Tm:YAP激光抽运ZGP晶体光参量振荡器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性和磷化锗锌(ZGP)晶体的相位匹配特性,报道了一种在室温条件下工作的中红外光参量振荡器(OPO)。激光器输出的波长为3.88、4.00、4.14μm,在脉冲频率为10kHz时,最大输出功率为7.16W,OPO抽运源到中波输出激光的光-光转换效率为49.4%、斜率效率为48.9%。激光单脉冲宽度为81.47ns,单脉冲能量为0.71mJ,单脉冲峰值功率为8.78kW,光束质量M2在X方向为3.8,Y方向为4.0。     

基于ZGP晶体中红外脉冲光参量振荡器研究

为了获取中红外激光,通过采用电光调Q和Nd:YAG激光器腔内KTP-OPO技术,选用磷锗锌晶体(ZGP),构建实验装置,对中红外脉冲光参量振荡器进行了实验研究.研究结果表明,通过调节磷锗锌晶体(ZGP)的相位匹配角度,可获得3～5 μ m的中红外激光输出,满足ZGP OPO非线性效应能量守恒方程,为光参量振荡器的应用提供了科学依据.     

中红外高能量输出复合腔抽运光参量振荡器

报道了采用复合腔技术研究Nd:YAG激光抽运LiNbO₃晶体光参量振荡器(OPO)的实验研究结果。得到OPO输出单脉冲平均能量56.4mJ,闲频光(3097nm)脉冲平均能量22.8mJ,脉宽8ns,抽运光转换成参量光输出效率46%(重频1Hz～10Hz)。测得角度调谐的波长范围是:信频光1479nm～1621nm,闲频光3097nm～3793nm。     

激光二极管抽运的Tm,Ho∶YLF单模激光器

为了获得高效率、小型化、稳定性好的激光器,种子激光器由激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF微片获得单模输出。短腔的自由光谱区比较宽,易于选单纵模,微片厚度0.9mm,两端镀膜,构成微型谐振腔。微片置于杜瓦瓶中,采用液氮制冷的方式,在低温下工作,增加了输出激光的稳定性。利用光纤延时自拍法进行频率短期稳定度测量,得到单模激光器短期稳定度为2.6kHz/μs,利用示波器估测长期稳定度小于35MHz。获得2.067μm的单模输出,线宽小于40MHz。利用刀口法测量得到光束质量为1.082,最大单模输出功率为32.8mW,斜率效率达到25.2%,光-光转换效率达23.8%,功率输出不稳定性小于1%。     

Ho∶YLF激光泵浦的长波红外ZnGeP2光参量振荡器

以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP₂光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2 W@10 kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11 ns,单脉冲能量为0.32 mJ,单脉冲峰值功率为11.8 kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。     

Tm∶YAP激光器泵浦8 μm光参量振荡器

简要介绍了长波红外激光应用和技术发展状况,采用Tm∶YAP激光器泵浦光参量振荡器(OPO)的技术途径,获得了0.8 W的长波红外激光输出,输出波长峰值位于8.1μm,光参量振荡器的光转换效率为6%,输出斜效率为6.9%。     

中红外2 μm Tm∶YLF激光热效应分析

基于2 μm Tm∶YLF激光器的实际工作条件建立了各向异性激光晶体的稳态热模型,通过解析法得到了Tm晶体内温度场分布的解析表达式;模拟并分析了泵浦功率、光斑半径、晶体端面尺寸对Tm晶体内温度场分布的影响。最终得到了在不同条件下晶体内部温度分布,结果表明：掺杂浓度的增加加剧了晶体的温升,增加了晶体热畸变不均匀性,产生更明显的热效应;而晶体长度的适度增加降低了晶体的温升,缓解了晶体热畸变不均匀性,削弱了晶体的热效应。所得结论可以为LD抽运Tm∶YLF激光器的腔型及散热系统设计提供理论支持。     

