大功率LD端抽运固体激光器谐振腔的研究

提出一种新方法在谐振腔内加入补偿透镜的方法,可消除热透镜效应的不利影响,从根本上解决纵向抽运的大功率化问题,并从理论上进行了系统的分析和实验上进行了验证. 对于端抽运二镜直谐振腔,目前均采用平凹腔,但平凹腔输出发散角较大.在腔内加入补偿透镜后,改用平行平面腔,可获得更小的输出发散角. 对于四透镜折叠谐振腔,通常腔长较长,当大功率LD端抽运时由于热效应的影响,根本无激光输出.但在腔内加入补偿透镜后,则很容易出光.实验上,用连续功率12 W的LD端抽运时,在腔长1.5 m情况下,获得1.14 W激光输出,转换效率近10%.(OC16)     

双频微片激光器的研究进展

介绍了双频微片激光器的原理与国内外各种双频微片激光器的研究成果及其在精密测量中的应用,尤其是LD泵浦的双频微片激光器。分析了影响双频微片激光器产生大频差的因素,并展望了双频微片激光器今后的发展趋势。     

LD侧面抽运全固态Nd:YAG紫外激光器的研究

为了使侧面抽运全固态355nm紫外激光器输出高质量光束的紫外激光,采用腔内光束传输矩阵模拟的方法,进行了谐振腔优化和腔内倍频和频结构设计。通过理论分析和实验验证,取得了输入电功率为280W、声光调制频率为40kHz时,355nm紫外激光的输出功率为10.58W、激光脉冲宽度20ns、光束质量因子M2=1.3的数据。结果表明,侧面抽运腔内倍频与和频可实现近基模高功率紫外激光的输出。这一结果对紫外激光器的工程化有一定指导意义。     

微片激光器阈值附近的输出光谱特性研究

为了确定激光晶体在不同温度下的自发辐射光谱 (荧光谱),实验研究了阈值附近微片激光器的输出 光谱特性。当抽运功率略小于阈值时,微片激光器输出经干涉的自发辐射光;当抽运功率大 于阈值时,微 片激光器输出激光。测量了激光阈值与晶体温控的关系,结果表明激光阈值随晶体温度的升 高而增加,其 变化率为0.017W/℃。在不同温控条件下,对阈值以下的自发辐射光 谱包络进行了拟合测量,结果表明随 着晶体温度的升高自发辐射光谱包络峰值降低,下降率为0.681%/℃ ;光谱包络中心波长发生红移,漂移率为3.1pm/℃。     

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。     

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。     

LD泵浦固体激光器的光谱匹配问题

实验研究了LD泵浦Nd:YAG固体激光器的光谱匹配问题,如匹配方法、匹配效率、匹配chirp现象等:考察了LD光谱随温度、电流、时间的变化,讨论了这些变化对光谱匹配效率的影响。     

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。     

垂直腔面发射激光器光谱特性的实验研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）的偏振光随着电流的不同，出光的方向会发生变化。VCSEL注入电流在大于阈值时由于在谐振腔中存在微小的各向异性，使得光谱的单色性大大降低，这可能会导致VCSEL通信网络质量的下降，这就要求我们在设计和生长VCSEL时尽量减小腔内的各向异性。我们利用一套实验装置，在不同的注入电流下测量了VCSEL偏振光的光谱，从中得出VCSEL的一些光谱特性。     

用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统

温度控制是实现全内腔半导体泵浦Nd:YAG微片激光器稳频的行之有效的手段之一。研究了如何为Nd:YAG微片激光器的稳频提供有效的温控方式。估算出所需要的控温精度波动范围在0.09 ℃以内。依据这一设计目标,介绍了各重要环节的设计过程。通过频域分析法,对温控系统的特性进行分析与调整。通过理论计算将系统改造成了二阶系统最优模型并用实验验证了理论分析。研制了一套用于全内腔半导体泵浦Nd:YAG微片激光器的温控系统,并在两种条件下对系统进行了测试。在室温26 ℃左右的条件下,可以给微片提供18~38 ℃之间的任意温度环境,温度波动范围在0.05 ℃以内;当环境温度在18 ~27 ℃之间任意改变时,系统能将晶片温度稳定在24 ℃,温度波动范围在0.05 ℃以内。     

