2μm波段激光薄膜的研制

概述了国内外关于～2μ波段发光的掺Tm^3＋,THo^3＋和Er^3＋等激光晶体镀膜的使用情况,结合我们实验室已有的工作基础,对其设计原理和制备工艺进行了详细分析,制备出了较高性能2．94μm的激光薄膜。     

2μm波段陶瓷激光器的进展

介绍了在2μm波段陶瓷激光器的实验研究进展,主要包括高功率、高效率的Tm:YAG陶瓷激光器,半导体直接泵浦的Ho:YAG陶瓷激光器和Tm光纤激光泵浦的Cr2+:ZnSe烧结成型的陶瓷激光器,这些激光器的输出涵盖了2~2.4μm波段。由于2μm波段的激光陶瓷具有较长的上能级寿命和相对较低的声子能量,不仅在连续波输出时,而且在脉冲输出时具有潜在的高转换效率。还讨论了2μm波段陶瓷的光谱特性,以及这些特性对于2μm波段激光输出性能的影响。     

1.3μm固体激光器研究进展

1.3μm波段固体激光器在多领域均有着重要作用,本文介绍了近20年来国内外不同晶体材料输出1.3μm波段激光的研究进展,包括几种常用的晶体如YAG、YVO₄、GdVO₄以及其他晶体。通过分析认为,对新材料、新机制的探索与应用是未来1.3μm波段激光器的主要发展方向。     

1.7μm波段光纤激光技术研究进展及应用

1.7μm波段有许多分子吸收线,位于活体组织的透明窗口中。该波段激光源在材料加工、中红外激光产生、气体检测、医疗手术和生物成像等领域有着重要的应用,受到国内外研究者的重视,并取得了一些研究成果。总结了国内外1.7μm波段激光器的研究进展及相关应用,介绍了长春理工大学在该领域的工作。尽管现有的研究和应用仍面临着一系列问题,但随着相关技术的不断提高,1.7μm波段高性能光纤激光器必将得到快速的发展。     

3～5μm固体激光器

概述了中红外激光器的应用背景,介绍了国外研究现状及发展趋势,提出了用固体办法实现中红外激光有效输出的技术途径和方案,对固体中红外激光输出所需要的2 μm激光泵浦源技术进行了探讨和方案比较,最终选用了OPO技术间接获得2μm激光的方案.以二极管泵浦1.06 μm激光为泵浦源,采用双谐振腔内KTP OPO的方式,进行了激光实验,实现了功率23.9 W的2 μm波长激光输出.在此2μm激光泵浦源基础上,提出了实现室温运转的中红外固体激光ZnGeP2 OPO的技术方案并进行了实验,最终成功实现中红外激光输出,在约5 kHz时,中红外激光输出功率4.09 W.     

2μm激光探测器的设计和制备

通过分析2μm波长的差分吸收雷达(DIAL)用于测量大气气象参数和CO2分布等测量对激光探测器的技术要求,介绍了相应的2μm波长光电二极管探测器的技术指标.根据该指标进行了器件的材料、材料结构和器件结构设计.其外延材料采用了In1-xGaxAaxAsyP1-y系列结构.为了减小暗电流和噪声,器件结构借用InGaAs雪崩管的分离吸收区和倍增区结构,把PN结放在具有宽带隙的InAs1-yPy中,光吸收在窄带隙的In1-xGaxAs中.最后,简略介绍了该器件的制备工艺和技术.     

2μm波段激光器的发展状况

讨论了产生2μm激光的两种方式,结合最新的相关文献分别对直接泵浦的2μm全固态激光器和2μm光学参量振荡器(OPO)的发展状况进行了详细的论述,并指出了2μm激光的应用前景。     

传输2μm波段激光的多芯空芯光子带隙光纤的研究

2μm波段属于人眼波段,并且具有大气通信窗口,对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,以配合2μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤,针对不同模式的模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。综合分析给出了2μm波段单个和多个模式激光传输的最优波长。     

2μm波段混合复合谐振腔型单纵模光纤激光器

设计并演示了一种2μm波段高信噪比混合复合谐振腔型单纵模（SLM）掺铥光纤激光器（TDFL）。混合复合谐振腔由基于3个均匀光纤布拉格光栅（FBG）和2个光纤耦合器（OC）的非对称线形复合四腔和基于另外2个OC的双OC环形腔组成。基于游标原理,非对称线形复合四腔可以实现激光SLM选择。双OC环形腔作为窄带滤波器,进一步确保激光器长时间SLM稳定运行。采用放大的1567 nm激光泵浦掺铥光纤,当泵浦功率为2.80 W时,激光输出中心波长为2049.160 nm,输出功率为15.47 mW,光信噪比高达75.65 dB,200 min测量时间内波长和功率波动分别小于0.005 nm和0.85 dB,10 min测量时间内激光可以保持稳定的SLM运行,激光器的阈值泵浦功率和斜率效率分别为1.75 W和1.43%。提出的TDFL在自由空间光通信、激光雷达、光学传感等领域具有潜在的应用价值。     

Tm2O3掺杂锗酸盐玻璃2μm波段连续激光输出

报道了一种Tm2O3掺杂的新型FGe玻璃连续激光运转.实验中增益介质采用未镀膜的掺杂摩尔分数为1%的Tm2O3的GeO2-Ga2O3-BaF2-MO/F2(FGe)玻璃,在波长790 nm的钛宝石激光抽运下,使用两种输出耦合镜分别实现了连续激光振荡.在3%输出耦合镜下得到了83 mW的激光输出,斜率效率为13.7%,光...     

