激光二极管抽运的Yb∶GSO连续锁模激光

作为发射在1μm波段的二极管抽运全固态激光器的增益介质,掺Yb离子的晶体备受关注。掺Yb晶体具有能级结构简单,量子缺陷低(<0·1),量子效率高等优点。目前成功使用掺Yb的晶体作为增益介质的飞秒激光振荡器已有很多报道,如Yb∶BOYS[1],Yb∶KYW[2],Yb∶SYS[3]等。激光材料的发射谱带越宽,愈容易实现宽调谐和高功率超快激光的输出。Yb离子占据基质中低对称性的格位或多种格位,非常有利于吸收和发射光谱的宽化。实验中采用中国科学院上海光学精密机械研究所研制生长的Yb∶Gd2Si O5(Yb∶GSO)晶体。Yb∶GSO晶体垂直切割、双面镀940~98…     

激光二极管抽运的Yb:GSO飞秒激光器

作为1μm附近由激光二极管直接抽运的高效、紧凑固体激光器的增益介质，掺Yb^3＋离子的激光材料越来越受到人们的关注。掺Yb的晶体具有能级结构简单，荧光寿命长，量子缺陷低等优点。掺Yb离子的激光晶体作为增益介质的飞秒激光振荡器国际上已有报道，实现全固态飞秒激光器件的实用化是国内外科学家追求的目标。     

激光二极管抽运的Yb:GSO连续锁模激光

作为发射在1μm波段的二极管抽运全固态激光器的增益介质，掺Yb离子的晶体备受关注。掺Yb晶体具有能级结构简单，量子缺陷低（〈0．1），量子效率高等优点。目前成功使用掺Yb的晶体作为增益介质的飞秒激光振荡器已有很多报道，如Yb：BOYSE，Yb：KYW，Yb：SYSE等。     

高功率掺镱双包层光纤飞秒脉冲放大器

采用双包层光纤对超快激光脉冲放大的研究已经成为一个热点课题。双包层光纤实现了连续激光、Nd：glass和Yb：KGW等脉冲激光为种子光的放大。迄今为止，掺Yb激光晶体中基态能级分裂最大的是Yb：GSO晶体，为1067cm。较高热导率使得Yb：GSO晶体仅依靠自然冷却就可在高功率抽运时保持稳定的连续或飞秒激光输出。本实验利用种子源主振荡放大（MOPA）技术，以Yb：GSO激光为种子光，获得了平均功率为10W的飞秒激光输出。     

LD泵浦Yb∶YAG固体激光器研究进展

Yb3+离子掺杂YAG晶体(Yb∶YAG)作为一种性能优良的激光晶体已广泛应用于高效、 高功率激光领域,在光纤温度传感器、激光切割钻孔以及军用领域都具有重要的应用价值。本文分析了Yb∶YAG作为激光增益介质的优势,对近年来国内外激光二极管泵浦Yb∶YAG激光器的研究进展进行了总结,分别介绍了Yb∶YAG透明陶瓷激光器、掺镱光纤激光器,可调谐Yb∶YAG激光器、Yb∶YAG薄片激光器以及双波长Yb∶YAG激光器的最新研究情况,并对其发展前景进行了展望。     

激光二极管抽运的高效率低阈值Yb∶GSO激光器

近年来,掺Yb离子的晶体备受关注:掺Yb离子晶体能级结构简单,可以避免激发态再吸收、频率上转换、弛豫振荡和浓度猝灭等效应。此外,掺Yb离子晶体的吸收光谱位于900~1000 nm,无需严格的温度控制即可与InGaAs激光二极管有效耦合,并且具有很宽范围的荧光发射谱,因此这种晶体很有潜力成为1μm波段的宽调谐及超快激光光源。实验采用的是中国科学院上海光学精密机械研究所赵广军、徐军小组研制生长的Yb∶GSO晶体。由表1可知其吸收光谱主要由四个吸收峰组成:897 nm,922 nm,940 nm和976 nm,其中976 nm为零声子线。Yb∶GSO的一个显著特征即零声…     

激光二极管抽运Na,Yb:CaF2晶体实现低阈值激光输出

与Nd3+相比,Yb3+具有能级结构简单,本征量子缺陷低(＜O.1),辐射量子效率高,而且吸收和发射光谱非常宽,适合激光二极管(LD)抽运宽带调谐激光运转和超短脉冲的产生.特别是掺Yb晶体适合高亮度的InGaAs激光二极管抽运,从而成为近年来激光二极管抽运全固态激光器中备受关注的增益介质.但是掺Yb激光晶体属三能级系统,抽运阈值普遍较高.因此,寻找低阈值、实用化掺Yb晶体介质是近年来激光晶体的重要发展方向.     

