聚四氟乙烯材料的太赫兹特性

太赫兹(THz)辐射能够穿透很多对可见光不透明的非金属、非极性材料,而用X辐射对这些材料成像的对比度又相对低,因此,太赫兹成像在安全检测和生产质量控制等领域日益受到重视。对成像材料的太赫兹特性的实际测量是太赫兹成像技术的重要组成部分。利用CO_2激光抽运太赫兹激光对聚四氟乙烯材料的太赫兹吸收特性和透过光斑轮廓进行了实验研究,获得聚四氟乙烯在70.51μm,96.5μm,118.83μm,122.4μm,158.51μm,184.31μm和214.58μm波长的吸收系数。     

InSb光电导太赫兹源材料性质及辐射场研究

为了研究锑化铟(InSb)半导体材料光电导太赫兹辐射过程,用数值计算方法分析材料内载流子迁移率和表面电流,以及不同性质抽运激光器对太赫兹波近场强度的影响,用宏观电磁场理论和微观半导体理论分析材料表面电流,比较了InSb和GaAs材料的太赫兹波功率谱曲线。结果表明,InSb材料载流子弛豫时间越长,载流子迁移率越大;表面电流与载流子寿命和弛豫时间成正比;宏观电磁场理论更适于分析表面电流;抽运激光饱和能量密度越大,太赫兹近场辐射强度越强;抽运激光脉冲宽度越短,太赫兹近场辐射强度越强;InSb光电导辐射太赫兹波功率比GaAs高。该结果为基于InSb光电导太赫兹辐射源的研究奠定了一定的基础。     

缓冲气体对光抽运远红外激光器频谱特性的影响

基于分子振动弛豫理论完善了缓冲气体的作用模型，利用半经典密度矩阵理论与量子力学理论，定量分析研究了缓冲气体对小型光抽运远红外激光过程的作用机理以及缓冲气体作用下小型腔式光抽运NH3分子远红外激光器的频谱特性，讨论了工作气压、抽运功率等工作参数对频谱特性的影响，并对理论计算结果进行了实验验证．二者符合得较好。研究结果表明，在小型光抽运远红外激光器中加入适当的缓冲气体，大量工作气体分子与缓冲气体分子之间的无规碰撞会引起谱线加宽，而且可以使远红外激光输出信号增强。     

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了低温生长砷化镓光电导天线(LT-GaAs PCA)产生太赫兹(THz)波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。     

太赫兹雷达散射截面测量研究进展

太赫兹雷达散射截面(RCS)测量技术是当前太赫兹重要的应用技术之一。利用太赫兹源,不仅可以测得目标太赫兹波段的RCS,还可以通过对缩比模型的RCS测量,获得微波波段全尺寸目标的RCS值。基于RCS定义及测量的一般要求,介绍了国外太赫兹RCS测量的主要成果;重点介绍三类测量装置及测量目标;给出部分代表性的测量结果。最后分析了利用飞秒激光器抽运晶体的太赫兹时域谱系统、CO2激光抽运太赫兹激光器的逆合成孔径雷达系统和信号合成器的相干探测系统在工作频率、待测目标尺寸和小型化等方面的特点。为我国太赫兹RCS测量技术的发展提供技术借鉴。     

消逝波激励及增益耦合的柱形微腔回音廊模激光辐射

毛细管的折射率比溶液的折射率高,石英毛细管在被插入的溶液中形成圆柱形微腔。采用近轴向消逝波抽运的方法,使激光的染料增益局限于抽运光在染料区的消逝场范围内,极大地提高了消逝波耦合柱形微腔的抽运效率。与侧向抽运方式比较,柱形微腔回音廊模(WGM)激光的抽运阈值从200μJ降低到9.5μJ。实验所得到的激光谱线波长以及相邻谱线的波数间隔与回音廊模式的理论计算吻合,说明石英毛细管能得到与石英光纤类似的柱形微腔回音廊模激光辐射。     

经由受激拉曼绝热过程高效产生太赫兹

论证了在三能级系统中经由受激拉曼绝热过程产生太赫兹,分析了基本模型和泵浦激光与太赫兹产生相干的三能级的理论,并应用在横向激励二氧化碳激光光学泵浦重水分子中,可以产生波长为385μm的太赫兹辐射。产生的太赫兹脉冲功率表现为蒸汽压的函数,并得到了最高太赫兹功率。该技术提供了一种鲁棒性非常好的产生太赫兹的方法。     

