微片激光器移频回馈成像技术及其应用

微片激光器移频回馈成像技术是一种新兴的相干光成像技术,具有灵敏度高、相位可测量、系统结构简单等特点。该项技术可与共聚焦成像、超声调制光学成像、光学合成孔径成像等多种成像技术相结合,在微器件结构测量、生物组织成像、强散射成像等多个领域得到了应用。文章概述了激光器回馈技术的发展过程,详细介绍了微片激光器移频回馈成像技术的理论模型、研究进展及应用情况,并对该技术存在的问题进行了分析。     

双频微片激光器的研究进展

介绍了双频微片激光器的原理与国内外各种双频微片激光器的研究成果及其在精密测量中的应用,尤其是LD泵浦的双频微片激光器。分析了影响双频微片激光器产生大频差的因素,并展望了双频微片激光器今后的发展趋势。     

微片激光准共路-调频回馈干涉仪关键技术研究

激光器回馈干涉（又称自混合干涉）与传统的光干涉有实质不同。前者发生在激光器（光源）内部，激光介质增益对干涉效果（条纹形状等）起重要作用，而后者只发生在激光器外部的光路上。本文从应用的角度，也从和传统的激光干涉对比的角度探讨固体微片激光器回馈干涉仪的关键技术，包括对固体微片激光器回馈有特殊意义的“弛豫振荡”、高光灵敏度（完全非接触）的形成、测量精度提高、测量速度增加、频率稳定等。还将介绍本团队研究微片激光准共路-调频回馈干涉仪应用的成果，包括回馈共焦显微技术、表面测量、振动（和声音）测量、面内位移测量、热膨胀系数测量、折射率测量等。     

高功率微片固体激光器

本文对Yb:YAG/YAG复合激光增益介质的侧面泵浦微片固体激光器进行了研究,制作了高光束质量和低波前畸变、输出功率达90 W的微片固体激光器,对超薄片式激活介质和透镜形激活介质等几种复合增益介质的新型设计进行了介绍和分析.     

LD抽运微片激光器光回馈技术的研究进展

综述了半导体抽运微片激光器光回馈技术的研究进展状况,介绍了其研究背景和基本理论模型;阐述了它的应用成果,包括超高灵敏度激光自混合多普勒测速技术,可测量纳米级振动的测振仪,以及激光回馈层析成像技术等;展望了微片激光器回馈技术今后的发展方向.     

微片激光器的速率方程研究

在考虑荧光浓度猝灭以及增益介质热效应对粒子数玻尔兹曼分布影响的基础上,建立了准三能级微片激光器的速率方程,并将该方程用于解释Yb3+:YAl3(bO3)4微片激光器.比较理论计算结果和他人已发表的实验数据,显示该方程在一定程度上是合理的.在此基础上提出了一定条件下Yb3+:YAl3(bO3)4微片激光器的激活离子浓度和介质厚度的优化方案.     

单方向性高强度窄线宽平面随机微腔激光

提出了一种基于随机腔激光的新型平面随机微腔激光器,它由一对多层介质膜反射镜组成的平面微腔和随机腔组成.实验发现,该平面随机微腔激光器可产生单方向性、极底阈值、很窄线宽的激光出射.该结果为随机激光这一概念的应用提供了一种可行的技术路线.     

Yb∶YAG陶瓷强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器性能研究

报道了通过键合Yb∶YAG激光陶瓷来强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的研究结果。实现了Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器的激光输出。当吸收抽运功率为7.1W时获得了0.53W的自调Q激光输出,对应的光-光转换效率为7.5%。在实验中获得了脉冲能量大于25μJ、脉冲宽度小于3ns、峰值功率高达9kW的自调Q激光脉冲输出。同时研究了输出耦合镜透射率对Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的影响。     

掺钕双频微片激光器功率均衡实验研究

为了探究掺钕晶体对激光器功率均衡机制的影响 ,实验对不同参数的掺钕晶体双频微片激光器进行了功率均衡实 验研究。在实验中,通过改变抽运功率和调节热沉温度等手段,研究了双频微片激光器功率 在均衡状态时,热沉温度、 抽运功率和双频激光功率积等参数之间的关系。研究结果表明:对于功率均衡的掺钕双频微 片激光器,当抽运功率增加 时,热沉温度随之降低且与之呈负相关,需要降低热沉温度以实现双频激光的功率重新均衡 ;重新均衡后的双频激光波 长与频差不随抽运功率的变化而变化;功率均衡的双频激光功率积随抽运功率的增大而增大 ,且呈正相关。此结果说明 对于不同参数的掺钕晶体双频微片激光器,均可通过改变抽运功率和热沉温度可以实现功率 可调的功率均衡的双频激光 信号输出。这种输出功率可调谐的双频微片激光器在光生毫米波等领域有较大用途。     