LD抽运新型Yb∶LYSO晶体实现1085nm激光输出

Yb3+激光材料在900~980 nm范围具有较强的吸收,能与高效的InGaAs激光二极管(波长为900~1100 nm)有效地耦合,且能级简单,抽运波长与振荡波长相近,量子效率高。这些优点十分有利于在1000 nm附近实现超快高功率激光输出。而随着高性能InGaAs激光二极管的发展和成本的降低,近年来,掺Yb3+激光介质的研究受到人们的极大关注,并研制出了许多新型激光晶体,如Yb∶YAG,Yb∶KYW,Yb∶GdVO4,Yb∶SYS,Yb∶YAB,Yb∶GGG和Yb∶CaF2等[1~10]。但是,这些晶体还有很多不足之处,有的晶体生长比较困难,有的晶体其发射谱带相对较窄,而有的晶体热导性…     

用高破坏阈值半导体可饱和吸收镜进行Yb∶YAB激光器锁模的研究

掺Yb3+介质作为1μm波段全固态超短激光脉冲发射最有前途的激光介质受到普遍关注。与掺Nd3+介质相比它具有更宽的发射谱线,因此更容易实现1μm附近宽调谐激光运转以及超短脉冲的产生;而它的吸收波长与InGaAs二极管激光器相匹配,可用于研制紧凑廉价的半导体激光抽运全固态激光器。此外,掺Yb3+介质能级结构简单,避免了激发态吸收、浓度猝灭和上转换等不必要的激光损耗。当然,掺Yb3+介质也有一定的缺点,例如其上能级寿命比较长,在利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模时很容易产生调Q或者调Q锁模。由山东大学研制的Yb∶YAB晶体除了具…     

Cr,Yb∶YAG微片的自调Q激光特性

用连续钛宝石激光器作为抽运源 ,在室温下实现了Cr ,Yb∶YAG晶体的自调 Q 激光输出。实验过程中 ,获得了在 1 0 3μm平均功率为 35mW和脉宽 (FWHM )为 0 4μs的自调 Q激光。实验表明Cr,Yb∶YAG晶体确实把Cr4 +离子的可饱和吸收特性和Yb3 +的激光增益特性结合到了一起 ,实现了自调Q激光输出 ,使Cr,Yb∶YAG晶体成为一种新型的全固化自调Q激光晶体。     

Yb:(Y1-xLax)2O3透明陶瓷实现激光输出

掺Yb3 的晶体是用激光二极管(LD)抽运的一种极有前景的固体激光材料.Yb3 为最简单的激光活性离子,电子构型为[Xe]4f13,仅有一个基态2F7/2和一个激发态2F5/2,两者的能量间隔为10000 cm-1,在晶场作用下,能级产生斯塔克分裂,形成准三能级的激光运行机制.     

激光二极管抽运新型Yb:GSO晶体实现激光运转

作为发射波段在1μm的激光二极管(LD)抽运全固态激光器的增益介质，掺Yb晶体非常大的具有吸引力。Yb离子具有简单的电子结构，预防了激发态重复吸收、上转换以及浓度淬灭带来的激光损耗。而且，掺Yb介质的量子缺陷比较低可以产生相对大的斜效率和低热负载。近年来，掺Yb介质一些有效的激光运转已经得到证明，如Yb：YAG，Yb：YAB以及Yb：BOYS等。迄今为止，人们仍在进行各种尝试以得到发射荧光谱宽，低阈值运转的激光晶体。     

39fs,16W全光子晶体光纤飞秒激光系统

实验研究了高平均功率输出的光子晶体光纤飞秒激光系统。系统中振荡器和放大器均使用保偏型掺Yb3 双包层大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)为增益介质,具有极低非线性系数、很高的增益系数,并能保证很好的环境稳定性。系统研究了种子光功率、脉冲宽度、脉冲啁啾和放大器抽运光功率等参数对系统输出飞秒激光脉冲宽度的影响。在输入种子光平均功率为180mW,放大器抽运功率为40W时,获得平均功率16W输出(对应单脉冲能量320nJ),脉冲宽度压缩到39fs。     

激光二极管抽运高浓度掺杂Yb:YAG晶体获得3.8 W连续激光输出

在热力学性质优良的YAG晶体中,Yb3+离子仅有的两个电子态产生Stark分裂后,形成准三能级的激光能级,具有高的激光效率和掺杂浓度,较Nd3+离子的四能级分布更容易在激光二极管抽运下产生高功率激光输出.     

