波长锁定878.6 nm LD调制泵浦Nd: YVO4自拉曼激光器

报道了一款基于调制共振泵浦技术的Nd:YVO₄自拉曼激光器。针对全固态自拉曼激光器中热效应严重导致的激光器输出功率及光光效率普遍偏低的问题,合理地将共振泵浦技术和调制泵浦技术相结合,实现了激光器的有效热管控,缓解了激光器的热效应,提高了泵浦上限,从而实现了激光器输出功率和光光效率的大幅提高。当泵浦源的调制频率为10 kHz、占空比为40%、平均泵浦功率为30 W、声光Q开关的调制频率为100 kHz时,获得了最大平均功率为8.57 W的1176 nm斯托克斯光输出,相应光光转换效率28.6%。相较于相同泵浦功率的连续泵浦机制下的实验结果,斯托克斯光平均输出功率提高了42%,光光效率提高了8.5%。实验结果表明:共振泵浦和调制泵浦技术相结合的方式可以有效缓解热效应,提高泵浦功率上限,从而提高自拉曼激光器的输出功率和光光效率。     

光泵THz激光器输出特性的影响因素分析

设计稳定可靠的THz激光器, 缩小THz激光器的体积一直是THz领域的研究热点。基于速率方程组, 建立了光泵THz激光器的理论模型。数值模拟和分析了不同工作温度、腔内压强、腔尺寸、泵浦光波动等因素对THz激光输出产生的影响。研究结果表明: 泵浦光功率越高, THz激光输出对工作温度的变化越敏感, 则越有必要建立稳定可靠的温度控制系统;在保持功率输出一定的前提下, 通过适当提高THz激光腔内工作气体压强, 可以缩小THz激光器的体积;泵浦光功率越低, THz激光的输出性能对泵浦光功率波动及频率漂移越敏感, 此时, 需要对泵浦光稳定性进行控制, 更为关键的在于控制泵浦光的频率稳定性。     

可调谐中红外OPO激光器研究

研究了一种中红外可调谐OPO激光器,泵浦源为输出能量200 mJ能量的1.06μmNd∶YAG激光器,OPO采用XZ平面内二类匹配的KTP-OPO,实现了信频光1.5～2.0μm、闲频光2.3～3.6μm的波长调谐,光光转换效率10%以上。     

中红外脉冲KTA光参量振荡器实验研究

对3~5 m中红外脉冲KTA光参量振荡器（KTA-OPO）进行了理论及实验研究,对影响转换效率的因素进行了深入分析和系统优化。采用单灯双棒、电光调Q的1.064 m Nd∶YAG激光器非共线泵浦外腔非临界相位匹配（NCPM）KTA-OPO,当重复频率1~25 Hz、泵浦能量120 mJ时,获得波长3.475 μm、单脉冲能量>17 mJ的闲频光输出,最大光光转换效率为14.3%。     

LD横向泵浦铷蒸气激光器阈值特性理论研究

基于三能级速率方程建立了横向泵浦铷蒸气激光器阈值计算模型,首次详细研究了横向泵浦铷蒸气激光器的泵浦阈值特性。论文结合实际参数,数值模拟了单Bar条半导体激光器横向泵浦铷蒸气的非线性吸收和泵浦光在蒸气室内的传播以及阈值工作状态下小信号增益的分布,仿真分析了蒸气室长度、温度、缓冲气体气压及组份配比、聚焦透镜焦距以及谐振腔诸参数对横向泵浦铷蒸气激光器出光阈值的影响。分析结果表明:对缓冲气体组份配比进行优化可以有效的降低泵浦阈值功率;蒸气室长度与温度共同影响阈值功率;较大的窗口片透过率和不大于70%的输出耦合率可以使泵浦阈值功率保持在较低的水平。文中对铷蒸气激光器等碱金属蒸气激光器的关键部件设计和系统优化可起到借鉴参考的作用。     

