LD泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器实验研究

1.5 m LD泵浦铒玻璃被动调Q微型激光器是目前军事激光测距的研究热门,获得较高的激光单脉冲能量尤为重要。对以波长为940 nm的二极管激光器作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为调Q晶体的微型化激光器进行了实验研究。为获得LD抽运铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器的最佳能量输出条件,分析了影响LD泵浦被动调Q激光器输出单脉冲能量的因素,并对影响被动调Q微型激光器输出能量的泵浦条件,增益介质长度,输出镜反射率等参数进行了多组实验优化,最终获得了波长1.535 m,单脉冲能量113 J,脉宽6 ns,重复频率10 Hz,光束质量为1.2的稳定人眼安全激光输出。     

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器EI北大核心CSCD

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。     

硫化铅被动Q开关掺铒玻璃激光器

以掺有硫化铅(PbS)量子点的磷酸盐玻璃作为内腔可饱和吸收体,国际激光中心(白俄罗斯,明斯克)和圣彼得堡立光技术大学(俄罗斯,圣彼得堡)的科学家已实现1.54 μm闪光灯抽运掺铒玻璃激光器的被动Q开关。以6 nm PbS量子点的最低能量量子束缚跃迁的饱和,研究组产生了110 ns脉宽的Q开关脉冲,无需内腔聚焦元件。无防反涂层0.8 mm厚的Q开关在1.54 μm处的小信号透过率接近81%。腔长为170 mm的激光器由曲率半径为200 mm的高反凹面镜和在发射波长处反射率为78%的平面输出耦合器组成。激光棒为掺铒的镱铬磷酸盐玻璃,其铒离子浓度为1.6×1019/cm3, 1.54 μm处的发射截面为7×10-21 cm2。 PbS可饱和吸收体放在增益媒质和凹面反射镜之间,这样无需内腔聚焦元件就能产生Q开关脉冲。     

光纤饱和吸收体掺镱全光纤化激光器

报道了一种基于光纤饱和吸收体的掺镱全光纤调Q激光器,为了获得较高峰值功率较窄脉宽的激光脉冲输出,利用掺镱光纤的可饱和吸收效应,以20/130 μm规格的大模场双包层掺镱光纤作为增益光纤,以10/130 μm规格的单模双包层掺镱光纤作为可饱和吸收体来实现被动调Q。该激光器采用全光纤化的结构,结构紧凑,以较低的成本获得了较为高效的脉冲输出。最终获得了平均功率最高为3 W,直线效率约为30%,重复频率为10~100 kHz可调,脉宽最窄为344 ns,光谱宽度为0.05 nm、中心波长为1 064 nm的激光输出。     

2μm掺铥光纤激光器连续和调Q运转的实验研究

采用二色镜和可变透过率腔镜作为谐振腔,实现了790nm半导体激光器端面泵浦下的双包层掺铥光纤激光器的连续和调Q运转。连续激光运转实验结果表明,在光纤长度和泵浦功率固定时,增益光纤存在激光输出功率最大情况下的最佳输出透过率,在70%最佳透过率时,得到激光中心波长1 930nm、输出功率5.9 W,斜率效率为46%。采用石墨烯分散液作为可饱和吸收体,插入增益光纤与输出镜之间,实现了掺铥光纤激光器的稳定被动调Q运转。当泵浦功率为3.4 W时,获得最大平均输出功率为39mW,对应的脉冲宽度为0.9μs,脉冲重复频率为67kHz,单脉冲能量为210nJ;平均输出功率、脉冲宽度与泵浦功率近似呈线性关系。     

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究

报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 kHz范围变化,包络宽度在10.1~3.62 μs范围变化。在泵浦功率为191.3 mW时,激光器最大输出平均功率9.354 mW,最大光-光转换效率为4.89 %。     

基于SWNT可饱和吸收体结合Sagnac滤波的调Q掺铒光纤激光器

提出并搭建了一种基于单壁碳纳米管可饱和吸收体结合Sagnac环的被动调Q掺铒光纤激光器,对其输出激光特性进行实验研究。采用光沉积法制备了单壁碳纳米管可饱和吸收体,其透射率为75%。基于单壁碳纳米管的可饱和吸收特性,搭建调Q激光器,实现谐振腔Q值调节。将Sagnac环形滤波器插入光纤环形腔,Sagnac环结构产生的滤波效应可以对调Q脉冲实现精细度滤波,该激光器工作阈值为800 mW。当泵浦功率为830 mW时,激光器可实现稳定的1 530.4 nm激光输出,输出功率为12.3 mW,重复频率为210.7 kHz,对应的脉冲周期为4.76μs,脉冲宽度为2.19μs,其最大脉冲能量为58.37 nJ。     