正交偏振激光回馈干涉仪稳定性提高方法研究

激光回馈技术灵敏度高,并且无须配合靶镜就能够测量诸如黑色、粗糙的目标的位移或形变。为了消除环境（气压、地基震动、温度漂移等）对测量精度的影响,设计、构建了稳定的微片正交偏振激光器,采用半导体激光器泵浦微片;搭建了包括光学、电路的完整的正交回馈干涉仪系统,系统工作稳定,实现了远距离处测量。这一系统能有效地减小环境对测量的影响,提高激光回馈干涉仪的精度。     

连续输出62．5mW的LD泵浦Nd：YAG微片激光器

实现了ＬＤ泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ微片激光器的室温运转，当泵浦功率为３４０ｍＷ时，１．０６μｍ激光的ＣＷ输出功率为６２．５ｍＷ，总的光－光效率为１８％。本文简述了实验装置、结果，研究了微片激光器的一些输出特性。     

Nd:YAG微片激光器角漂移研究

角漂移是微片激光器使用和优化设计的重要参数,但有关此类数据报道较少。基于四象限探测器和LabVIEW开发环境设计了一套测量激光器角漂移的测量系统。实现了对Nd…YAG微片激光器的角漂移的实时显示、读取和保存。测量了微片激光器激光指向角漂移的量级及变化规律,为微片激光器的使用和优化设计提供了理论依据。     

A coherent all-solid-state laser array using the Talbot effect in athree-mirror cavity

Lateral mode coupling in a diode-pumped Nd:YAG microchip laser array is demonstrated with a Talbot cavity for the first time. The relatively low laser gains of solid-state lasers compared with diode lasers and CO₂ lasers, to which the Talbot cavity has already been applied successfully, are solved by employing a novel auxiliary Talbot cavity configuration. A brighter twin-peak far-field pattern indicating an out-of-phase array mode, whose spot is 9.3 times smaller than that obtained by incoherent superposition of the individual microchip laser outputs, is obtained from the phase-locked microchip laser array with a mode-selecting slit. Without the mode-selecting slit, a far-field pattern with a single narrow peak is obtained, showing that the array is locked in an in-phase mode, presumably because of multiple reflections in the auxiliary Talbot cavity     

低压驱动复合腔电光调Q微晶片激光器

复合腔电光调Q微晶片激光器是一种集成化的固体激光器,具有体积小、基横模、单纵模、线偏振运转,输出脉冲重复频率高,脉宽窄的优点,是高重复频率、高光束质量的主振荡功率放大器(MOPA)激光系统的理想种子源。进行了低压驱动复合腔电光调Q微晶片激光器的实验与理论研究。根据理论分析,增加电光晶体长度和提高端面反射率可减小标准具透射谱半宽度,进而降低驱动电压。设计了两套激光器实验方案。实验中激光增益介质和电光晶体分别选用Nd:YVO4和LiTaO3,谐振腔尺寸小于3 mm×3 mm×2.5 mm。方案1主要研究增加电光晶体长度后的激光器输出特性,在抽运功率184 mW,240 V驱动电压下,可实现300 kHz激光脉冲输出,脉冲宽度10 ns,峰值功率9.4 W。在方案2中,通过进一步提高端面反射率,在短时间内可输出1 MHz脉冲。     

光功能微晶玻璃应用与研究进展

对光功能透明微晶玻璃的应用和研究发展进行了回顾,着重阐述掺杂稀土元素的透明微品玻璃在光子学领域包括激光发射、频率上转换和放大器等方而的重要研究进展。透明微晶玻璃有望替代玻璃和单晶,在微芯片激光器、光纤放大器和高功率二极管抽运固态激光器等光学领域成为新一代光学材料。     

向100kW进军的固体激光器--浅析国外高能固体激光技术发展现状与趋势

介绍了近10年来国外高能固体激光器的研发慨况，包括同体热容激光器、紧凑有源反射镜激光器、边抽运板条激光器和光纤激光器，以及多台（光纤）激光器卡相干合成技术。此外，还简要介绍了美国空、海、陆三军和海军陆战队对固体激光器的兴趣、100kW固体激光武器在不同条件下的作用距离，以及相关中间成果的利用。     

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。     

Enhancement of the Mode Area and Modal Discrimination of Microchip Lasers Using Angularly Selective Mirrors

Angularly selective mirrors (ASMs) are proposed as a means to expand the mode area and modal discrimination of microchip lasers. ASMs used as output couplers selectively reflect incoming k vectors over a narrow angular range, while they transmit more inclined components. The eigenvalue problem of a microchip resonator equipped with a Gaussian ASM is solved analytically in the paraxial optics approximation using the ABCD matrix formalism. The narrow angular distribution of the reflected beam produces, through the laws of diffraction, a significant increase of the mode size and improved transverse mode discrimination, at the expense of higher oscillation threshold due to larger output coupling losses. Simulations performed using the parameters of Yb³⁺-doped YAG material show that one order of magnitude increase of the mode area can reasonably be achieved without causing overheating and thermal fracture. ASMs can be directly deposited on the active material in the form of a resonant grating mirror. This technology involves only planar batch processes that retain the mass production advantage of microchip lasers. The significant increase of brightness of microchips expected from this innovation will give rise to more effective and more compact devices and new applications.