PPSLT皮秒中波红外光参量发生器

3~5 m 中红外激光在光电对抗领域有着重要的应用前景。如果中红外激光进入皮秒量级,将使其具有更高的峰值功率和作战效能。文中采用1.06 m 皮秒激光器泵浦单周期极化化学计量比钽酸锂晶体（周期为29.5 m）光参量产生器的方案,来获得皮秒中红外激光输出。其中皮秒泵浦源为自制的侧面泵浦结构1.06 m 皮秒再生放大器。该激光器在1 kHz 重复频率下,输出功率最高为2.02W,脉冲宽度为13.6 ps。光参量发生器采用温度调谐方式,获得了3.98~3.68 m（晶体从40~200℃）皮秒中波红外可调谐激光输出。在最高泵浦功率泵浦,晶体温度为120℃时,获得最大中红外激光输出（闲频光）190 mW,光光转换效率达9.4%,充分验证了采用OPG 的方式获得瓦级皮秒中红外激光输出的可行性。     

单、双纵模腔式光泵远红外激光器的实验研究

实验上采用可选纵模的TEA－CO2激光器作泵浦源,用CO2－9R（16）线泵浦小型腔式NHG3远红外激光器,在单、双纵模泵浦条件下均获得波长为90．4μm的远红外谱线。对单、双纵模腔式光泵远红外激光的输出特性和工作气压作了实验比较研究,发现双纵模腔式光泵远红外激光可获得更强的远红外输出,具有较低的最佳工作气压值,并可在较宽的气压范围内工作。     

Ho∶YLF激光泵浦的长波红外ZnGeP2光参量振荡器

以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP₂光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2 W@10 kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11 ns,单脉冲能量为0.32 mJ,单脉冲峰值功率为11.8 kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。     

LD泵浦Pr∶YLF固体激光器

研究了LD泵浦Pr∶YLF固体激光器。激光器采用LD端面泵浦结构,通过建立激光器热效应模型,对激光晶体内部温度场进行了解析计算,模拟分析了不同掺杂浓度Pr∶YLF晶体的光吸收以及温度场分布,对激光器泵浦耦合系统和输出镜的透射率等参数进行了优化设计,实现了LD泵浦Pr∶YLF固体激光器的高功率、高效率输出。当LD泵浦功率为2W时,获得了最大输出功率为287mW,光光转换效率达16.1,光束质量因子为M2X=1.38,M2Y=1.35的640nm激光。     

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.     

缓冲气体对循环流动铯蒸汽激光器气体温度分布和输出特性的影响

为研究缓冲气体对循环流动半导体泵浦碱金属蒸汽激光器（DPAL）气体温度三维分布和输出性能的影响,将光束传播方程引入循环流动DPAL理论模型,仿真分析了高功率泵浦情况下缓冲气体配比和压强对端面泵浦横向流动铯蒸汽激光器（Cs-DPAL）输出性能的影响,获得了蒸汽池内工作气体温度的三维分布和对应的输出功率。结果表明,使用纯烷烃作为缓冲气体时,相比于CH₄,相同压强的C₂H₆对应的蒸汽池内温度更低,激光输出功率更高;使用烷烃气体和惰性气体的混合物作为缓冲气体时,若烷烃的压强较低,加入适量的He或Ar可降低蒸汽池内温度并提升激光输出功率。     

半导体泵浦铯蒸汽激光器工作特性分析

基于端面泵浦碱金属蒸汽激光器的速率方程模型,研究了半导体激光泵浦铯蒸汽激光器的工作特性。通过改变泵浦参数和蒸汽池参数,分析了各参数对激光器的泵浦吸收特性和激光输出特性的影响。结果表明:铯蒸汽吸收的功率和激光器的输出功率会随泵浦功率、乙烷压强的增大而出现饱和现象,随泵浦光中心波长对铯原子吸收波长的偏离而呈类高斯型的变化趋势,随氦气压强的增大而先增强后减弱。此外,还存在临界泵浦光线宽和温度范围使激光器保持正常运转。结果与已报道的实验现象有较好的符合,可为进一步的实验探索提供借鉴和参考。     

