可调谐声光调Q CO2激光器

摘要：利用调Q脉冲激光器速率方程计算了自行设计的声光调Q小型CO2激光器的主要技术参数,分析了影响声光调Q CO2激光器输出的主要因素,提出了优化设计的途径和方法,实验结果与理论计算基本一致。经优化设计的激光器脉冲重复频率达1Hz～50kHz, 1kHz时在获得脉宽180ns,峰值功率4062w的激光输出,并利用光栅实现了激光输出波长的连续调谐,波长调谐范围9.2μm～10.8μm,该激光器在激光测距、环境探测及空间通讯等领域具有广泛的用途。     

声光调QCO_2激光器

为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调Q CO2激光器.针对影响声光调Q CO2激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调Q CO2激光器优化设计的方法,并进行了验证实验.激光器脉冲重复频率为1 Hz～50 kHz, 在1 kHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180 ns,峰值功率为4 062 W,与理论计算基本一致.结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计,可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出.     

可调谐锁模光纤激光器泵浦的超连续谱光源

为了实现平坦度更好、光谱覆盖可见光波段的超连续谱激光输出,研究了泵浦波长可调谐的全光纤结构超连续谱光纤激光器。设计搭建了一台非线性偏振旋转锁模脉冲光纤激光器,实现了9种中心波长的耗散孤子皮秒脉冲输出,波长调谐范围为1 041~1 076nm;以它作为种子源进行了两级功率放大,并泵浦10m长的光子晶体光纤,在泵浦激光功率为500mW时,得到9种输出光谱特性不同的超连续谱激光,得到当泵浦激光中心波长为1 050nm时,更利于实现光谱范围更宽、平坦度更好、可见光分量更多的超连续谱激光输出。为进一步拓宽超连续谱激光的光谱范围、提升光谱平坦度,将泵浦激光功率提升至1.45 W,最终实现了输出功率为600mW、短波边界为470nm、600~1 700nm内10dB光谱宽度为1 053nm的超连续谱激光输出。     

超连续谱激光-白炽灯的光谱宽度激光的亮度

光纤激光技术现已普遍应胴于材料加工领域,在打标、切割、焊接和钻孔等应用方面都表现出了传统激光器系统无法媲美的优越性能。实际上除了材料加工方面的应用．光纤激光技术以其独特的性能在其它方面也有优异的表现．例如超连续谱激光,虽然在光纤激光出现之前获得超连续谱激光的技术就已经存在,但光纤激光技术,尤其是光子晶体光纤的出现对超连续谱激光的发展具有极大的促进作用。     

光子晶体光纤中超连续谱宽与波长关系的研究

采用分步傅里叶方法模拟了激光脉冲在光子晶体光纤中超连续谱的产生和非线性传输。计算和分析了初始光脉冲的峰值功率和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响,另外,还发现了初始光脉冲的不同波长对超连续谱的频谱宽度也有直接影响。     

超连续谱激光器原理及应用研究

超连续谱激光器具有光谱范围大、亮度高、空间相干性好等优异特性,近些年来不断发展,在生物医学成像、高光谱激光雷达等领域得到了广泛应用,发展过程中也遇到了输出功率提升等问题。基于此,本文将介绍超连续谱激光器的工作原理和应用,并对其发展趋势和问题进行研究分析总结。     

声光调QYAG激光修整超硬磨料砂轮数字测控系统

设计了一套以MSP430F1611芯片为微处理器的在线检测、控制激光烧蚀超硬磨料砂轮的闲环控制电路系统。该装置以连续激光作为测量光源，以采用激光三角测量法探测到的待修整砂轮的形貌信号作为控制输入信号，通过MSP430F1611芯片进行数据处理，输出脉冲控制声光调QYAG激光巨脉冲的发射，以便达到较理想的修整精度。     

2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。     

基于Yb∶YAG/Cr~(4+)∶YAG/YAG键合晶体的被动调Q激光器

为了研究键合晶体在被动调Q激光器上的应用优势,采用Yb∶YAG/Cr~(4+)∶YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器,获得了高效的1 030nm和515nm脉冲激光。实验研究了泵浦功率和初始透过率T0对各项激光性能的影响,结果在T0=95%时得到了平均功率为1.97 W的1 030nm激光,对应33%的斜效率,而当T0=85%时输出的1 030nm脉冲峰值功率高达87kW,脉冲宽度低至3.14ns。另外在与LBO的倍频实验中,用T0=90%的键合晶体获得了较高的绿光输出功率634mW,对应11.2%的斜效率和15ns的脉冲宽度。最后还研究了光谱的红移和输出镜的漏光现象,找出进一步提高绿光功率的方法。     

基于光子晶体光纤的轨道角动量模式的产生

为了让光纤中产生轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式更加集成化,提出了一种利用光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)产生轨道角动量模式的方法。通过设计特殊的PCF,使其本征模的奇偶模传输速度不同,在传输一段距离后形成π/2相位差,从而产生OAM模式。该PCF由中心空气孔、二氧化硅环形层和外包层构成,其中外包层由两层圆形空气孔组成,每层圆的数目为2n+2个,对应产生n阶OAM模式。采用有限元法对所设计光纤进行了三维数值仿真分析,成功产生了+2、+3、+4、+5阶OAM模式。该PCF产生OAM模式的方法,满足了未来光纤通信系统集成化、小型化的趋势,在全光纤模分复用系统中有着潜在的应用前景。     