3.705 μm紧凑型光参量振荡器

报道了一种基于工程应用的3.705 μm紧凑型高稳定性光参量振荡器。采用半导体制冷、强制气体对流冷却和热管导热技术相结合的方式,对主振荡功率放大结构的掺Yb光纤泵浦模块泵浦过程中产生的废热进行有效管理,再将经过耦合后的泵浦光注入到使用温控炉精确控温的PPMgLN晶体,在重复频率为55.56 kHz时,获得了功率不稳定度优于1.5%的1.78 W,脉冲宽度120 ns,峰值波长3.705 μm的线偏中红外激光输出,光光转换效率为12.6%。     

长波红外CdSe光参量振荡器

长波红外波段的激光在大气中能够低损耗传输,这就使得长波红外激光具有广泛应用的天然优势,其中长波红外激光可用作红外光电对抗光源,特别是随着长波红外探测器的发展,其对相应波段的对抗光源的需求与日俱增。为此设计并搭建波长为2.05μm Ho∶YLF激光来泵浦长波CdSe光参量振荡器的实验装置,该装置可以输出峰值波长为12.5μm的高重频长波红外激光。激光器在重复频率5 kHz情况下的平均功率最高达526 mW,Ho∶YLF激光到长波激光的光光转换效率为1.46%,斜效率为23.4%,激光单脉冲宽度为24.4 ns,单脉冲能量为0.1 mJ,单脉冲峰值功率为4.3 kW,X方向的光束质量因子为4.3,Y方向的光束质量因子为3.2。     

高稳定紧凑型内腔连续光参量振荡器

为了改善内腔连续光参量振荡器（IC-OPO）输出功率不稳定,弛豫振荡严重等问题,对IC-OPO进行了改进:（1）采用热透镜补偿设计,改善模式匹配;（2）使用光阑限模,抑制高阶模振荡;（3）在腔内加入KTP晶体,利用二次谐波产生（SHG）过程的非线性损耗抑制弛豫振荡。通过改进,获得了稳定的紧凑型2.2~4.2 m的可调谐连续波中红外光源。输出功率波动标准偏差（RMS）0.52%,峰值波动范围1.8%,光束质量因子M2=1.72,弛豫振荡得到有效抑制。当腔内不加入KTP晶体时,阈值（808 nm）仅为1.5 W。据笔者所知,该阈值为国内相关工作报道中的最低值。     

2 μm Tm,Ho:YLF激光抽运ZnGeP2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12 μm),较大的非线性系数(d36=75 pm/V),最高损伤阈值能量密度为10 J/em2,较高的热导率(0.18 W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体.理论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5 μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～55.2°之间.实验上,以15 W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05 μm高重复频率声光调Q Tm,Ho:YLF激光器作为抽运源,其最大平均功率4 W,脉冲宽度小于40 ns,脉冲重复频率100 Hz～10 kHz可调.为降低准三能级系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho:YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77 K温度条件下.非线性频率转换晶体ZnGeP2长15 mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20 mm.在3.6 W的抽运功率下,脉冲重复频率10 kHz,实现了4.1 μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20 ns,平均输出功率为0.7 W,光-光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65 W.     

2μmTm,Ho∶YLF激光抽运ZnGeP_2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12μm),较大的非线性系数(d36=75pm/V),最高损伤阈值能量密 度为10J/cm2,较高的热导率(0.18W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体。理 论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～ 55.2°之间。实验上,以15W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05μm高重复频率声光调QTm,Ho∶YLF激光 器作为抽运源,其最大平均功率4W,脉冲宽度小于40ns,脉冲重复频率100Hz～10kHz可调。为降低准三能级 系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho∶YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77K温度条件下。 非线性频率转换晶体ZnGeP2长15mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20mm。在3.6W的抽 运功率下,脉冲重复频率10kHz,实现了4.1μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20ns,平均输出功率为 0.7W,光 光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65W。     

中红外脉冲KTA光参量振荡器实验研究

对3~5 m中红外脉冲KTA光参量振荡器（KTA-OPO）进行了理论及实验研究,对影响转换效率的因素进行了深入分析和系统优化。采用单灯双棒、电光调Q的1.064 m Nd∶YAG激光器非共线泵浦外腔非临界相位匹配（NCPM）KTA-OPO,当重复频率1~25 Hz、泵浦能量120 mJ时,获得波长3.475 μm、单脉冲能量>17 mJ的闲频光输出,最大光光转换效率为14.3%。     

