1.5μm波段多波长Er:Yb:YAl_3(BO_3)_4激光器

采用熔盐法获得了Yb3+和Er3+离子掺杂浓度分别为25和1.1at.%的YAl3(BO3)4晶体。利用970nm半导体激光器作为泵浦源,通过调节其准连续运转的占空比实现了增益介质在不同晶体温度下的激光运转,并分析了不同Er:Yb:YAl3(BO3)4晶体温度对1.5μm波段输出波长的影响。在端面泵浦的平-凹腔中,分别实现了1600、1550、1540、1520nm4种波长的激光运转,其斜率效率分别为21%、6%、17%、15%。当吸收泵浦功率为15.7W时,这4种激光波长的最大准连续输出功率分别达到2.4,0.64,1.5和1.2W。这种输出波长的温度效应有可能成为一种获取1.5μm波段特定应用波长激光的方法。     

一种小型铒/镱双掺光纤放大器增益特性研究

研究了一种小型铒/镱双掺光纤放大器的增益特性。仅用长度为4.2m的Er/Yb双掺光纤作为增益介质,以1064nm Nd∶YAG固体激光器作泵浦源,获得了1530~1560nm区间的30nm(±1dB)平坦增益谱宽。对于1550nm的信号光,泵浦功率为100mW时,小信号增益为27.95dB,饱和输出功率为8.36dBm。     

激光差频技术实现高平均功率3.8 μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和"8字腔"锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。     

L波段可调谐Er/Yb共掺环形腔光纤激光器

报道了一种工作在L波段波长可调的环形腔Er／Yb共掺双包层光纤激光器。利用两段高双折射光纤和两个偏振控制器组成的环形镜作波长选择器件，通过调整环形镜中偏振控制器的状态来改变环形镜对不同波长的反射率以实现某波长的激光输出，使波长调节范围达到60nm，不同波长处激光输出功率的起伏小于0．7dB；采用较长的Er／Yb共掺双包层光纤(EYDF)作增益介质，利用6个976nm激光二极管同时抽运前段Er／Yb共掺双包层光纤所产生的放大自发辐射谱作为二次抽运源，对腔内未被抽运的一段Er／Yb共掺双包层光纤进行抽运，使增益谱移到L波段，实现了L波段可调谐激光器的稳定输出。在最大抽运功率为3594．5mW时，测得抽运入纤功率为2737．37mW，得到最大输出功率300mW，斜率效率为11％的激光输出，所形成激光光谱的3dB带宽为1．8nm，边模抑制比大于38dB。     

泵浦线宽和波长飘移对全固态Tm激光器性能的影响

为了研究泵浦带宽和波长飘移对全固态激光器的影响,进行了光谱分析和热效应分析,该分析是在准三能级Tm:YAG激光器上进行的。提出光谱模型和晶体热模型,用来研究不同泵浦带宽下Tm激光器的效率和热效应。在Tm激光实验中,结构紧凑、高效率的键合Tm激光器得到验证,中心波长输出在2 013.2 nm。这一激光器的泵浦源是0.1 nm窄线宽的光纤耦合激光二极管,其输出波长是784.9 nm。最大输出功率为7.96 W,斜率效率为62.5%,光-光转换效率为53.3%。当耦合透过率为3%时,激光功率从1.87 W增大到14.93 W,激光波长从2 013.25~2 014.53 nm飘移。当耦合透过率为5%时,输出波长从2 013.91 nm飘移到2 014.26 nm。尽管晶体的最高温度会稍有上升,但0.1 nm窄带宽泵浦可以有效提高激发效率,因此具有更高的激光效率。通过综合考虑泵浦带宽和波长飘移以及增益介质的光谱分布,该研究可以扩展到其他固体激光器来选择泵浦源,有助于实现高效的激光系统。     

Er3＋-Yb3＋共掺杂环形腔光纤激光器

运用Er3 -Yb3 共掺杂光纤作为激光增益介质，采用1．064μm的Nd：YAG激光器作为泵浦源，实现了2m和1m长环形腔光纤激光器运转。输出波长1．53μm，输出功率分别为7．8mW和6．2mW，斜率效率分别达到了6．4％和5．2％。     

工作在L-波段的可调谐环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种波长调谐范围达 4 5nm的L 波段环形腔掺铒光纤激光器。利用偏振调谐的方法 ,可以使该激光器的工作波长在 15 6 0nm到 16 0 5nm范围内调谐 ,调谐范围几乎覆盖了整个L 波段。环形腔内用两段铒光纤作为增益介质 ,采用二次抽运方式 ,由一 980nm激光器抽运其中一段铒光纤产生的放大自发辐射作二次抽运源 ,再对腔内的两段铒光纤进行抽运 ,使它们的增益谱位移到L 波段 ,获得稳定的激光输出。实验中还对环形腔输出耦合器的输出耦合比对激光功率的影响作了研究     

