全固态单频激光技术

全固态单频激光器在高分辨率激光光谱学、相干通信、激光雷达、引力波探测等方面的重要应用,成为全固态激光器研究的一个重要方向。概述了几种获得全固态单频激光器的方法,主要有短腔法、耦合腔法、双折射滤光片法、光栅选频法、插入标准具法、单向环形腔法、扭转模腔法等。介绍了不同方法实现单频的基本原理及国内外进展,总结比较了它们各自的优缺点和适用范围,为不同的单频激光应用需求提供了不同的单频技术手段。     

人眼安全相干多普勒测风激光雷达全光纤单频激光器

为了满足近距离相干测风激光雷达对激光发射源的需求,采用种子源振荡-放大(MOPA)的工作方式,对小型化、全光纤、高重复频率、窄线宽并处于人眼安全工作波段的激光雷达用单频脉冲激光器进行了研究.实现激光输出波长1542.4 nm,重复频率10 kHz,脉冲宽度500 ns,线宽1 MHz,平均输出功率50 mW,峰值功率10 W,单脉冲能量5μJ.该激光器可作为近距离相干激光雷达发射源.     

红外波段全固态单频激光器研究进展

红外波段的全固态单频激光器在民用和军用领域都具有重要应用价值,是全固态激光器的重要发展方向之一.概述了实现全固态单频激光器的主要技术手段和典型的工作原理,总结了1.064m,1.5m～1.6m和2m波段红外全固态单频激光器的主要研究方向和国内外研究进展,分析对比了各波段全固态单频激光器的主要实验方法的优缺点,最后对未来全固态单频激光器的发展前景进行了分析和展望.     

实现2 μm固体激光器的注入锁定

2μm固体激光器具有处于人眼安全波段和较低的大气消光比等优点,已成为固体激光雷达的首选光源.将输出单纵模、窄线宽、频率稳定的种子激光注入到环形腔中进行放大,可以获得满足激光雷达使用的激光光源.我们使用双端镀膜的Tm,Ho∶YLF微片作为种子激光器,在低温条件下,获得15 mW     

2.0μm波段掺铥连续单频光纤激光器的研究进展

介绍了2.0μm波段掺铥连续单频光纤激光器的实验研究进展,以实现单频光纤激光器的关键技术为主线,总结了不同腔结构掺铥单频光纤激光振荡器的研究现状与发展方向。基于种子源主振荡功率放大(MOPA)结构进行了单频激光器功率放大,介绍了高功率掺铥单频光纤MOPA激光器的国内外研究进展。此外,介绍了本课题组在高掺杂铥锗酸盐玻璃光纤制作,2.0μm波段单频光纤激光振荡器构建,以及单频激光功率放大方面的部分研究工作。     

人眼安全拉曼激光技术的发展

闸述了1.5Xμm波段人眼安全激光技术的特点，综述了1.54μm高压甲烷气体拉曼频移Nd:YAG激光器和1.56μm硝酸钡固体拉曼频移Nd:YAG激光器的发展及其现状，并对其未来发展方向进行了探讨。     

2μm相干测风激光雷达研究

2μm波长处在人眼的安全波段，2μm激光雷达，尤其是2μm测风激光雷达的研制具有重要的现实意义。文章描述了2μm相干测风激光雷达的基本原理、系统的组成及具有的功能，同时对相干探测技术、相干光路、相干探测效率、白适应光学系统、快速光束扫描及高稳频本振激光器技术等几个影响相干激光雷达探测性能的关键技术进行了综述，为具体的工程应用提供了依据。     

7.3 W单频2.09 μm一体化非平面环形谐振腔Ho:YAG激光器

相对于应用广泛的掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的lμm激光器而言,掺钬(Ho)的钇铝石榴石(YAG)激光器发射的2.09μm波长对人眼更安全,而且位于大气透射窗口区域.单纵模Ho激光器可应用到相干探测激光雷达领域以测量机场上空的风场,以及遥感人气中的化合物等.高功率的单频连续波(cw)Ho激光器不但可直接测量近场风速,还可抽运光参量振荡器(OPO)或差频产生器(DFG),产生深中红外5-15μm分子指纹区域的单频CW激光.     