双频激光相干探测差频信号影响因素分析

为实现高速运动目标的低多普勒探测,提出了双频相干激光的差频光探测方法。对双频激光相干产生的差频信号光学影响因素进行了分析。首先,根据干涉理论得到差频光,结合维纳-辛钦定理推导得到了差频光的功率谱函数。然后,利用频域积分法得到差频光信噪比,并对差频光的条纹对比度进行了分析,最后进行了双频激光相干产生差频信号的实验研究。理论分析和实验表明,激光线宽的增大导致差频光信噪比和条纹对比度的下降,光程差越小条纹对比度越好,移频器的频率扰动导致差频光中心频率的波动。     

二种单频自稳频高输出功率的长腔He－Ne激光器

作者用高气压加纵向非均匀磁场获得了二种单频自稳频高输出功率的长腔Ｈｅ－Ｎｅ激光器，其相干长度均大于１４ｍ，１ｍ放电管长（腔长为１１４０ｍｍ）单频激光器功率输出为１８～２５ｍＷ，在没有采取任何稳频措施的情况下，用这种激光器与碘稳定的Ｈｅ－Ｎｅ激光器拍频，经计算机自动采样，并进行阿仑方差（ＡｌｌａｎＶａｒｉａｎｃｅ）处理，测得其频率非稳定度为６．１７５×１Ｏ￣（－９）（≤１０ｓ）和３．３８×１０￣（－９）（≤１ｓ）．１．８ｍ放电管长（腔长为１９００ｍｍ）单频激光器功率输出为４０～５０ｍＷ，用测ｌｍ激光器同样的方法，亦在没有采用任何外加稳频措施的情况下，测得频率非稳定度为１．１×１Ｏ￣（－８）（ｒ≤１ｓ）和２×１０￣（－８）（≤１０ｓ），所有测试数据由中国计量科学院测定。     

半导体激光器外腔长连续调频特性的研究

研究了半导体激光器的外腔长连续调频特性，在外腔长λ／２变化范围内，激光频率与外腔长度呈线性变化关系，线性连续调频宽度小于外腔纵模频率间隔。外腔长调频率与激光管本征频率成正比，与外腔长度成反比。实验测量结果与理论分析相一致。     

LD泵浦固体激光器热透镜效应及优化设计的分析

LD泵浦固体激光器出现使激光器得到飞速发展,但是其在大功率运行时所表现出的强烈的热透镜效应,严重影响了激光器的稳定性和输出光的模式、光束质量.介绍了几种热透镜焦距fT和光束质量M2因子的估算公式,分析了热透镜改善的几种腔型设计.     

二种单频外腔式He－Ne激光器的自稳频原理再分析

作者用高气压加纵向非均匀磁场获得了二种单频、自稳频高输出功率的外腔式Ｈｅ－Ｎｅ激光器，１ｍ激光器的频率非稳定度为６．１７５×１０￣（－９）（τ≤１０ｓ）和３．３８×１０￣（－９）（τ≤１ｓ）；１．８ｍ激光器的频率非稳定度为１．１×１０￣（－８）（τ≤１ｓ）和２×１０￣（－８）（τ≤１０ｓ），所有数据由中国计量科学院测定。本文是继文献［１］，［８］，［９］和［１０］发表后，对这两种激光器的自稳频原理的再分析。     

外腔半导体激光器的设计与高次谐波稳频

首先讨论了半导体激光器外腔结构参量对激光连续可调范围影响的理论计算方法,给出了Littrow结构外腔半导体激光器调谐范围的计算结果。然后介绍了半导体激光器外腔结构参量的具体设计,利用该设计得到了出射激光线宽小于1 MHz、连续可调谐范围可达3 GHz的780 nm波段外腔半导体激光器。接着讨论了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频,优化激光频率短期稳定度的方法。最后根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。     

850mW全固态腔内和频554．9nm连续黄光激光器

报道了全固态连续波554．9nm黄光激光器,黄激光是分别由Nd：YAG和Nd：YVO4晶体的1342nm和946nm谱线非线性和频产生,两条谱线在各自晶体对应能级跃迁分别为^4F3/2-^4I11／2和^4F3／2-^4I9/2。实验中采用复合折叠腔结构,利用LBO晶体I类临界相位进行内腔和频,当注入到Nd：YAG和Nd：YVO4晶体的泵浦功率分别为20W和8W时,获得850mW的TEMoo连续波554．9nm黄激光输出。4小时功率稳定度优于±2．5%.