频差可变的双纵模双频微片激光器的研究

提出了一种能产生双纵模的双频微片激光器。理论分析了微片激光器纵模生成的原理,并且通过实验实现了微片激光器的双频双纵模输出。实验结果表明,通过调节泵浦电流LD的大小,频差在一定范围内变化;当抽运电流为14.5A时,得到稳定的双频激光输出,相应的频差为85GHz;继续增加抽运电流,频差将逐渐减小,当抽运电流为19.5A时,相应的频差为53GHz。本文的双频激光器在光生毫米波领域有很大用处。     

双腔大频差双频全固态激光器设计与实验研究

为了获得大频差双频激光输出,设计了一种由偏振分光棱镜和半波片组成的新型双折射滤光片作为激光纵模选择元件。将这种新型双折射滤光片置于激光二极管(LD)抽运Nd∶YAG激光器的谐振腔内,实现了单纵模激光振荡。绕激光腔轴旋转半波片以改变波片快轴与偏振分光棱镜偏振面之间的夹角,发现单纵模激光输出功率发生周期性变化,变化周期约为π/2。设计并实验研究了一种LD抽运双腔大频差双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔(即直线腔和直角腔)共用相同的激光介质和纵模选择元件,1064 nm激光p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,改变每一谐振腔的长度可以调谐腔内单纵模激光的谐振频率,从而实现双频激光频差调谐。实验观察到1064 nm正交线偏振双频激光的频差在27~113.4 GHz范围内可调谐。     

大频差双折射双频Nd:YAG激光器

提出并论证了一种新型双频激光器研究方案,即在激光二极管(LD)抽运Nd:YAG激光器的谐振腔内,插入一只集纵模选择与纵模分裂于一体的多功能元件――晶体石英F-P标准具。因腔内存在双折射效应,每一激光纵模分裂为两个相互正交的线偏振模,即o模和e模;同样,Nd:YAG激光增益带宽范围内标准具的唯一透射极大峰也一分为二,即分裂为o峰和e峰。使一个o模位于o峰的峰顶处,并使一个e模位于e峰的峰顶处,即可实现o模和e模的同时运转。将厚度为0.645mm,切割角(晶体光轴与晶体表面法线间的夹角)为10°的晶体石英F-P标准具,置于腔长为40mm的Nd:YAG激光谐振腔内,获得了双纵模同时振荡输出,其频差约为2GHz。     

大频差双折射双频Nd∶YAG激光器

提出并论证了一种新型双频激光器研究方案 ,即在激光二极管 (LD)抽运Nd∶YAG激光器的谐振腔内 ,插入一只集纵模选择与纵模分裂于一体的多功能元件———晶体石英F P标准具。因腔内存在双折射效应 ,每一激光纵模分裂为两个相互正交的线偏振模 ,即o模和e模 ;同样 ,Nd∶YAG激光增益带宽范围内标准具的唯一透射极大峰也一分为二 ,即分裂为o峰和e峰。使一个o模位于o峰的峰顶处 ,并使一个e模位于e峰的峰顶处 ,即可实现o模和e模的同时运转。将厚度为 0 6 45mm ,切割角 (晶体光轴与晶体表面法线间的夹角 )为 10°的晶体石英F P标准具 ,置于腔长为 40mm的Nd∶YAG激光谐振腔内 ,获得了双纵模同时振荡输出 ,其频差约为 2GHz。     

激光二极管泵浦可调频差双频固体激光器

研究了可调频差范围0～1.5 GHz的LD泵浦可调频差的双频固体激光器.激光增益介质是2 mm厚的1 at%掺杂Nd:YAG波片,利用端面泵浦和F-P标准具的选模得到单频连续输出,在单频的基础上将λ/4波片加入谐振腔中,造成本征光频率分裂,实现频差连续可调的双频激光输出.采用琼斯矩阵分析光腔内的本征值及本征向量,证明了双频激光两个电矢量偏振态之间总是正交的.两个偏振激光频率间隔由改变λ/4波片快轴之间的交角实现调谐.实验中得到80 MHz-1.3 GHz范围可调频差的双频激光输出,最大输出功率85 mW.     

