国产金刚石实现峰值功率MW的拉曼激光输出

<正>金刚石晶体作为自然界最坚硬的物质,不但其化学性质稳定,且具有极宽的光谱透过范围(>0.23μm)、超高的热导率(>2000 W·m^-1·K^-1)和低热膨胀系数(～1.1×10^-6 K^-1)等优异的光学性能和热物性。结合金刚石晶体高的拉曼增益系数(～10 cm/GW@1μm)和大的拉曼频移(1332.3 cm^-1)等突出的非线性光学特性,金刚石晶体在产生高功率特殊波长激光方面具有巨大的优势。     

基于国产光纤的多级级联分布式侧面抽运光纤振荡器实现强拉曼抑制的3 kW量级功率输出

正高功率光纤振荡器因具有结构简单、性能稳定、成本低等优点而备受关注。2017年国防科技大学利用自主研发的分布式侧面耦合包层抽运光纤,实现了多级级联分布式侧面抽运光纤振荡器的3kW量级功率输出,其受激拉曼抑制超过52dB,验证了多级级联分布式抽运方案在拉曼抑制方面的优势。实验结构示意图及实验结果如图1所示,图1(b)插图为分布式侧面耦合包层抽运光纤横截面示意图。     

分布反馈谐振腔拉曼自由电子激光振荡器获得成功

中国科学院上海光机所王明常副研究员的自由电子激光器课题组,首次研制出具有分布反馈谐振腔的拉曼自由电子激光振荡器。该谐振腔满足布拉格条件成为分布反馈腔,取代传统的激光器反射镜,解决了反射镜阻挡电子束同轴通过和大功率激光损伤两个关键技术问题。     

三波长光纤拉曼放大器中的级联受激布里渊散射

在背向抽运的光纤拉曼放大器(FRA)中,能够观察到级联的受激布里渊散射(SBS)。在SBS实验中,采用最大输出功率为3000 mW的三波长光纤拉曼激光器作为拉曼抽运源,25 km单模光纤(SMF)作为布里渊增益和拉曼增益介质,功率为3 dBm的外腔式激光器(ECL)作为布里渊抽运源。在实验中观察到的前、后向级联SBS的最高级数分别为156条和89条,前、后向SBS相邻级次光谱之间的频移分别为11 GHz和22 GHz,即它们波长间隔分别为0.085 nm和0.166 nm,光谱带宽分别为13.580 nm和14.812 nm。与前向传输相比,后向输出的平坦性要好。与单波长FRA相比,用三波长拉曼激光器作为抽运源更容易得到平坦性好和阶数更多的级联SBS。     

金刚石布里渊激光器实现4倍线宽窄化

布里渊激光器是实现高相干、低噪声激光输出的重要技术路径,其中空间结构布里渊激光器被证实可以产生高功率的单频激光辐射。然而,不同于被广泛研究的导波结构布里渊激光器,目前针对自由空间运转布里渊激光器的线宽特性还尚无报道。笔者课题组在国家和省级自然科学基金和国防预研基金资助下,以金刚石晶体作为增益介质,围绕自由空间结构布里渊激光的产生、参数调控和性能优化开展了系列的研究,并在近日成功验证了其实现线宽窄化输出的可行性。该研究对推动高功率高相干激光光源的发展具有重要的指导意义。     

全光纤振荡器实现2.5kW单模输出

正高功率光纤激光器在工业加工、材料处理等领域有着诸多应用,得到国内外研究机构的广泛关注。目前,高功率光纤激光器主要有两种结构,一种是直接振荡器结构,一种是主振荡功率放大结构。采用振荡器结构的光纤激光器具有结构简单、稳定性好、成本低廉等优点,是目前中低功率激光器市场使用较多的一类方案。2013年,国防科学技术大学基于单端抽运结构实现了输出功率1kW的全光纤振荡器     