高功率266 nm全固态单频连续波激光器研究进展

高功率单频连续波266 nm激光在大容量信息存储、高分辨光谱监测及高精度紫外光刻等领域具有重要应用价值,近年来已成为国内外紫外激光领域的研究热点之一。文中首先综合比较了用于产生高功率266 nm紫外激光的非线性光学晶体基本性能,并根据主要的激光器频率锁定方法,重点分析了H?nsch-Couillaud (H-C)频率锁定和Pound-Drever-Hall (PDH)频率锁定方法的优缺点以及连续波单频266 nm激光器发展现状,介绍了本课题组最新研究成果,即基于H-C频率锁定方法实现了功率1.1 W的单频连续波266 nm紫外激光稳定输出。最后,针对进一步提升全固态单频连续波266 nm激光器性能亟需解决的问题和可能解决路径进行了简要分析和展望。     

单频脉冲激光器的分子吸收光谱频率稳定技术研究

单频脉冲激光器的频率稳定性显著地影响直接探测多普勒激光雷达的风速测量准确性,工作在半导体抽运Nd…YAG激光器倍频532nm的种子注入脉冲激光器的典型自由频率漂移可达15MHz/min,相当于4m/s风速误差。基于碘分子吸收光谱稳频原理,采用Labview虚拟仪器控制技术,对种子注入脉冲放大式的半导体抽运Nd…YAG激光器进行稳频,实现了脉冲激光器的频率扫描、碘分子1109光谱吸收线的自动匹配和频率锁定。长时间(大于2h)频率漂移标准偏差为0.8MHz,等效风速误差为0.2m/s,达到直接探测多普勒测风激光雷达长时间测量对脉冲激光器的频率稳定要求。     

高功率单频掺铒光纤激光技术研究进展（特邀）

近年来,在相干探测、激光雷达、激光冷却以及引力波探测等领域应用需求的驱动下,窄线宽、低噪声的高功率单频掺铒光纤激光技术成为国内外光纤激光技术领域的研究热点。简要介绍了近些年高功率单频掺铒光纤激光技术的研究进展,包括单频掺铒光纤激光器和高功率单频掺铒光纤放大器,分析了高功率单频掺铒光纤激光的发展趋势和面临的挑战,并对下一步的发展方向进行了展望。     

用于产生THz波和黄激光的全固态激光器

近年来全固态激光技术得到迅速发展,从而大幅度提高了其性能,扩大了其应用领域范围.介绍了全固态激光技术的一些最新重要进展:比较了已有的基于全固态激光器产生THz波的方法与基于半导体量子阱级联激光器、LN晶体、CO2激光器和光纤激光器等方法,提出一种基于单直线型谐振腔全固态激光器的高效、使用方便的新型THz波源;综述可见光全固态激光器研究开发的新进展,重点介绍基于腔内移频和倍频机理黄激光器和基于腔内拉曼移频和倍频的黄激光器的研究最新进展;同时介绍用LDA直接端面抽运板形激光介质轴对称输出的新型激光谐振腔、籽激光注入Q开关单纵模激光器、冷却激光介质的透明散热器、调Q锁模激光器的调制器等项技术的最新研究成果.     

基于平面光波导注入锁定技术的分布式反馈激光器阵列相干合束光源

面向芯片化空间激光通信、激光雷达等应用对高功率激光光源的需求，笔者将注入锁定到同一种子光的分布式反馈激光器（DFB激光器）阵列通过平面波导耦合器进行相干合束，解决了单个DFB激光器功率受限的问题。为了研究基于注入锁定技术的DFB激光器阵列的相干合束效果，测量了不同数目的注入锁定激光器在相干合束前后的光功率、相位噪声、相对强度噪声，通过计算得到2、3、4个DFB激光器的合束效率分别为91.6%、87.8%、78.3%，实现了相对于单个激光器的光功率放大，同时通过理论分析和实验研究了相干合束对相位噪声及相对强度噪声的影响。     

激光雷达用高性能光纤激光器

系统研究了窄线宽低噪声单频连续光纤激光器、高能量纳秒长脉冲单频光纤激光器以及高峰值功率纳秒短脉冲光纤激光器三类高性能光纤激光器:实现了工作于1、1.5及2 m波段的单频连续光纤激光器,典型光谱线宽小于3 kHz,强度噪声接近于散粒噪声极限;实现了高能量单频光纤激光器,脉冲能量超过200 J,重复频率20 kHz,脉冲宽度100~500 ns,激光波长位于1.5 m波段;实现了高峰值功率纳秒短脉冲光纤激光器,峰值功率超过700 kW,重复频率10 kHz,脉冲宽度3 ns;同时还实现了高重频高峰值功率纳秒短脉冲光纤激光器,峰值功率超过200 W,重复频率3 MHz,脉冲宽度1~5 ns。文中阐述了以上几类高性能光纤激光器在激光雷达探测系统中的应用前景。     