双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的实验研究

通过采用长度为2m、入纤功率为1W的双包层Er3+/Yb3+共掺光纤作为增益介质所进行的双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的实验,得到了波长为1563.596nm、功率为242mW的激光输出     

半导体激光器抽运新型Yb∶GYSO混晶实现连续锁模激光输出

掺杂Yb3 离子的激光材料具有能级结构简单、抽运波长与振荡波长相近、量子效率高等优点,十分适合作为半导体激光器(LD)直接抽运的高功率激光光源。近年来,随着高性能InGaAs激光二极管的发展和成本的降低,掺Yb3 激光介质的研究受到人们的极大关注,并已研制出了许多新型激光晶体,     

自调Q激光晶体Cr4+,Yb3+∶YAG光谱及其激光特性研究

报道了自调Q激光晶体Cr,Yb∶YAG的生长及其在室温的吸收和荧光光谱特性,用钛宝石激光器作为抽运源,获得了1.03 μm、脉宽为400ns、平均输出功率为75 mW的自调Q激光.在Cr,Yb∶YAG晶体的室温吸收光谱中存在着五个吸收带:在440 nm 和605 nm 存在着Cr3+离子的两个吸收带,而且退火使其发生了明显的"红移";在937 nm 和968 nm处存在着Yb3+离子的两个吸收带,能与InGaAs 激光二极管(LD)有效耦合,适合激光二极管抽运;而且在1.03 μm处有一Cr4+离子吸收峰,可用作可饱和吸收体.Cr,Yb∶YAG晶体的荧光光谱与Yb∶YAG晶体一样,发光中心也是位于1029 nm,但其强度比Yb∶YAG晶体的要低4倍.Cr,Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG晶体的荧光寿命分别为0.3 ms和1.4 ms.造成Cr,Yb∶YAG晶体发光强度比Yb∶YAG晶体低的原因可能是由于存在Cr4+和Cr3+离子的吸收使得Yb离子发生浓度淬灭,但如果用高功率的二极管来抽运,使得Yb离子能发生粒子反转,可以实现Cr4+对Yb3+的自调Q激光输出.在室温下用钛宝石激光器抽运Cr,Yb∶YAG晶体获得自调Q激光输出也证明了双掺Cr和Yb的YAG晶体是一种新型的自调Q激光晶体,进一步可以实现固体激光器的小型化、全固化、集成化.(OH3)     

高掺杂浓度Yb∶YAG晶体的生长及光谱性能

应用中频感应提拉法生长了掺杂浓度高达 5 0at. %的Yb∶YAG晶体 ,研究了室温下Yb∶YAG晶体的吸收和发射光谱特性以及荧光寿命 ,在 939nm和 96 9nm处存在Yb3 + 离子的 2个吸收带 ,能与InGaAs激光二极管(LD)有效耦合 ,适合激光管二极抽运。其荧光主峰位于 10 32nm附近 ,Yb∶YAG晶体的荧光寿命为 390 μs。比较了高掺杂与低掺杂Yb∶YAG晶体的光谱参数 ,指出高掺杂Yb∶YAG晶体是一种很有前景的高功率激光增益介质     

Yb,Er,Eu:YAP中红外激光晶体的生长与光谱特性

用提拉法成功生长出3种不同掺Eu3+浓度的优质Yb,Er,Eu:YAP激光晶体,并对其光谱特性进行了研究。测量了晶体在320~3 000nm波段内的吸收光谱,晶体在978nm附近有强的吸收峰和宽的吸收带。用波长为975nm的LD连续激光和OPO光参量脉冲激光激发分别获得了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,采用单指数衰减拟合得到2.7~3.0μm激光上下能级寿命。与单掺Er:YAP晶体的光谱参数进行了比较,对Yb3+的敏化及Eu3+的退激活机理进行了分析。结果表明,Yb3+和Eu3+可分别作为Er3+的敏化剂和退激活剂,增宽978nm附近的吸收带和降低激光下能级(4I13/2)与上能级(4I11/2)寿命的比值(4.1,3.1和2.7);而在单掺Er:YAP晶体,下能级与上能级寿命的比值高达10.8,不利于激光性能的提高。因此,Yb,Er,Eu:YAP是一种更适合LD泵浦,有望实现低阈值、2.7~3.0μm高效率激光输出的新型激光晶体。     

基于多层薄板的全固态高能量飞秒激光脉冲非线性压缩技术

基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲具有较高的脉冲能量和平均功率,被广泛应用于科研和工业生产;但受Yb³⁺增益介质增益带宽的限制,输出脉冲宽度很难小于300 fs。利用飞秒激光脉冲在多层薄板中的自相位调制效应,分别对基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲进行非线性压缩。通过优化非线性压缩装置的各项参数,实现了对低能量、窄脉宽和高能量、宽脉宽脉冲的非线性压缩,分别获得了脉冲能量为64μJ、脉冲宽度为42 fs和脉冲能量为315μJ、脉冲宽度为79 fs的飞秒激光脉冲输出,第一级非线性压缩效率均超过80%,整体压缩效率分别为53%和65%。