Er3+,Yb3+:glass/Co2+:MgAl2O4复合材料LD泵浦被动调Q微型激光器

报道了一种应用于激光测距的Er³⁺,Yb³⁺:glass/Co²⁺:MgAl₂O₄复合材料LD泵浦的被动调Q微型激光器。 采用玻璃与晶体复合技术,将增益介质Er3＋/Yb3＋共掺 磷酸盐玻璃和被动调Q可饱和 Co²⁺:MgAl₂O₄晶体进行了光学热复合,复合材料会降低增益介质内部的温度梯度 ,使热焦距变长,模体积 增加,激光光束质量提高;另外,复合材料使腔内损耗减小,腔内的粒子数密度提高,脉宽 变窄,输出能 量增加,从而激光器性能得到提高。在重复频率为10Hz情况下,采 用中心波长为940nm的单管LD作为泵 浦源,获得单脉冲能量为210μJ、脉冲宽度为2.8ns,峰值功率大于70kW的波长为1.5 μm的被动调Q激光输出,光束质量为1.2     

二硫化钼掺镱光纤激光器连续和调Q实验研究

采用环形腔结构,实现了1063 nm双包层掺镱光纤激光器的连续和调Q运转.光纤激光器连续输出结果表明,在输出透过率和泵浦功率固定时,存在最佳输出光纤长度.在3m最佳光纤长度时,得到平均输出功率270 mW,中心波长1063 nm、斜率效率为21.5％的连续激光输出.采用自制的二硫化钼(MoS2)作为可饱和吸收体(SA)...     

2.794μm高重复频率Fe2+:ZnSe被动调Q激光器脉冲特性理论分析与实验研究

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低，在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe²⁺∶ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er,Cr∶YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明，具有低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度，且具有高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率来压缩脉冲宽度，脉冲宽度与晶体棒直径无关，实验结果与理论结果吻合。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794μm被动调Q激光输出，激光器在60 Hz重复频率下分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7.0 mJ的调Q激光输出，脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。研究结果为被动调Q激光器的设计提供了理论指导。     

重复频率连续可调谐的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器

激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器因其高重复频率、短脉宽、高峰值功率等优点,在光通信、激光雷达、遥感监测、非线性频率变换、激光微加工等领域有着重要应用,然而目前Cr4+:YAG被动调Q激光器脉冲输出稳定性较差,而且重复频率调谐范围窄,限制了其在气溶胶的荧光分析、测距以及空间光通信等领域中的广泛应用。实验中采用预泵浦方式,在激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器中获得重复频率连续可调、稳定振荡的激光脉冲输出,重复频率连续可调谐范围为2 ~28 kHz,其单脉冲能量的不稳定性优于2.50%。其中,在重复频率为20 kHz时,获得脉冲宽度为2.431 ns,单脉冲能量17.6 J,消光比252:1的脉冲输出,其幅度不稳定度约为4.00%,重复频率不稳定度约为2.40%。此类宽频可调、稳定振荡的激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器有着广阔的应用前景。     

被动调Q锁模掺镱光纤激光器

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3 光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW;调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8μs,光谱宽度为4.7 nm;调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。     

基于石墨烯被动调Q Nd:YAG晶体微片激光器

设计了以石墨烯作为可饱和吸收体的被动调Q掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)微片激光器。该激光器采用三明治结构,附有石墨烯薄层的YAG晶体紧密压贴于工作物质Nd:YAG晶体上,晶体端面镀膜作为端面镜构成平行平面谐振腔。采用光纤耦合输出激光二极管端面抽运技术,利用石墨烯的可饱和吸收作用,在注入功率为1.17 W时实现微片激光器的调Q运转,获得波长1064.6 nm,重复频率300~807 kHz可调,最小脉冲宽度75 ns的激光输出。激光器最大输出功率38.4 mW,最大单脉冲能量54.7 nJ。     