Two‐frequency CARS imaging by switching fiber laser excitation

To fully exploit the power of coherent Raman imaging, techniques are needed to image more than one vibrational frequency simultaneously. We describe a method for switching between two vibrational frequencies based on a single fiber‐laser source. Stokes pulses were generated by soliton self‐frequency shifting in a photonic crystal fiber. Pump and Stokes pulses were stretched to enhance vibrational resolution by spectral focusing. Stokes pulses were switched between two wavelengths on the millisecond time scale by a liquid‐crystal retarder. Proof‐of‐principle is demonstrated by coherent anti‐Stokes Raman imaging of polystyrene beads embedded in a poly(methyl methacrylate) (PMMA) matrix. The Stokes shift was switched between 3,050 cm^?1, where polystyrene has a Raman transition, and 2,950 cm^?1, where both polystyrene and PMMA have Raman resonances. The method can be extended to multiple vibrational modes.     

Optical coatings for fiber lasers

1Introduction HighPowerFiberLasers(HPFLs)and HighPowerFiberAmplifers(HPFAs)promise anumberofbenefitsintermsoftheirhighopti calefficiency,degreeofintegration,beamquali ty,reliability,spatialcompactnessandthermal management.Thesebenefitsaredrivingtherap idadoptionofHPFLsinanincreasinglywide rangeofapplicationsandpowerlevelsranging fromafewWatts,forexampleinanalyticalap plications,tohigh power>1kWmaterialpro cessing(machiningandwelding)applications.Insilica,neodymium(Nd3+),ytterbium(Yb3+…     

Use of a white light supercontinuum laser for confocal interference-reflection microscopy

Shortly after its development, the white light supercontinuum laser was applied to confocal scanning microscopy as a more versatile substitute for the multiple monochromatic lasers normally used for the excitation of fluorescence. This light source is now available coupled to commercial confocal fluorescence microscopes. We have evaluated a supercontinuum laser as a source for a different purpose: confocal interferometric imaging of living cells and artificial models by interference reflection. We used light in the range 460-700 nm where this source provides a reasonably flat spectrum, and obtained images free from fringe artefacts caused by the longer coherence length of conventional lasers. We have also obtained images of cytoskeletal detail that is difficult to see with a monochromatic laser.     

高非线性光子晶体光纤中布拉格光栅的制作

采用相位掩模版法实验研究了高非线性掺锗光子晶体光纤中布拉格光栅的制作。实验中采用的光子晶体光纤的非线性系数约为12 W^－1km^－1,模场直径约为2.4 mm。 分析了布拉格光栅的反射率随着曝光脉冲数的变化,随着曝光脉冲数的增加其反射率逐渐达到饱和,继续增加曝光量发射率开始下降。实验验证了可以在高非线性光子晶体中写入布拉格光栅,得到光栅的反射率为44.4%,这对于研究光纤布拉格光栅的非线性效应和应用具有重要意义。讨论了影响布拉格光栅写入效率的因素。     

迈氏腔光纤激光器的相干合成

为获得高功率和高亮度光纤激光输出,设计了利用一块45°半透半反分束镜作为干涉元件,构建迈氏腔结构,使两路光纤激光器在输出端相干相长,从而实现相干合成输出的方案.从理论上分析了此方案的锁相机理,并在实验中成功实现了两路光纤激光器的相位锁定,使合成输出激光在自由空间传播,获得了功率约为360 mW的相干合成激光输出,功率合成效率约为73%,合成输出后的激光束在轴上光强获得了大幅度提高.本方案结构简单,利用了光纤耦合器干涉锁相的原理,但却避免了光纤耦合器承受功率低的缺点,所有元件均可承受高功率,因此可实现更高功率的相干合成激光输出,是一种有前途的高功率光纤激光器相干合成方案.     

光子晶体光纤端面研磨损伤的分析

对光子晶体光纤的端面研磨过程进行研究,讨论了光子晶体光纤端面研磨损伤的特点。针对光子晶体光纤的结构特点,应用有限元法建立了数值仿真模型。通过单一磨粒切削孔壁的仿真实验,分析了不同切削深度下裂纹损伤的产生情况以及不同磨粒直径对光纤孔壁结构造成的损伤。最后通过实际研磨实验验证了分析结果。结果表明:有限元法能够很好地模拟光子晶体光纤的端面研磨过程;研磨过程中,相对于非孔洞区域,孔壁边缘更容易出现损伤,呈现出沿圆周分布的崩塌区域;边缘崩塌区域尺寸随磨粒直径的增加而增加。实验用光子晶体光纤孔壁边缘无崩塌的最大切削深度低于普通光纤脆塑转变的临界切削深度,使用0.02μm的砂纸进行抛光可以有效地避免对光子晶体光纤孔壁造成损伤。     

光纤色散法测量闪烁体脉冲光谱

提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法.由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽,需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线.标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定,得到系统的时间响应函数;接着测量不同波长光的走时,得到不同波长的群折射率;最后测量光纤中的光谱衰减,得到各种波长的相对衰减或传输效率.利用以上3个标定结果,对波形进行数字逆卷积,并进行走时校正和衰减系数校正,即可对所得到的波形进行恢复.经实验测量和数据处理,得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线,其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm,谱线形状基本一致.研究显示,在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时,可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量.