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。     

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。     

基于四波混频效应的1.5 μm多波长单频光纤激光器（特邀）

利用笔者自主搭建的双波长单频光纤激光器作为种子,通过声光调制器以及多级光纤放大后,将激光注入至100 m长的高非线性光纤中,该光纤的零色散点在1 550 nm处。借助高非线性光纤的四波混频效应,最终在峰值功率13 W的泵浦下获得了一系列新的光谱成分,20 dB范围内共产生了46条新光谱。这些光谱跨越了1.337 THz,并且每条光谱中只包含一个纵模。由于新光谱基于四波混频效应产生,不同光谱之间不存在增益竞争等问题,因此,该激光器的多波长单频可以稳定存在,并且光谱强度接近。该多波长单频光纤激光器不仅具有线宽窄、相干性高、噪声低等优势,由于其还可以在全光纤结构下同时输出多个波长的单频激光,这使得其在波分复用光通信、光频率转换、激光雷达、微波光子学等领域具有十分重要的应用。     

Nd:GYSGG/YVO4双波长人眼安全波段内腔拉曼激光器

以Nd:GYSGG晶体为激光增益介质,a切割YVO4晶体为拉曼增益介质,利用Nd:GYSGG晶体的双波长激光运转特性实现声光调Q 1.5 m人眼安全波段双波长内腔拉曼激光器。为克服Nd:GYSGG晶体严重的热透镜效应对激光器功率的限制,实验确定其同带泵浦吸收峰位置及吸收系数,采用同带泵浦方式减轻热效应。吸收882.9 nm泵浦光功率17.1 W时,在20 kHz的脉冲重复频率下获得1.44 W的1.5 m双波长输出,转换效率8.4%,光束质量因子M2=2.4;棱镜分光测得其中1 497 nm和1 516 nm功率分别为0.55 W和0.89 W,二者脉冲宽度相近,均为15.3 ns左右。与808 nm传统泵浦相比,同带泵浦方式下激光器的输出功率及光束质量均得到明显提升。     

高功率1.48 μm国产掺磷光纤级联拉曼激光器

使用20 W/1.06 μm掺镱双包层光纤激光器作为抽运源, 抽运由300 m国产掺磷光纤和光纤光栅构成的级联拉曼谐振腔, 进行了高功率1.48 μm级联拉曼光纤激光器的实验研究。实验研究了不同反射率的输出光纤光栅对拉曼激光阈值和激光效率的影响。结果表明激光阈值随输出光纤光栅反射率的增加而减小。当使用25.7%的输出光纤光栅时, 激光器具有最大的转换效率, 在入腔抽运功率为12.1 W时, 获得了最大2.8 W/1.48 μm连续波激光输出, 相应的激光斜率效率和转换效率分别为31.3%和23.1%。通过监测1.48 μm激光的最大输出功率, 2 h内的功率波动小于5%。     

高功率金刚石激光技术研究进展（特邀）

金刚石拥有已知材料中最高的热导率、低的热膨胀系数、高度的化学惰性及优异的光学性能,使其能够在机械、光学和材料学等领域满足诸多极端条件的应用需求。近年来随着化学气相沉积制备工艺的提高,使得人造金刚石的光学品质得到快速提升,光学级的金刚石晶体因此也以其优异的拉曼和布里渊特性表现出优异的功率提升、相干性增强以及频率转换能力,并推动金刚石激光器在极大程度上克服了基于传统工作物质的粒子数反转激光器存在的热效应、以及波长和输出功率难以兼顾的难题。文中总结了高功率金刚石激光技术的研究进展,并对金刚石激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。     

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。     

高功率激光二极管抽运Nd∶YAG连续双波长激光器

通过双波长理论计算确定了双波长运转时腔镜介质膜在不同波长的最佳透射率以及激光腔内不同波长的衍射损耗,最终利用四腔镜双谐振腔结构实现了激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG激光器在1064 nm和1319 nm的双波长同时连续运转,并分析了激光腔长与双波长激光输出功率比值之间的关系以及抑制1338 nm等其他波长运转的方法。在抽运功率为500 W时,实现了平均功率超过45 W的连续激光输出,1064 nm和1319 nm单一波长连续输出功率均超过20 W。两波长输出的光束质量因子M2分别为32和39。输出功率不稳定性均小于5%。     

高功率激光二极管抽运Nd:YAG连续双波长激光器

通过双波长理论计算确定了双波长运转时腔镜介质膜在不同波长的最佳透射率以及激光腔内不同波长的衍射损耗，最终利用四腔镜双谐振腔结构实现了激光二极管（LD）侧面抽运Nd：YAG激光器在1064nm和1319nm的双波长同时连续运转，并分析了激光腔长与双波长激光输出功率比值之间的关系以及抑制1338nm等其他波长运转的方法。在抽运功率为500W时，实现了平均功率超过45W的连续激光输出，1064nm和1319nm单一波长连续输出功率均超过20W。两波长输出的光束质量因子M^2分别为32和39。输出功率不稳定性均小于5％。     