1 532 nm全光纤Er/Yb共掺杂激光器

近年来,相干探测激光雷达是测量远距离低空风切变的有效手段,1.6 μm波段固体激光器以其人眼安全、探测器件成熟等优势成为相干雷达主要光源。其增益介质Er:YAG晶体在1532 nm波段有较强的吸收峰,但吸收谱较窄,因此通过使用1 532 nm光纤激光器进行谐振泵浦可以有效提高晶体输出效率。为此,文中以Er/Yb双包层光纤为增益介质,1532 nm光纤光栅为反射腔镜,976 nm半导体激光器为泵浦源,实现了全光纤化1532 nm激光输出。输出激光最大功率73.44 W,波长可调谐范围为1531.35~1532.14 nm,波长谱宽为0.06 nm,x和y方向的光束质量M2分别为1.38和1.26,是1.6 μm固体激光器的理想泵浦源。并采用此激光器泵浦Er:YAG非平面环形腔获得1.3 W单频激光输出,斜率效率为31.76%。     

2 μm固体激光器的注入锁定

为了获得满足2 μm相干多普勒激光雷达使用的激光光源,进行了注入锁定固体激光器的实验研究。种子激光器采用双端镀腔膜的Tm,Ho:YLF微片晶体,在低温液氮环境下,获得单纵模稳频激光输出。从激光器采用有利于单纵模运转的环形腔结构,并利用熔融石英声光调Q获得脉冲输出。通过注入锁定,实验获得激光输出波长为2.067 μm,在重复频率大于20 Hz时,激光器的最终单脉冲输出能量2 mJ,脉冲宽度为146 ns。实验论证了注入锁定系统激光器作为雷达光源的可行性,并理论分析了种子注入时环形腔内的初始光场分布。     

1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器

设计并实现了一种基于人眼安全波段的1550 nm全光纤化结构单频脉冲光纤激光器。激光器采用外腔稳频技术的单频半导体激光器作为种子源,其线宽1.8 kHz,功率20 mW。通过预放大器和声光调制器获得单频脉冲激光,并运用两级光纤放大器实现了线宽1.9 kHz、平均功率521 mW、脉冲宽度200 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲光纤激光输出。输出脉冲峰值功率达260 W。输出端采用了双包层单模光纤,保证了输出激光的光束质量。整个激光器通过对种子光级联放大,结合放大器的增益控制,成功抑制了受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)效应,消除了放大过程中噪声对线宽的影响,获得了线宽稳定的单频脉冲激光。     

全固态和频激光器的研究进展

非线性和频转换技术,可以使可用激光波长数目获得成倍的增加,并为激光应用领域提供更多的实用性强的激光波长。论文分析了和频激光器谐振腔内双波长振荡的产生及最佳非线性转换效率的条件,重点介绍了黄光、蓝光波段全固态和频激光器的研究现状,对其实验方案进行了分析和比较。其次,简单介绍了紫外波段全固态和频激光器的研究现状及实现方法。...     

20W全光纤结构掺铥皮秒脉冲光纤激光器

2.0μm波段掺铥光纤激光器可广泛应用于人眼安全雷达、激光传感、生物医疗以及材料加工等领域,已逐步成为近年来国内外新型激光源研究的热点之一。目前,2.0μm波段掺铥连续光纤激光器平     

全固态黄光激光器研究进展

黄光波段的激光在生物医学、空间目标探测和识别、激光显示、化学等领域有着广泛的应用前景,近年来人们对全固态黄光激光器进行了大量的研究.简述了全固态黄光激光器的发展历史和研究现状.对黄光激光的产生方式进行了讨论,重点介绍两种获得黄光激光的非线性光学方法:和频和受激拉曼散射效应.在和频方式的讨论中,对比分析了腔内和腔外两种和频方式.分析了三种不同技术途径的全固态拉曼黄光激光器.介绍了通过直接倍频红外激光获得黄光激光的研究情况.最后指出了全固态黄光激光器的发展方向.