单纵模Nd∶YAG激光抽运H_2-He混合气体中的强后向受激拉曼散射

用单纵模Nd∶YAG二倍频激光(波长532 nm,线宽0.003 cm-1,脉宽(半峰全宽,FWHM)6.5 ns)抽运H2/He气体,观察到很强的后向一阶斯托克斯(BS1)受激拉曼散射。在H2的分压分别为1.0 MPa和1.5 MPa的H2/He(体积比)(3/7)混合气体中,当抽运能量为92 mJ时,后向一阶斯托克斯光的量子转换效率高达69%左右,而在纯H2中后向一阶斯托克斯光的量子转换效率分别只有15%和18%。这是因为加入He增强了后向拉曼散射多普勒线宽的Dicke压窄效应,使后向一阶斯托克斯光的拉曼增益系数与前向一阶斯托克斯(FS1)光的拉曼增益系数的比率提高,而且因为后向一阶斯托克斯光与抽运光在反方向传播,它可以提取大部分抽运光的能量,并且脉冲被压窄到1.1 ns,使后向一阶斯托克斯光峰值功率达到了抽运光的2.6倍。从激光光斑的强度分布可以观察到后向一阶斯托克斯光呈现为抽运光的相位共轭波。     

高纯度高转换效率一阶斯托克斯激光谐振腔研究

正在斯托克斯位移过程中,当有一阶斯托克斯光子产生后,若入射光子的密度足够高,即可产生二阶甚至高阶斯托克斯光子。若入射光子密度相对较低,不能产生二阶斯托克斯过程,则一阶斯托克斯过程的转换效率也很低。因此,很难实现高效并且纯净的一阶斯托克斯光输出。给出了一种采用偏振耦合输入的拉曼激光谐振腔的实验研究结果。该腔在有效抑制二级斯托克斯光产生的同时,实现了高效的一阶斯托克斯激光输出。采用的斯托克斯谐振腔的泵浦激光源波长532 nm,脉宽10 nm,脉冲重复频率30 kHz、该532 nm激光是由波长为1064 nm的二极管泵浦Q开关激光通过LBO晶体倍频得到。在通过b-cut的KGW(KGD(WO_4)2)晶体后,得到的一阶斯托克斯激光波长为559 nm,二阶斯托克斯激光波长为589 nm。为实现上述高纯度高转换效率的559 nm激光输出,一种逻辑上较为简单的方法是采用HR532 nmAR589 nm,且对559 nm有较高反射率的输出腔镜。但由于三个波长间距较小,要实现这样的腔镜镀膜比较困难,且价格不菲。采用泵浦光偏振耦合输入斯托克斯激光腔的方法,即将线偏振的532 nm激光通过α-BBO晶体走离进入斯托克斯腔内的振荡激光光路、腔内加入一片对532nm和589 nm光为半波片,对559 nm光为全波片的特殊波片、从而实现只有559 nm的一阶斯托克斯光可以在谐振腔内多次振荡,而532 nm的泵浦光和589 nm的二级斯托克斯光则在小于等于一次腔内往返光程时即通过α-BBO晶体走离而离开该谐振腔,造成远大于其腔内增益的损耗。基于以上偏振耦合输入斯托克斯谐振腔设计,实现了6.2 W的纯净559 nn激光输出、入射激光至一阶斯托克斯输出激光的能量转换效率达39%、在输出激光中,泵浦光能量与一阶斯托克斯激光能量之比小于0、7%,二阶及高阶斯托克斯激光与一阶斯托克斯激光能量之比小于0.1%、     

Nd:YAG四倍频激光抽运氘后的拉曼效应及其在激光雷达中的应用

利用 Nd:YAG四倍频激光抽运氘气 (D2 )的受激拉曼效应 ,获得一阶斯托克斯 (Stokes)波长2 89nm。通过改变拉曼介质 D2 气压与抽运光能量 ,获得了一阶斯托克斯输出的较佳条件。该波长与 Xe Cl准分子激光波长 30 8nm采用差分吸收方法 ,建立了用于对流层臭氧探测的激光雷达 ,并初步获得了对流层大气臭氧的垂直分布及其时间变化特征。     