腔内OPO2μm脉冲激光器

设计了基于KTP晶体的内腔式光参量振荡(OPO)2μm脉冲激光器。理论计算了KTP-OPO波长调谐特性及相位匹配参数,采用电光调QNd:YAG1.064μm激光泵浦的KTP晶体,在XZ主平面内,实现了Ⅱ类相位匹配,选用Φ4mm光阑限制光束,分别对单块KTP和为补偿走离效应采用两块向对放置的KTP晶体进行了实验,获得了最高25mJ的脉冲2.12μm激光输出,电光转化效率1.14‰。     

2μm声光Q开关

介绍了一种用于固体激光器调Q的2μm声光Q开关。首次使用"失配率"来表征声光器件的阻抗失配程度,并采用LC匹配网络使阻抗失配率从0.82降低到0,衍射损耗提高了1倍。该文还提出了通过减小声光介质的厚度来提高散热速率和产品可靠性的设计方案。该声光Q开关采用石英晶体作为声光互作用介质,通光方向长度45mm,有效光孔径φ3mm,在驱动功率80W时对2μm线偏光衍射损耗达到了88%。该器件用于Ho∶YA激光器中,在重复频率10kHz时,获得的单脉冲能量1.6mJ,脉冲宽度20ns。     

8μm～14μm长波红外相干辐射技术

8μm~14μm长波红外相干辐射在大气激光遥感与通信、高分辨分子指纹光谱及国家安全等诸多领域具有重要应用价值。概述了几种可获得8μm~14μm相干辐射的光源, 主要有CO₂气体激光器、半导体量子级联激光器、红外自由电子激光器、红外超连续谱光源和非线性变频中红外固体激光器等。分别介绍了不同技术的基本原理及国内外进展, 并分析比较了各自的优缺点、发展方向及应用适用范围。其中, 非线性变频中红外固体激光器具有8μm~14μm连续调谐, 可飞秒、皮秒、纳秒及连续波运转, 重频1Hz~GHz可调的突出优势, 且全固化结构、可靠性高、光束质量好, 将成为发展实用化与精密化长波红外相干辐射光源的最佳选择。     

LD端面抽运Nd:YAP 腔内RTP-OPO1.65μm激光研究

报道了基于非临界相位匹配磷酸钛氧铷晶体(RTP)的光参量振荡激光性能研究。采用激光二极管端面抽运Nd:YAP激光晶体,组成内腔式RTP-OPO系统,对比了在不同声光调Q重复频率下的信号光输出特性。在20 kHz重复频率和13.1 W的抽运入射功率下,获得平均功率1.1 W的1.65 m人眼安全激光的输出,光-光转化效率为8.4%;在重复频率为5 kHz时,获得了最窄脉4.4 ns,最高单脉冲峰值功率30.8 kW。结果表明,基于RTP晶体的OPO变频是获得1.6 m波段激光的一种有效新途径。     

高重频大能量1.6μm波段全固态激光的研究进展(特邀)

1.6μm附近波段激光不仅属于人眼安全波段,而且处于大气传输窗口,不仅如此,高重频、大能量的1.6μm附近波段激光还可携带高分辨率、大数据量的信息远距离传输。近年来随着晶体制备和镜片镀膜工艺的提高,通过直接泵浦增益介质和频率转换技术获得1.6μm附近波段的激光在重复频率、能量和光束质量等方面都得到了很大进展。首先,介绍了直接泵浦掺Er3+晶体、受激拉曼频移和光参量振荡产生1.6μm附近波段激光的原理和研究进展;其次,总结了三种方案在获得1.6μm附近波段激光的优点和缺点;最后,分析了它们在获得高重频、大能量1.6μm附近波段激光的应用前景。针对光参量振荡输出激光光束质量较差的问题,文中进行分析并给出相应解决方法,最后对通过光参量振荡获得较好光束质量、高重频、大能量1.6μm附近波段激光的发展前景进行了展望。     

2μm全固态激光器的研究进展

近年来2μm波段的全固态激光器由于在测高、测距、大气遥感等方面具有重要的应用前景而引起了广泛关注。介绍了实现2μm激光输出的三个基本条件,综述了2μm全同态激光器的发展状况,对几种激光晶体进行了理论分析和实验对比,指出Tm,Ho：LuLF是今后2μm全固态激光器研究的一个发展方向。