级联拉曼光纤激光器

拉曼光纤激光器是一种基于受激拉曼散射(ＳＢＳ)效应的新型激光器件 ,在光通信、光传感等领域具有广泛的用途。我们研制了一台级联拉曼光纤激光器 ,在 1175ｎｍ波长附近获得了二级Ｓｔｏｋｅｓ输出。实验装置采用镶嵌式线性级联结构 ,由工作波长为 1117ｎｍ和 1175ｎｍ的两对反射式光纤Ｂｒａｇｇ光栅 (ＦＢＧ)与长 1ｋｍ的单模阶跃型锗硅光纤构成二级级联拉曼腔。除作为 1175ｎｍ激光输出耦合器的ＦＢＧ反射率为 15%之外 ,其余三个ＦＢＧ对相应波长均有 99%的高反射。为减小输出光中的抽运光成分 ,在输出端加入了一个工作波长为 10 60ｎｍ…     

级联拉曼光纤激光器

只要具备合适的泵源，拉曼光纤激光器可以在很大的波长范围获得激光输出，并可进行宽带调谐。本文从结构、原理和工作特性范围方面对三类级联拉曼光纤激光器的最新进展进行了系统的概述，并指出了其发展趋势。     

基于国产光纤的多级级联分布式侧面抽运光纤振荡器实现2kW的功率输出

<正>高功率光纤振荡器因性能稳定、便携性好、成本低等优点,受到广泛关注。2016年,国防科学技术大学利用自主研发的分布式侧面耦合包层抽运光纤,实现了多级级联分布式侧面抽运光纤振荡器2kW量级的功率输出,并通过引入末级反向抽运方案,实现了对输出端残余抽运光的良好抑制。实验装置示意图如图1(a)所示。该激光器为一个全光纤振荡器,振荡器增益光纤由三段长度分别为10,10,5m的分布式侧面耦合包层抽运光纤级联而成,信号纤芯、信号光纤内包层、抽运光纤的直径分别为25,250,250μm。振荡器采用末级     

光参量振荡器和光参量放大器实现窄谱宽中红外激光输出

高增益和抽运光谱宽等因素会使光参量振荡器输出的参量光谱线大幅展宽。通常在腔内插入标准具、光栅等元件以控制谱宽,但会引入损耗,导致激光器输出阈值增大,转换效率和输出功率降低。报道了一种不使用任何谱宽压缩元件获得窄谱宽高功率中红外激光输出的方案。该方案将窄谱宽和高功率分离,分别获取。搭建了1.064μmNd…YAG主振荡功率放大结构的窄谱宽抽运源。通过调节光参量振荡器中PPMgLN晶体内的抽运光功率和光斑直径,实现晶体内增益强度的控制,从而有效控制中红外激光谱宽。在光参量振荡器中,当抽运光功率约为3倍阈值时,获得了0.7 W、谱宽小于1.12nm的2.9μm种子光,再通过两级光参量放大器后,最终获得6.27W、光光转换效率15.7%的2.9μm激光输出,谱宽基本保持不变。     

光子晶体光纤振荡器直接输出10W飞秒激光

天津大学超快激光研究室利用非线性偏振旋转锁模实现了大模场面积光子晶体光纤的高功率输出,该振荡级在49 MHz的重复频率下获得了平均功率10 W的稳定锁模输出。     

输出平均功率大于100W的脉冲绿光激光振荡器

在一台电－光调Q、平均输出功率200W（重复率2．5kHz，脉冲能量80mJ，脉宽25ns）二极管抽运的Nd:YAG板条状激光振荡器上获得约100W倍频激光。其中的Q开关是一个补偿式z轴传播的LiNbO3电光调制器，倍频晶体是一块KTP薄板。另外，描述了运转在平均功率约250W、脉宽26ns时，Q开关的工作特性。     