BaWO4晶体的高效受激拉曼散射

采用腔外单次通过方式,实现了BaWO4晶体的高效受激拉曼散射(SRS).当抽运光为532 nm皮秒激光脉冲时获得了5级斯托克斯线(559.64 nm,590.26 nm,624.42 nm,662.76 nm,706.18 nm)和3级反斯托克斯线(463.42 nm,484.24 nm,507.04 nm),测量了BaWO4晶体各级拉曼散射谱线的阈值和增益系数,受激拉曼散射的整体转换效率高达78%.当抽运光为355 nm皮秒激光脉冲时观察到3级斯托克斯线(366.52 nm,379.40 nm,393.22 nm),根据一级斯托克斯线的抽运阈值得到相应的拉曼增益为51.8±2.7 cm/GW.实验表明BaWO4晶体具有易生长、透光波段宽、抗光损伤能力强、增益系数大等优点,有望在全波段可见激光的产生方面获得重要应用.     

CH4受激拉曼散射产生紫外激光用于NO2差分吸收激光雷达的研究

脉冲Nd:YAG三倍频激光(355 nm)泵浦CH4的受激拉曼散射第一级斯托克斯光(395.6 nm)用作NO2差分吸收激光雷达的λon.为研究CH4的受激拉曼散射效应和定量解释其物理机理作了数值模拟计算,并作了一系列的实验.通过调节泵浦能量、光束质量和气体压强,得到了各级散射光的能量转化效率与三者间的函数关系,找到了第一级斯托克斯光的优化条件.     

1064 nm Nd…YAG激光抽运二氧化碳气体中的受激拉曼散射

利用强激光作用在高压二氧化碳气体中产生受激拉曼散射作为激光波长转换的机理,获得了1248nm激光输出。结果表明:采用波长为1064nm的抽运光,通过优化二氧化碳压力及透镜聚焦参数,得到了一级斯托克斯光(S_1,1248nm)的最大转换效率为36.6%,最大单脉冲能量为82mJ。     

可见光/近红外波段多波长皮秒激光研究

针对多波长皮秒激光覆盖谱段较窄、近红外波段激光较难生成等问题,基于受激拉曼散射效应,构建了一套实验系统,采用重频1 k Hz、波长532 nm皮秒激光泵浦KGd(WO4)2晶体,运用聚焦激光束泵浦、泵浦能量优化耦合等方法,实现了可见光、近红外波段多波长皮秒激光的生成,生成七阶斯托克斯光和六阶反斯托克斯光,覆盖谱段415~800 nm,输出总功率达到1.76 W.该研究成果可应用于新型皮秒激光源的研发方面.     

外腔抽运SrWO_4反斯托克斯拉曼激光器

报道了外腔抽运的969nm SrWO4反斯托克斯拉曼激光器的特性。利用主动调Q Nd:YAG激光器产生的1064nm激光作为抽运源,SrWO4拉曼谐振腔的光轴与抽运光的传播方向偏离一个角度,实现了抽运光、一阶斯托克斯光和一阶反斯托克斯光之间的非共线相位匹配,得到了一阶反斯托克斯光和一至三阶斯托克斯光的输出,测量了输出激光的脉冲能量、时间和光谱特性。当抽运光能量为120mJ时获得的969nm反斯托克斯光的最大输出能量为0.74mJ,脉冲宽度为3.9ns。同时,获得的斯托克斯光的总能量为23.9mJ,其中1323nm二阶斯托克斯光的输出能量为19.6mJ。由抽运光向斯托克斯光和反斯托克斯光转换的总效率为20.5%。     