被动调Q双腔双频Nd:YAG激光器设计及实验

为了获得峰值功率高、相干性好、频差大的双频脉冲激光,设计了一种二极管端面抽运被动调Q双腔双频Nd:YAG激光器,该激光器采用共增益T型双驻波腔结构,腔内偏振分光棱镜和半波片组成的双折射滤光片作为激光纵模选择元件,并以Cr4+:YAG晶体作为腔内被动Q开关,使1064nm激光的p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,从而获得1064nm正交线偏振双频激光脉冲输出。建立了被动调Q双腔Nd:YAG激光器速率方程组,理论分析了双腔脉冲激光输出特性,实验研究了双腔双频脉冲激光的振荡特性和输出特性。实验结果表明:当激光二极管的抽运功率为2.7W时,从直线腔输出的p偏振单频脉冲激光的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8kHz、42ns和126.4W;从直角腔输出的s偏振单纵模激光脉冲的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8kHz、40ns和133.6 W。该双频脉冲激光的频差约为10GHz。这种双频脉冲固体激光器在激光干涉测量和相干激光雷达探测等领域具有广阔的应用前景。     

LDA抽运腔内LBO和频激光器噪声特性分析

实验采用激光二极管阵列(LDA)端面抽运Nd∶YVO4晶体,腔内产生1064 nm和1342 nm双波长振荡,通过非线性晶体LBO的I类相位匹配产生连续输出的593.5 nm和频光。在不同的实验条件下,测量并分析了噪声特性,并用法布里-珀罗干涉仪和光束轮廓仪分别测量了593.5 nm激光在低噪声与高噪声状态下的纵模结构与横模模式。结果表明:I类相位匹配的和频光噪声情况与其纵模结构密切相关,而抽运功率和谐振腔微调对和频光的纵模结构有很大影响。激光输出在多纵模结构不稳定时的噪声要高于多纵模结构稳定时的噪声。并且激光输出为高阶横模模式时,也会引起激光噪声的增大。     

可调谐全固化折叠腔单频倍频Nd:YVO4激光器

采用三镜折叠腔,使用KTP晶体进行内腔倍频,在激光谐振腔内插入标准具,利用标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用,设计并研制了LD抽运连续内腔倍频可调谐Nd:YVO4全固化激光器,实现了稳定的单频绿光输出,抽运功率1.5W时最大单频绿光输出40mW,频率可调谐范围约200GHz.     

可调谐全固化折叠腔单频倍频Nd∶YVO_4激光器

采用三镜折叠腔 ,使用KTP晶体进行内腔倍频 ,在激光谐振腔内插入标准具 ,利用标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,设计并研制了LD抽运连续内腔倍频可调谐Nd∶YVO4 全固化激光器 ,实现了稳定的单频绿光输出 ,抽运功率 1 5W时最大单频绿光输出 40mW ,频率可调谐范围约 2 0 0GHz。     

新型大频差可调谐双频激光器

提出了一种新型大频差可调谐及双频激光器。利用LD端面泵浦Nd:YAG微片，将液体压强通过传递膜片加到晶体径向上，由于应力双折射效应，此微片激光器纵模发生分裂产生频差，理论分析和实验表明，此频差与施加的压强成正比关系，通过改变压强即可实现频差调谐。实验中获得了良好的频差与所加压强的线性调谐关系，并得到了约3.4GHz的巨大频差。     

用增益孔径改善被动调Q短腔激光器近场的实验

采用实验研究的方法, 对利用增益孔径改善小型激光二极管(LD)端面抽运被动调Q短腔激光器近场的方法进行了验证, 并研制了一台具有高稳定性、准高斯分布近场和光滑时间波形输出的小型非一体式LD端面抽运激光器。该激光器是实现小型化激光测距仪的关键单元, 采用新颖的二极管抽运的增益开关被动调Q短腔键合YAG设计, 由增益孔阑实现选模, 保证光束质量; 由短腔和Cr4+：YAG调Q保证单纵模运转和短脉宽输出; 由增益开关保证小的调Q抖动。激光器输出的近场质量证明了利用增益孔径可对此类激光器的近场进行有效的主动控制。     

Study of Optimal Cavity Parameter in Optically Pumped D2O Gas Terahertz Laser

Heavy water gas (D₂O gas) which owns special structure property, can generate terahertz radiation by optically pumping technology, and its 385 μm wavelength radiation can be widely used. In this research, on the base of semi-classical density matrix theory, we set up a three-level energy system as its theoretical model, a TEA-CO₂ laser 9R (22) output line (λ?=?9.26 μm) acted as pumping source, D₂O gas molecules were operating medium, the expressions of pumping absorption coefficient G _p and Terahertz signal gain coefficient G _s were deduced. It was shown that the gain of Terahertz signal was related with the energy-level parameters of operating molecules and some operating parameters of the Terahertz laser cavity, mainly including cavity length. By means of iteration method, the output power density of Terahertz pulse signal was calculated numerically. Changing the parameter of cavity length and keeping others steady, the relationship curve between the output power intensity (Is) of Terahertz pulse laser and the operating cavity length (L) was obtained. The curve showed that the power intensity (Is) increased with cavity length (L) in a certain range, but decreased when the length (L) exceeded some value because of the absorption effect, and there was an optimal cavity length for the highest output power. We used a grating tuned TEA-CO₂ laser as pumping power and a sample tube of variable length in 70–160 cm as terahertz laser operating cavity to experiment. The results of theoretical calculation and experiment matched with each other, and it is helpful for miniaturizing terahertz laser volume to make it practical.     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