窄线宽光纤振荡器输出近红外宽带超连续谱激光

超连续谱光源因同时具有普通光源（自发辐射光）的宽光谱特性和单色激光的高空间相干性、 高亮度等特征被广泛应用于光谱学、生物医学、环境科学以及光电对抗等领域。在多种非线性效应（调制不稳定性、自相位调制、交叉相位调制、四波混频、孤子自频移和受激拉曼散射等）和色散的综合影响下,入射到非线性介质中的激光光谱会得到极大展宽。根据这一机理,通常利用脉冲激光注入光纤放大器或者光子晶体光纤产生超连续谱。但是,光纤放大器产生超连续谱的功率阈值较高且输出光谱平坦度相对较差;而光子晶体光纤的切割和熔接也给后者的实现带来了挑战。     

双向级联泵浦部分掺杂光纤实现近8 kW高光束质量激光输出

<正>近年来,级联泵浦方案由于泵浦亮度高、量子亏损小、热管理方便等优势,成为了实现高功率光纤激光输出的重要技术手段。当前常用的级联泵浦源工作波长多为1018 nm,由于掺镱光纤在该波长处的吸收较弱,往往需要使用较长的光纤以实现充分的泵浦吸收,而长光纤导致激光器的受激拉曼散射阈值较低,限制了功率的进一步提升。2021年,国防科技大学报道了基于前向级联泵浦的部分掺杂光纤(confined-doped fiber, CDF)激光放大器并实现了7 kW的高光束质量激光输出,     

级联拉曼光纤激光器研究进展

稀土掺杂光纤激光器因受限于稀土元素的发射截面,只能在特定波长范围输出激光。理论上级联拉曼光纤激光器只要有合适的泵浦源和适当的谐振腔,即可输出任意波长斯托克斯光。以1064nm掺镱光纤激光器作泵浦源为例,以锗硅光纤为拉曼增益媒质,目前报道的级联拉曼光纤激光器输出的斯托克斯光波长范围为1120~2200nm。由于增益光纤具有很宽的拉曼增益谱,级联拉曼光纤激光器可进行宽带调谐,也可同时输出多个波长。级联拉曼光纤激光器不仅用于光通信上拉曼光纤放大器和远程泵浦掺铒光纤放大器的泵浦源,也可广泛用于超连续波产生、光传感、光成像等领域。对近几年来级联拉曼光纤激光器在理论设计基础、单、多波长级联拉曼光纤激光器等方面获得的取得的最新进展进行了概述。     

利用双光学参量振荡器结构输出4.3μm激光方案

鉴于中红外激光的重要应用价值,提出了分别用2.1 μm和2.7 μm激光泵浦ZnGeO2(ZGP)光学参数振荡器(OPO),采用不同相位匹配方式输出4.3 μm的激光方案,计算并比较了匹配角、走离角、有效非线性系数、泵浦光的允许线宽、允许发散角、参量输出光的线宽以及ZGP对泵浦光的吸收系数等,确定最佳方案为利用1.06...     

双包层光纤激光实现20 W激光输出

高功率双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型固体激光器件 ,它具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点 ,同常规的体积庞大的气体激光器和固体激光器相比 ,均占有明显的优势 ,已逐渐发展成为高精度激光加工、激光雷达系统、空间技术、激光医学等领域中的重要候选者。最近 ,我们在原 4 .9W双包层光纤激光器研究的基础上 ,通过研究抽运源半导体激光器 (LD)的光谱特性对光纤激光输出特性的影响 ,改用中心波长约在 975nm的LD替代原 915nm的LD。通过不同抽运输出对耦合吸收效率影响的研究 ,改用准直输出的功率LD替代光纤耦合输出…     

高功率铜蒸气激光器的新进展──铜激光振荡器获得85W激光输出

高功率铜蒸气激光器的新进展──铜激光振荡器获得８５Ｗ激光输出国家八·五攻关激光分离同位素项目中的铜蒸气激光专题组在他们研制的放电管直径６．５ｃｍ，极间距２００ｃｍ的铜蒸气激光振荡器上得到平均功率８５Ｗ的黄光（５７８．２ｎｍ）和绿光（５１０．６ｎｍ）双...