金属波导连续光泵气体太赫兹激光器

针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术,设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH_3OH气体,最佳工作气压30 Pa,在波长9.69μm、连续功率44 W的9P(36)支CO_2激光泵浦下,实验测得在2.52 THz频点输出功率150 m W,光子转换效率为8.4%.研究THz激光输出功率与CH_3OH工作气压、泵浦光功率的关系、以及THz激光输出稳定性,并通过压电陶瓷对THz激光腔长进行精密调节,同时测量输出功率的变化情况,讨论了金属波导THz激光器的纵模特性.实验工作与结果为下一步紧凑型折叠波导腔全金属OPTL的研制提供了参考.     

CO2激光抽运太赫兹成像研究新进展

为了研究基于CO2激光抽运的远红外激光源的太赫兹2维成像方法的各自特点和今后的发展方向,在介绍CO2激光抽运的远红外激光源的基本工作原理及美、英两国典型产品SIFlR-50FPL和FIRL100激光器的基础上,重点介绍了国内外近几年的主要成像研究成果,并对其成像特性进行了简要评述。最后总结出CO2激光抽运太赫兹成像研究的发展趋势是大力发展能远距离成3维像的太赫兹雷达、能实时成像的焦平面探测及实时图像处理和目标自动识别系统。     

信号光脉冲比抽运光窄12倍的内腔式KTP光参量振荡器

在闪光灯抽运的非稳腔Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,放置非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式单谐振KTP光参量振荡器(OPO)。研究了输出信号光的波长调谐性能,获得1.57~1.60μm可调谐激光脉冲。实验结果表明,1.57μm信号光的输出能量随着光参量振荡器腔长的增加而减少,脉冲宽度随着腔长的增加而有所变化;抽运能量较大时,转换效率随着抽运能量的增加趋于饱和然后逐渐下降;对此给予了合理的理论解释。当光参量振荡器的腔长为5 cm,1.06μm抽运光脉冲宽度为30 ns时,输出的1.57μm信号光的脉冲宽度为2.5 ns,能量为21.3 mJ。1.57μm信号光的脉冲宽度仅为1.06μm抽运光脉冲的1/12,总的电光能量转换效率为0.128%。     

Tm脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器

介绍了Tm:YAP脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器.首先介绍了Tm脉冲激光器,由实验分析,对YAP固体激光器腔型结构进行优化,确定了适合泵浦ZGPOPO的YAP激光器腔型,得到较理想的2 μm脉冲激光输出.中红外固体激光器由优化后的Tm:YAP激光器泵浦ZGP光学参量振荡器(OPO)组成,最终得到输出功率达瓦级以上的3...     

Laser Line Competition in Optically Pumped D2O THz Laser

Based on the theory of semi-classical density matrix and a model of double three-energy-level (DTEL) system for laser line competition in optically pumped D₂O super-radiant terahertz laser (THz Laser), the mathematical expressions of gain coefficients for pumping signal and THz laser signal are deduced, and the competition between 66?μm and 116?μm laser lines is calculated numerically by means of iteration method. The effects of the operation conditions (including pump power, working gas pressure and the length of cavity) on the competition are analyzed. It is found that 66?μm emission dominated the competition; with the increase of working gas pressure (or the cavity length), the spectrum of 66?μm emission experiences changes from discrete double-peak structure to overlapped double-peak structure and finally to a wide-band structure, and the optimum gas pressure varied conversely with the optimum length of the TH_Z laser cavity.     

LBO倍频1.8 W连续671 nm红光激光器

Nd：YVO4晶体中掺杂的Nd^3 除了1．064μm的受激辐射跃迁外，还可产生1．342μm波段的弱辐射，经腔内倍频，最终可输出671nm的红色激光。报道了一种光纤耦合半导体激光二极管(LD)阵列端面抽运Nd：YVO4晶体，腔内采用Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)晶体倍频，实现波长为671nm的全固态红光激光器瓦级输出的理论分析和实验结果。采用短三镜折叠腔结构，通过对激光晶体热透镜焦距的估算，用计算机优化设计选取了合适的谐振腔参数，在芯径为400μm的光纤耦合808nm半导体激光二极管阵列抽运下，当注入功率为8W时，获得了波长为671nm的红光基模稳定输出．最高输出功率达1．8W，光-光转换效率达22．5％。     