LD抽运内腔倍频532nm微型环形腔激光器的设计

简述了内腔倍频 5 32nm环形激光器的原理。根据实验要求 ,采用Nd∶YVO4和KTP作为激光晶体和倍频晶体 ,设计了可调谐的环形腔倍频激光器。实验结果表明 ,所设计的激光器最大可输出 2mW的单纵模绿光 ,绿光可调谐范围 2 0GHz ,满足设计要求。     

基于激光外调制的频率可调谐光电振荡器

为了实现光电振荡器(OEO)输出频率的可调谐,提出了一种基于外调制激光的频率可调谐光电振荡器。此方案在单环OEO的基础上增加一个由微波滤波器、电衰减器、电放大器和电移相器构成的电增益选频腔,通过调节电移相器的偏置电压可以等效改变电选频腔的腔长,从而改变其输出微波信号的频率;同时调节光延时线来改变光电振荡器的起振模式,通过电增益选频腔信号与光电振荡器自由振荡信号的电注入锁定,即可实现频率可调谐的光电振荡器,其输出信号的频率由锁定OEO模式的电增益选频腔决定。实验结果表明,本方案产生了频率调谐范围为10.05 GHz~10.09 GHz、调谐步长为400 kHz的输出信号,频率在40 MHz的范围内连续可调谐。在输出频率为10.0519 GHz时,其边模抑制比为60 dB,相位噪声为-115 dBc/Hz @10 kHz。该方案结构简单,既保留了单环OEO低相位噪声的优势,又能有效抑制边模,为实现频率可调谐OEO提供了一种新的方法。     

复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置

为了在较低泵浦功率下实现单纵模双波长激光信号的输出,进而获得窄线宽的高频微波信号,设计并实验了一种基于复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置。通过8字腔结构布里渊增益腔和反射式光纤光栅构成的波长选择滤波器实现了4倍布里渊频移间隔的双波长斯托克斯光信号输出,采用200 m长单模光纤作为增益介质,同时与50 m长单模光纤构成级联光纤环结构,采用三端口耦合器与2 m长未泵浦的保偏掺铒光纤构成萨格纳克环结构,利用级联光纤环结构和萨格纳克环结构的复合滤波作用实现了斯托克斯光信号模式的选择,使输出的斯托克斯光信号由多纵模运行状态变为单纵模运行状态。实验证明:通过对输出的单纵模双波长斯托克斯光信号进行拍频检测可得42.85 GHz的高频微波信号产生,线宽为38 kHz;通过改变可调谐泵浦激光器的输出波长,可实现42.25~43.51 GHz范围内的频率调谐;通过稳定性测试,产生的42.85 GHz高频微波信号的频率变化在0.83 MHz内,峰值功率变化在±0.8 dB内,稳定性良好,满足实际应用需求。     

Output characterization of a frequency shifted feedback laser:theory and experiment

Frequency shifted feedback cavity (FSFC) lasers can generate continuous broadband radiation or periodic picosecond pulses. To better understand these two different regimes a passive FSFC is modeled and its output in the time and frequency domains is calculated. Calculations of the FSFC output indicate that peaks observed using a Fabry-Perot spectrum analyzer can only occur when the FSFC cavity length and intracavity frequency shift satisfy a resonance condition. Calculations also indicate that a radio frequency spectrum analysis of the intensity should show sharp peaks which are independent of the FSFC frequency shift. Additionally, pulses propagating in a FSFC are insensitive to frequency shift detunings, suggesting applications as a stable source of ultrashort laser pulses. Experimental evidence confirming these findings is reported. Results indicate that a FSFC does not support conventional laser modes     

具有32 GHz频差的掺Yb3+双频DBR光纤激光器

基于自制的双波长低反射率光纤光栅（FBG）作为分布式布拉格反射激光器（DBR）的输出端,实现了掺Yb3+双频DBR光纤激光器。该FBG的双波长间隔为0.12 nm,对应的频差为32 GHz。双频光纤激光器输出的两个波长分别为1 063.09 nm和1 063.21 nm,光谱信噪比大于60 dB。每一个波长只包含一个纵模。两个纵模的拍频信号为32.014 GHz,频谱信噪比大于35 dB。得益于光纤激光器本身具有结构紧凑,抗干扰能力强等特点,该型激光器有望作为高品质,小型化的微波信号源,用于微波传感和通信等领域。     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。