基于Sagnac环镜的多波长线性腔掺铥光纤激光器(特邀)

研究了一种基于光纤Sagnac环镜的多波长线性腔掺铥光纤激光器.该激光器采用1.5 m长的双包层掺铥光纤为增益介质,793 nm激光二极管为泵浦源,光纤Sagnac环镜和光纤环形镜构成激光器谐振腔.通过增加泵浦功率和调节偏振控制器,在1949～1976 nm的光谱范围内实现了1～7个波长的激光输出,输出功率达毫瓦量级,光信噪比达到40～50 dB.     

激光二极管泵浦Yb:YAG激光器

通过对Yb:YAG晶体中Yb3 粒子的吸收谱的分析和讨论,认识到Yb:YAG晶体作为LD泵浦固体激光器的激活介质,有着其它晶体所没有的优点:能级结构简单.在此基础之上,设计了一套LD端面泵浦Yb:YAG激光器.在泵浦光强为25 W时,获得了6.09W的1030 nm稳定的连续激光输出,光光转换效率为24.3%,斜效率为31.6%.     

由高双折射光纤环镜构成的可变波长输出的L-波段掺铒光纤激光器

报道了一种结构简单的可变波长输出的L 波段线型腔掺铒光纤激光器。其中的波长选择器件为一包括两段高双折射光纤在内的光纤环镜 ,通过调整环镜内偏振控制器的状态可以改变环镜对不同波长的反射率以获得可变波长输出的效果。线型腔内用 980nm激光抽运铒光纤产生的ASE作二次抽运源 ,使腔内铒光纤的增益谱由C 波段位移到L 波段。实验中观察到波长在 1 5 83～ 1 6 0 0nm范围内可变的稳定激光输出 ,波长调谐范围为 1 7nm     

LD泵浦的1.3at.%Er3+: CaF2中红外高功率固体激光器（特邀）

3 μm波段激光是高精度外科手术的理想光源,也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源。LD直接泵浦Er3+掺杂晶体是获得2.7~3 μm波段中红外激光的有效技术途径,具有成本低、结构紧凑简单等优点。由于Er3+ 2.8 μm激光下能级阻塞问题,一般需要高浓度掺杂,但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收,增强了激光晶体的热效应,从而阻碍了激光功率的提升。低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成“团簇”,将低浓度Er3+掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质。笔者课题组使用温度梯度法成功生长了低浓度掺杂1.3at.%Er3+: CaF₂激光晶体,利用LD直接泵浦获得了2.2 W的中红外激光输出,这是目前利用LD端面泵浦同类晶体中的最高中红外激光输出功率。同时,文中还对上转换泵浦方式下该晶体的2.8 μm激光特性进行了研究。实验结果表明,低浓度掺杂的1.3at.%Er3+: CaF₂晶体是一类具有产业化前景的中红外激光材料,有望推动长波中红外激光器向着结构紧凑、成本低的方向发展。     

Cr,Yb∶YAG微片的自调Q激光特性

用连续钛宝石激光器作为抽运源 ,在室温下实现了Cr ,Yb∶YAG晶体的自调 Q 激光输出。实验过程中 ,获得了在 1 0 3μm平均功率为 35mW和脉宽 (FWHM )为 0 4μs的自调 Q激光。实验表明Cr,Yb∶YAG晶体确实把Cr4 +离子的可饱和吸收特性和Yb3 +的激光增益特性结合到了一起 ,实现了自调Q激光输出 ,使Cr,Yb∶YAG晶体成为一种新型的全固化自调Q激光晶体。     

激光相干合成的研究进展:2011—2020

本文回顾了过去10年激光相干合成领域取得的重要进展,总结了可合成激光模块性能提升的标志性成果,梳理了相干合成使能技术取得的重要突破,展示了不同类型激光相干合成取得的成果及其多样化应用,并对激光相干合成领域的发展进行了展望。     