泵浦激光频率漂移对光声稳频信号的影响

在CO2激光泵浦的气体太赫兹源中,泵浦激光的频率稳定性控制问题十分关键。针对基于光声效应的泵浦源稳频技术,理论分析和数值模拟了光声信号的探测条件(光声腔内气压、传声器灵敏度等)对微弱光声信号检测的影响,进而对探测条件进行了优化。在此基础上,进一步分析了泵浦激光频率在气体吸收谱线中心频率附近漂移时光声信号的变化规律。结果表明:在实际工作中,为了实现高精度的稳频,需要将光声腔的气压控制在低压范围内,并采用高灵敏度的光声传感器;当泵浦激光频率产生漂移时,利用探测到的微弱光声信号通过反馈系统可以精确地改变激光器的腔长,以实现高精度的光声稳频,且频率漂移范围可控制在MHz量级以内。     

Compact,high power FIR NH3 laser pumped in a three mirror CO2 laser cavity

A compact CO₂?NH₃ FIR laser system where an NH₃ laser cavity was inserted in pump, three mirror CO₂ laser cavity was designed. The total length of this system was about 1.8 m. Output energy of about 1 mJ (⊥10 KW pea power) was obtained at the 152 μm and 90 μm lines in NH₃. Power conversion efficiency of 1.7 percent was obtained at the 90 μm line.     

Er3+:Yb3+:GdAl3(BO3)4晶体1.5～1.6 μm波段激光性能

采用熔盐法获得了Yb3 和Er3 离子原子数分数分别为20%和1.1%的GdAl3(BO3)4(简称GAB)晶体.在平-凹谐振腔中,利用0.97μm波长光纤耦合准连续(CW)半导体激光端面抽运0.7 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得斜率效率为20%,最高功率为1.75 W的1.5~1.6μm波段激光输出.输出激光波长随吸收抽运功率和输出镜透过率发生变化.当输出镜透过率为1.5%时,随着吸收抽运功率的增加,不仅起振的纵模带增加并且输出功率逐渐从1.60μm的纵模带中转移到1.55μm的纵模带中.而当吸收抽运功率为13.6 W时,随着输出镜透过率的增加,输出激光波长从1.60μm转移到1.52μm.结果表明Er3 和Yb3 双掺的GAB晶体是一种优秀的1.5~1.6μm波段激光材料.     

不含热池的11μm附近热带连续波CO2激光器实验研究

报道了一种非流动传统型连续波凹面光栅选支CO2激光器,为了得到11μm附近的一些热带谱线输出,在不加CO2热吸收池的情况下,通过采用较大曲率半径的凹面闪耀光栅(闪耀波长10.6μm、曲率半径10m、刻线150mm-1)和适当地增加腔长(4.5m)来提高谐振腔的选支能力。除了得到常规带0001-[1000,0200]Ⅰ,ⅡR(56)至P(56)100多条谱线之外,还得到11μm附近其它谱线16条,其中包括0111-0310谱带7条、0011-1110谱带1条、同位素C13O2160001-1000谱线5条、C13O2180001-1000谱线3条。所有谱线的输出功率均在1.6W以上。     

激光二极管端面抽运Tm:YAG激光器

研究了输出波长为2.018μm的激光二极管(LD)抽运Tm∶YAG激光器。通过准三能级系统的速率方程,分析了激光系统的抽运阈值和斜率效率。同时,利用ABCD矩阵分析了平凹腔和双凹腔的腔型稳定条件和模式匹配情况。实验时采用785 nm的光纤耦合半导体激光器为抽运源,当采用平凹直腔,Tm∶YAG晶体为5℃时,获得了4.04 W的连续激光输出,激光器斜率效率为35.4%,光-光转换效率为26.4%。实验比较了不同晶体温度下Tm∶YAG激光器的阈值、功率和效率。实验结果与理论分析基本吻合。此外,还研究了激光器腔型对激光输出功率和效率的影响。     

8.1W全固态准连续红光Nd∶YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=599°,=0°)对Nd∶YAG在13μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果。激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平凹直腔的腔体结构。对该激光器的基频(13μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究。在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率81W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图。