基于石墨烯被动调Q Nd∶YAG晶体微片激光器

设计了以石墨烯作为可饱和吸收体的被动调Q掺钕钇铝石榴石晶体(Nd∶YAG)微片激光器。该激光器采用三明治结构,附有石墨烯薄层的YAG晶体紧密压贴于工作物质Nd∶YAG晶体上,晶体端面镀膜作为端面镜构成平行平面谐振腔。采用光纤耦合输出激光二极管端面抽运技术,利用石墨烯的可饱和吸收作用,在注入功率为1.17W时实现微片激光器的调Q运转,获得波长1064.6nm,重复频率300～807kHz可调,最小脉冲宽度75ns的激光输出。激光器最大输出功率38.4mW,最大单脉冲能量54.7nJ。     

Q-switched and Mode-locked Characteristics of Cr^4＋： YAG Crystal

The passively Q-switched and mode-locked （QML） characteristics in a diode-pumped Nd： GdVO4 laser with Cr^4＋： YAG saturable absorbers have been demonstrated. A maximum average output power of 710 mW has been obtained in the QML laser. The maximum energy of a single Q-switched pulse is 52.5μJ, with the corresponding pulse width of 30 ns and the peak power of 1.75 kW, at the incident pump power of 7. 75 W. The repetition rates of the Q-switched envelope and the mode-locked laser pulse are 16.7 kHz and 680 MHz, respectively.     

LD抽运Cr4+:YAG被动调Q c-cut Nd:YVO4自拉曼激光器

对激光二极管(LD)抽运的Cr4+:YAG被动调Q c-cut Nd:YVO4自拉曼激光器进行了实验研究。通过采用不同初始透射率的Cr4+:YAG和不同反射率的输出镜进行实验,研究了初始透射率和反射率对拉曼光输出特性的影响。测量了拉曼光的平均输出功率、脉冲重复频率和脉冲宽度随抽运功率的变化。在抽运功率为4.8 W时,拉曼光的最高平均功率为370mW,相应的光-光转换效率为7.7%。实验中得到了亚纳秒级的拉曼光输出,最高单脉冲能量为54μJ,最高峰值功率为47kW。     

半导体可饱和吸收镜调Q的Yb∶LSO激光器

报道了一个激光二极管(LD)抽运多波长连续输出的激光器和一个被动调Q的固体激光器。该激光器的增益材料是一种新型掺Yb3 的晶体Yb3 ∶Lu2SiO5(Yb∶LSO)。当吸收的抽运功率为2.57 W时,连续输出的最大功率为490 mW,斜率效率为22.2%,光-光转换效率为14.2%,激光阈值为299 mW,输出激光波长为1084 nm。多波长输出时,波长调谐范围为1034~1085 nm。利用InGaAs可饱和吸收镜实现调Q输出时,斜率效率为3.0%,激光波长为1058 nm。脉冲重复频率为25~39 kHz,重复频率随着抽运功率的增加而增加。     

高转换效率LD抽运Cr4+:YAG被动调Q内腔式SrWO4拉曼激光器实验研究

采用Cr⁴⁺:YAG作为饱和吸收体,实现了结构 紧凑的全固态半导体泵浦被动调Q内腔式钨酸锶(SrWO₄) 拉曼激光器,获得了稳定的、高效率的一阶斯托克斯拉曼光,并研究了激光器运转中拉曼光 的偏振特性。泵 浦抽运功率为5.8W时,获得的拉曼激光输出功率为968mW,调Q 脉冲重复率为49kHz,脉宽为7ns, 抽运光到一阶斯托克斯光的转换效率为16.7%,斜效率为18. 6%。这是目前报道的被动调 Q内腔式固 体拉曼激光器所获得的最高转换效率。     

基于金纳米笼和MoS2的1 123 nm被动调Q Nd: YAG激光器

采用电流置换反应成功制备了金纳米笼溶液并首次验证了其在1123 nm处的非线性饱和吸收特性,作为对比,同样制备了MoS₂饱和吸收体。分别将金纳米笼和MoS₂作为饱和吸收体,实现了中心波长为1 123 nm的Nd: YAG激光器的调Q运转。在MoS₂为饱和吸收体的调Q激光器中,当泵浦功率为6.81 W时,得到的最大平均输出功率为208 mW,最短脉冲宽度为412 ns,最大脉冲重复率为233 kHz。在金纳米笼为饱和吸收体的调Q激光器中,当泵浦功率为6.04 W时,得到的最大平均输出功率为221 mW,最短脉冲宽度为253 ns,最大脉冲重复率为326 kHz。与MoS₂调Q激光器的实验结果相比,金纳米笼调Q激光器获得的输出功率和效率更高,脉冲宽度更窄,重复率更高。结果证明了金纳米笼在近红外波段激光器中用作饱和吸收体的巨大潜力。