GdVO4晶体的受激拉曼散射

采用熔体提拉法生长出了高质量的a轴和c轴GdVO4单晶。测量了GdVO4晶体的室温透过光谱,结果表明GdVO4晶体的短波透过截止边为338 nm,长波透过截止边大于3000 nm,透过范围覆盖紫外、可见、近红外和部分中红外波段,因此可以在较宽波长范围内实现拉曼激光频移。研究了GdVO4晶体在532 nm和355 nm皮秒激光脉冲抽运下的受激拉曼散射(SRS)。采用腔外单次通过方式,获得了3级斯托克斯线(557.98 nm,586.86 nm,618.92 nm)和1级反斯托克斯线(508.01 nm),得到GdVO4晶体一级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为26.6±0.2 cm/GW,二级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为14.0±0.2 cm/GW,受激拉曼散射的整体转换效率达到43%。报道了GdVO4晶体355 nm激发的受激拉曼散射,观察到2级斯托克斯谱线(365.9 nm,378.1 nm),在此条件下测得一级斯托克斯谱线的拉曼增益高达114±9 cm/GW。     

反共振空芯光纤中氘气受激拉曼散射实验研究

报道了基于反共振空芯光纤的氘气单程和级联受激拉曼散射实验研究,详细分析了反共振空芯光纤中氘气受激拉曼散射的过程,研究了输出光谱和拉曼谱线功率随氘气压强和泵浦激光功率的变化规律,指出降低气压、采用峰值功率相对较低的泵浦脉冲可以有效抑制转动受激拉曼散射,提高振动受激拉曼散射效率。此外,通过进一步设计、拉制传输带位置合适、带宽较窄的反共振空芯光纤,利用1064 nm脉冲激光泵浦,可以实现高效的氘气一阶振动斯托克斯光(1561 nm)和二阶级联振动斯托克斯光(2925 nm)输出。     

级联Nd:GdVO4自拉曼1 309 nm激光性能研究

报道了基于半导体激光端面抽运的a切Nd:GdVO4晶体级联自拉曼激光的输出特性。利用Nd:GdVO4晶体的优异激光特性和较强的拉曼增益,结合使用针对级联拉曼设计的宽带高反腔镜,在声光Q开光调制下,成功实现了基于882 cm-1频移的1 309 nm波长二阶斯托克斯激光输出。在10 W入射抽运功率和50 kHz重复频率下,获得了平均输出功率1.48 W,脉冲宽度5.3 ns的1 309 nm激光输出,对应的二阶斯托克斯激光阈值和光光转换效率分别为5.9 W和14.8%。结果表明:以Nd:GdVO4作为自拉曼晶体,通过级联拉曼可实现高效二阶斯托克斯激光输出,对丰富固体激光波长具有重要价值。     

Nd:YAG四倍频激光抽运D2和D2/He受激拉曼散射的实验研究

使用脉冲Nd:YAG四倍频激光抽运充有纯D2气体和D2/He混合气体的拉曼池.实验研究了受激拉曼散射的能量转换效率和能量稳定性与系统主要参量,包括抽运光能量、D2气体压强和加入惰性气体He的关系.实验表明,适量惰性气体He的加入在没有降低一阶斯托克斯散射光(S1,波长:289.04 nm)能量稳定性的前提下,有利于提高其能量转换效率,最大能量转换效率达到22.1%.通过实验分析,得到了受激拉曼散射一阶斯托克斯散射光的能量转化效率和能量稳定性的优化条件.     

内腔泵浦的BaWO4反斯托克斯拉曼激光器实验研究

实验研究了内腔BaWO4反斯托克斯拉曼激光器的激光特性。通过在调Q的基频谐振腔中插入一倾斜的BaWO4拉曼谐振腔,实现基频光、一阶斯托克斯光和一阶反斯托克斯光的非共线相位匹配,进而实现了内腔反斯托克斯拉曼激光器在968nm的运转。测量了不同泵浦电压下输出的一阶反斯托克斯光的单脉冲能量,当泵浦电压为750V时,获得的最大输出能量为0.79mJ,相应的基频光到一阶反斯托克斯光的转化效率为1.5%。一阶反斯托克斯光的典型脉冲宽度为4.9ns。     