掺铒光纤激光直接抽运光参量振荡器

南安普敦光电子研究中心首次用 1 .55μm掺铒光纤激光直接抽运光参量振荡器。光参量振荡器采用周期极化铌酸锂 (PPLN)作非线性介质。铒光纤具有 60 0μm2 有效纤芯截面 ,但因对稀土掺杂物进行了精确控制 ,可作单模操作 ,产生高脉冲能量。激光器以声光布拉格光栅 Q开关控制。周期极化铌酸锂晶体有 5个平行的 32 .4～ 33.2 μm衍射光栅 ,它足够结实 ,即使在低温下也不会有光反射损耗。以1 0 0 μJ、60 ns脉冲在 1 .55μm抽运光参量振荡器时 ,产生 8μJ、3.8μm闲频脉冲 ,脉冲重复率 50 0Hz,晶体的温度调节分别产生信号及 2 .55～ 2 .7μm…     

纵向抽运Tm,Ho∶YLF微片激光器激光特性的研究

从速率方程理论出发 ,得到了抽运功率阈值和激光输出功率的解析表达式。通过钛宝石激光器抽运Tm ,Ho∶YLF微片 ,获得 90mW的 2 μm波长激光连续输出。得到了抽运功率和输出功率之间的关系以及抽运光与振荡光之间的转换效率关系。同时也给出了温度对激光输出效率的影响     

低温下运行的光纤耦合激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF激光器

为了实现小型化、高功率、高效率连续2μm激光输出,采用中心波长792nm激光二极管(LD)抽运双掺杂Tm,Ho∶YLF晶体,将晶体封装在装有350mL液氮的杜瓦装置中,使其工作在77K温度条件下。光纤耦合激光二极管出纤功率14.8W,数值孔径0.3,芯径400μm。激光二极管端面抽运Tm,Ho∶YLF激光器,产生2.05μm线偏振连续激光输出,最大功率5.2W。由于Tm3+离子能级间的交叉弛豫效应导致的高抽运量子效率,实验获得的光-光转换效率为35%,斜度效率达到40%。采用双端面抽运结构,两个激光二极管注入功率29.6W时,Tm,Ho∶YLF激光器输出功率达10.2W,相当于光-光转换效率33%,斜度效率36%。     

光参量振荡器

过去对某种非线性元件给以强激励ω_p,用参量效应放大信号ω_s,历来都是在微波领域频繁进行的。在光领域由于高功率激光的出现,自1965年开始也实现了大致相同的实验。理论上的研究自1962年就已开始。它所以能实验成功,正是由于研制成了极化率高的非线性光学元件,并应用了Q开关高输出功率激光的原故。     

光参量振荡器

1.前言光参量振荡器是一种产生强光的器件,它具有高度的空间和时间相干性。发射辐射的波长凋谐范围很宽,光谱纯度同激光一样。它是其中获得可调发射几种方法之一,但在获得宽光谱范围内调谐度方面很重要。另外,光参量振荡器能够连续地和脉冲地工作。光参量振荡器是利用非线性光学效应而实现可调发射。它极类似于在微波频率中为获得低噪声放大通常所用的参量放大器。在光频中虽然低噪声放大也是可能的,但强调的是利用参量增益产生振荡,而不是放大。参量或可变参量互作用一般可有三个或三个以上的波。本文仅讨论三个波的参量互作用。首先,三个波互作用最简单,而且研     

中红外磷锗锌光参量振荡器的参量对比与分析

对国内外中红外磷锗锌光参量振荡器(ZGP-OPO)的参数进行了对比与分析,包括ZGP-OPO晶体尺寸、泵浦源、相位匹配方式、谐振方式、腔形、阈值、中红外输出等方面,并指出国内外中红外ZGP-OPO技术发展方向。