波长可切换窄线宽单频掺镱光纤激光器（特邀）

基于光纤环形激光器,设计出由三端口环形器、偏振控制器、未泵浦保偏掺镱光纤和光纤布拉格光栅组成的滤波器件作为高精度滤波器对谐振腔内的模式个数进行抑制,通过调谐偏振控制器,在保偏掺镱光纤内形成的梳状光谱和动态光栅,实现了窄线宽、单、双波长可切换单频掺镱光纤激光器。单波长运行时,在1064.37 nm处测得激光器输出线宽346 Hz,光信噪比大于50 dB,30 min内该激光器波长及功率的不稳定性均在0.01 nm和0.2 dB范围内。通过调节偏振控制器,单波长和双波长可以实现互相切换,双波长分别位于1064.156 nm和1065.236 nm。该技术为超窄线宽激光器的双波长输出提供了新的途径。     

GSA和ESA双波长泵浦2.3 μm波段Tm:YAP激光器

Tm³⁺离子³F₄能级的粒子数捕获效应是影响2.3μm掺铥激光器高效运转的重要因素。报道了基态吸收（GSA,³H₆→³H₄）和激发态吸收（ESA,³F₄→³H₄）双波长泵浦2.3μm波段Tm∶YAP激光器。使用785 nm（GSA）和1470 nm（ESA）双波长泵浦方案能够精准减少³F₄能级的粒子数,有效增加³H₄能级粒子数布居。在双波长泵浦沿a轴切割的Tm∶YAP晶体中,使用透过率T=1.5%的输出镜,2274 nm和2383 nm双波长激光最大输出功率为2.28 W,相比于单波长泵浦方案提高了65.2%。使用T=2.8%输出镜,2383 nm激光的最大输出功率为942 mW,较单波长泵浦方案提高了84.3%。通过采用特殊镀膜的输出镜,进一步实现了2446 ...     

1318.8nm /1338nm同时振荡双波长Nd∶YAG激光器

通过双波长激光理论计算激光振荡的阈值条件,抑制强线1064nm振荡,成功实现了 1318. 8nm /1338nm Nd∶YAG同时双波长激光准连续输出,当抽运功率为2015W时,双波长激光总平均输出功率为101W,电2光转换效率为5. 01% ,斜率效率为7. 05% ,激光输出功率不稳定度≤ ±5%。双波长激光中心波长分别在1318. 8nm、1338. 2nm处,谱线宽度( FWHM)分别为0. 407nm、0. 376nm。     

多波长激光器用做拉曼泵浦的初步研究

借助简化的拉曼光纤放大器数学模型,利用平均功率法和打靶法分别计算出了不同参数下多波长泵浦的拉曼增益。在对增益图分析的基础上,可以得到多波长激光器作为拉曼泵浦,它的三个典型参数(波长间隔、初始功率和光波个数)中的任一参数的变化都会引起拉曼增益的波动,并且为了达到增益均衡的目的,波长间隔不能太小、光波个数不易太少以及不能片面追求高初始功率。与多泵浦系统相比,它需要优化的参数大为减少,运算速度提高,并用一个泵浦源就能满足需求,降低了成本,具有发展的潜力。     

多波长固体自拉曼激光器的激光晶体热破裂研究

基于小型化多波长选择输出的Nd∶YVO4固体自拉曼激光器,理论分析了其激光晶体内的热应力分布,得出热破裂易发生的位置,与实验结果吻合。搭建实验平台研究了激光晶体热破裂对激光器各个波长激光输出功率的影响。实验结果表明,热裂前后1 064nm基频光阈值及输出功率变化不大,而532、559及588nm激光阈值分别由0.2W升至0.43W、0.3W升至1.5W和0.3W升至1.5W,最大输出功率分别由560mW降至131mW、600mW降至50mW及200mW降至26mW。     

1318.8nm /1338nm同时振荡双波长Nd∶YAG激光器

通过双波长激光理论计算激光振荡的阈值条件,抑制强线 1064nm振荡,成功实现了1318. 8nm/1338nmNd∶YAG同时双波长激光准连续输出,当抽运功率为 2015W时,双波长激光总平均输出功率为 101W,电 光转换效率为 5. 01%,斜率效率为 7. 05%,激光输出功率不稳定度≤±5%。双波长激光中心波长分别在 1318. 8nm、1338. 2nm处,谱线宽度 (FWHM)分别为 0. 407nm、0. 376nm。     

1318.8 nm/1338 nm同时振荡双波长Nd:YAG激光器

通过双波长激光理论计算激光振荡的阈值条件,抑制强线1064nm振荡,成功实现了1318.8nm/1338nm NdYAG同时双波长激光准连续输出,当抽运功率为2015W时,双波长激光总平均输出功率为101W,电-光转换效率为5.01%,斜率效率为7.05%,激光输出功率不稳定度≤±5%.双波长激光中心波长分别在1318.8nm、1338.2nm处,谱线宽度(FWHM)分别为0.407nm、0.376nm.     

双波长金蒸气激光器的研究

研究了放电管尺寸为φ28×980 mm的金蒸气激光器627.8 nm和312.2 nm波长的受激发射.应用新型谐振腔,可以同时获得红光和紫外两个波长的激光,当红光的激光输出为2.3 W时,紫外312.2 nm平均输出功率为300 mW,输出光束直径为28 mm,两个波长激光的发散度为3 mrad.