单纵模Nd:YAG激光抽运H2-He混合气体中的强后向受激拉曼散射

用单纵模Nd：YAG二倍频激光（波长532nm，线宽0．003cm^-1，脉宽（半峰全宽，FWHM）6．5ns）抽运Hz／He气体，观察到很强的后向一阶斯托克斯（BS1）受激拉曼散射。在Hz的分压分别为1．0MPa和1．5MPa的Hz／He（体积比）（3／7）混合气体中，当抽运能量为92mJ时，后向一阶斯托克斯光的量子转换效率高达69％左右，而在纯Hz中后向一阶斯托克斯光的量子转换效率分别只有15％和18％。这是因为加入He增强了后向拉曼散射多普勒线宽的Dicke压窄效应，使后向一阶斯托克斯光的拉曼增益系数与前向一阶斯托克斯（FS1）光的拉曼增益系数的比率提高，而且因为后向一阶斯托克斯光与抽运光在反方向传播，它可以提取大部分抽运光的能量，并且脉冲被压窄到1．1ns，使后向一阶斯托克斯光峰值功率达到了抽运光的2．6倍。从激光光斑的强度分布可以观察到后向一阶斯托克斯光呈现为抽运光的相位共轭波。     

YVO4激光抽运的G652光纤受激拉曼散射超宽连续谱的实验研究

用脉宽15ns、重复频率20kHz、中心波长为1064nm的全固态Nd：YVO4激光抽运2km的G652单模石英光纤产生受激拉曼散射(SRS)。得到分离的前三级斯托克斯谱和四级以上自1300nm至1700nm（光谱仪的截止频率)的超宽连续谱，并在光纤的零色散波长1310nm附近(四至六级斯托克斯频段上)观察到明显四波混频现象。     

钨酸钡单晶的生长及其受激拉曼特性

采用提拉法生长出了BaWO4 晶体。采用波长532nm的皮秒激光激发,观察到室温下的受激拉曼光,对受激拉曼光斑进行了讨论。在散射光谱中观察到从484到755nm共8条谱线,测得第一级斯托克斯光和第二级斯托克斯光的阈值分别为3. 5mJ和6. 5mJ。晶体的抗强光损伤大于20GW / cm2。     

端面抽运Nd:YAP/YVO4被动调Q 1.2 μm拉曼激光

报道了半导体激光端面抽运Nd:YAP晶体产生的1080 nm基频光驱动纯YVO₄晶体的被动调Q拉曼激光特性。利用初始透过率85%的Cr⁴⁺:YAG/YAG复合晶体作为可饱和吸收体,以a切YVO₄晶体的890 cm^-1拉曼频移为研究对象,研究了一阶斯托克斯光的输出功率和脉冲特性。在抽运功率为9.87 W时,获得了平均输出功率0.76 W的1195 nm一阶斯托克斯光,转化效率为7.7%。脉冲重复频率从阈值附近约3.7 kHz持续增加至33.5 kHz。最高抽运功率下,脉冲宽度为1.5 ns,对应最大单脉冲能量为22.8 μJ,最高峰值功率为15.2 kW。     

钛宝石激光激发高效率1.053μm拉曼激光的产生(英文)

在450ps钛宝石(Ti:sapphire)激光激发下,获得了C3H6O的受激拉曼散射(SRS),以钕玻璃为荧光增强介质,放大了1.053μm的Stokes辐射,能量转换效率达到17.5%,一阶斯托克斯波带宽为25nm,脉冲宽度为318ps。讨论了皮秒脉冲激发的受激拉曼散射效应及荧光增强SRS机理及其潜在应用。     

激光二极管抽运主动调Q Nd∶GdVO_4自受激拉曼激光器

采用激光二极管(LD)抽运、主动调Q的方式,利用c向切割的Nd∶GdVO4晶体的自受激拉曼散射(self-SRS)效应,实现了结构紧凑、高效的脉冲拉曼激光器。在输入功率为1.8W,主动调Q10kHz时,自受激拉曼激光器产生了稳定的1176nm的斯托克斯(Stokes)脉冲光,斯托克斯光的单脉冲能量为10μJ,脉冲宽度为19ns。此时,自受激拉曼散射的阈值仅为510mW,斯托克斯光的转换效率为5.6%。实验结果表明,有效的自受激拉曼变频可以通过一个c向切割的Nd∶GdVO4晶体,采用主动调Q的方式来实现。     

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。