conducted, systematic study on their temporal, spectral, and coherence characteristics in nonlinear polarization rotation (NPR)-based erbium-doped fiber ring cavity configurations. Firstly, our study includes experimental investigations on the characteristic features of NLPs both in the net anomalous dispersion regime and in the net normal dispersion regime, in comparison with coherent optical pulses that can alternatively be obtained from the same cavity configurations, i.e., with the conventional and dissipative solitons. Secondly, our study includes numerical simulations on the formation of NLPs, utilizing a simplified, scalar-field model based on the characteristic transfer function of the NPR mechanism in conjunction with the split-step Fourier algorithm, which offer a great help in exploring the interrelationship between the NLP formation and various cavity parameters, and eventually present good agreement with the experimental results. We stress that if the cavity operates with excessively high gain, i.e., higher than the levels just required for generating coherent mode-locked pulses, i.e., conventional solitons and dissipative solitons, it may trigger NLPs, depending on the characteristic transfer function of the NPR mechanism induced in the cavity. In particular, the NPR transfer function is characterized by the critical saturation power and the linear loss ratio. Finally, we also report on the applications of the fiber-based NLP sources, including supercontinuum generation in a master-oscillator power amplifier configuration seeded by a fiber-based NLP source, as one typical example. We expect that the NLP-related research area will continue to expand, and that NLP-based sources will also find more applications in the future.     

星载激光雷达发展概况

本文对近年来星载激光雷达的发展概况作了简略评述。内容包括星载激光雷达的特点、测量原理、近年进展等。对美、日、欧洲、俄罗斯等国星载激光雷达的进展情况，以及星载激光雷达中应用的各种激光器，如Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，Ｈｏ、Ｔｍ、Ｅｒ激光器，钛宝石激光器，Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ激光器等作了着重评述。     

基于REC技术的可调谐激光器模块

通过重构-等效啁啾（REC）技术实现了一种基于分布式反馈（DFB）激光器矩阵的低成本可调谐激光器模块,对该模块进行了波长调谐、稳定性以及其他性能的测试,并将特定波长的参数加以标定。模块中的相邻激光器之间的中心波长间隔均匀等距且P-I特性良好,可调谐激光器输出波长的波动小于±3 pm,光功率变化小于0.02 dBm。波长调谐范围为1536.64～1559.36 nm,在该范围内依照ITU-T的DWDM标准涵盖了60特定波长通道,通道切换时间为5～30 s。     

可调谐激光器（染料,固体）的现状及发展趋势

本文概要的介绍了可调谐激光器，主要是梁料及固体激光的国际国内现状及发展趋势综述了连续波，脉冲，特别是超短脉冲激光的现状及发展趋势讨论了染料与固体可调谐激光的优缺点。