激光二极管抽运的高光束质量的Yb

演示了激光二极管(LD)端面抽运Yb∶YAG薄片固体激光器,抽运源是美国相干公司(COHERENT)光纤耦合输出半导体激光器,光纤输出芯径为800 μm,在940 nm处最大输出功率为13.56 W,由于光纤输出芯径较大,不利于抽运光和振荡光的模式匹配,为了得到较小的抽运光斑,采用了焦距比为30∶12的耦合透镜组压缩入射到晶体端面的抽运光光腰半径,晶体为原子掺杂浓度8 at.-%,几何尺寸为φ7 mm×1.6 mm国产Yb∶YAG晶体,整个实验装置采用温差电致冷(TEC)和循环水冷却方式,实验中得到了3.06 W的连续激光输出,激光器的斜率效率为33.1%,测得M2因子在x和y方向分别为1.54和1.73,具有良好的光束质量。     

端抽运DPL中抽运光与谐振腔同轴特性

在端抽运圆棒二极管抽运固体激光器(DPL)中,引入偏离因子来描述抽运光轴线和激光晶体间的同轴程度;并将偏离因子对模式增益和光束质量的影响做了理论分析和模拟,并以光纤耦合半导体激光器端面抽运圆棒Nd:YAG固体激光器进行了相应实验。理论与实验结果表明,偏离因子越小,则低阶模模式增益越大,在模式竞争中占据优势,输出激光的光束质量越好。要获得高增益和光束质量较好的低阶模输出,除了保证恰当的谐振腔结构外,控制抽运光与激光晶体同轴程度也是一个重要的手段。     

A high-gain, high-output saturation power erbium-doped fiberamplifier pumped at 532 nm

An erbium-doped fiber amplifier with a high small-signal gain of 42 dB at the gain peak of 1536.4 nm, a pumping efficiency of 1.6 dB/mW, and an output saturation power of 10 dBm is obtained with a pump power of 60 mW at 532 nm using the second harmonic of a Nd:YAG laser as the pump source. These experimental results indicate that diode-laser-pumped mini-Nd:YAG lasers with intracavity frequency-doubling have an output power at 532 nm of 100-150 mW that can be of great interest for practical system applications using high-gain, high-output-power erbium-doped fiber amplifiers     

溶胶-凝胶和聚合物固体激光染料的特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)和聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基质,Pyrromethene-567(PM567)为增益介质,调Q倍频Nd:YAG激光为抽运源,实现了宽带固体染料脉冲激光输出。溶胶-凝胶基质和聚合物基质输出谱线中心分别为560nm和561nm,半峰全宽(FWHM)分别为9nm和8nm;采用透过率为50%的输出镜,激光斜率效率分别为43%和26.3%,最高输出能量分别为13mJ和99mJ。     

光纤激光器的相干输出

研究了两路光纤激光的相位锁定和相干输出, 用融锥光纤耦合器实现了两路高掺铒光纤激光之间的相互耦合。提出了在激光器高反射率前腔镜的前面加融锥光纤耦合器的方法构成简单的共振腔, 从而实现两路光纤激光的相干叠加。开展了基于融锥光纤耦合器互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验, 成功实现了两路光纤激光器的注入锁定, 观察到了波长锁定（中心波长稳定在1549.8 nm, 线宽为0.08 nm）、远场干涉条纹和线宽压缩现象。分析了单个激光器和激光器阵列的斜率效率, 当反射率为70%, 抽运功率均为145 mW时, 获得最大合成功率为127 mW。     

结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器

报道了一种腔体结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器的激光输出特性。用976nm半导体激光器作为泵浦源,采用偏振不灵敏型光纤隔离器(P-InsensitiveISO,环形腔内分别采用和不采用光纤偏振控制器),产生了最大功率为0.94mW和0.33mW,波长分别为1.5581μm,1.536μm稳定的激光输出。     

Er3+:Yb3+:GdAl3(BO3)4晶体1.5～1.6 μm波段激光性能

采用熔盐法获得了Yb3 和Er3 离子原子数分数分别为20%和1.1%的GdAl3(BO3)4(简称GAB)晶体.在平-凹谐振腔中,利用0.97μm波长光纤耦合准连续(CW)半导体激光端面抽运0.7 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得斜率效率为20%,最高功率为1.75 W的1.5~1.6μm波段激光输出.输出激光波长随吸收抽运功率和输出镜透过率发生变化.当输出镜透过率为1.5%时,随着吸收抽运功率的增加,不仅起振的纵模带增加并且输出功率逐渐从1.60μm的纵模带中转移到1.55μm的纵模带中.而当吸收抽运功率为13.6 W时,随着输出镜透过率的增加,输出激光波长从1.60μm转移到1.52μm.结果表明Er3 和Yb3 双掺的GAB晶体是一种优秀的1.5~1.6μm波段激光材料.