缓冲气体对碱金属蒸汽激光器工作特性的影响

基于端面泵浦碱金属蒸汽激光器的速率方程模型,研究了碱金属蒸汽激光器在不同缓冲气体环境中的工作特性。通过优化输出镜反射率、气体压强等参量,获得了激光器在不同缓冲气体中的输出功率随温度的变化曲线。结果表明:有烃DPAL中,最佳输出功率和运行温度随能级混合速率的增大而分别增大和减小,而且激光器在不同烃类气体下的最佳工作状态可用准二能级工作曲线描述;无烃DPAL中,氦气同位素3He可以大幅减小激光器的氦气压强,而且能够提高Rb-DPAL的输出功率,但是K-DPAL在3He中的输出功率略低。模拟结果与已报道的实验现象有较好的符合,可为实验研究提供理论指导。     

横向抽运染料激光振荡器效率分析

染料激光器由于不同的抽运方式,在出光效率和最佳输出耦合率等参数上有很大的不同.根据速率方程理论,分析了铜蒸气激光器(CVL)511 nm横向抽运染料罗丹明6G(Rh6G)激光振荡器的光-光转换效率问题.得出染料对激光的自吸收损耗效应是造成横向抽运和纵向抽运两种方式光-光转换效率与输出耦合率差异的主要原因.对不同的染料Rh6G浓度和不同的输出耦合镜反射率进行横向抽运实验,得到8.2%的最高光-光转换效率.实验结果显示横向抽运时较低的Rh6G浓度可以降低染料自吸收效应对出光效率的影响.同时,最佳输出耦合镜的反射率比纵向抽运时小.     

激光二极管抽运的高效率Yb:YGG激光器的连续及锁模运转

报道了激光二极管抽运下的高效率Yb:YGG连续及锁模激光器。实验中采用光学浮区法生长的高质量Yb:YGG激光晶体,在6.7 W的入射抽运功率下得到了1.95 W的激光输出,光-光转换效率为29.1%,最大斜率效率为60%。用半导体可饱和吸收镜启动锁模,在没有补偿色散的情况下得到了1 W的激光输出,光-光转换效率为18.2%,脉冲宽度为2.1 ps,中心波长位于1035 nm。     

激光二极管抽运的自拉曼Nd∶YVO_4激光器

研究了激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器的特性。Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,通过声光调Q技术,产生了1176 nm的拉曼激光。测量了平均输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量随抽运功率和脉冲重复率的变化。典型的1064 nm基频光和1176 nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26.3 ns和9.0 ns。在脉冲重复率为20 kHz,抽运功率为8.46 W时,产生了平均功率为0.384 W的1176 nm光的输出,光-光转换效率为4.54%。使用速率方程对自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器特性进行了理论研究,把脉冲重复率为10 kHz,20 kHz,30 kHz时拉曼光单脉冲能量和脉冲宽度的实验值与理论值进行了比较,结果基本相符。     

Q-switched mode-locked diode-pumped Nd:YVO4 laser with a saturable Bragg reflector

We demonstrated a diode-pumped passively Q-switched mode-locked Nd:YVO4 laser by using a relaxed saturable Bragg reflector (SBR). Stable mode-locked pulse train with the repetition rate of ～230 MHz was achieved and the pulse train was modulated by the Q-switched envelope with the repetition rate of ～150kHz. The maximum output of 4 W was obtained under the pump power of 13.5 W. The optical-to-optical efficiency was 30%. We also discussed the transition of each process having emerged.     

纳秒脉冲激光抽运下的铯蒸气电离度研究

为了研究碱金属蒸气电离对半导体抽运碱金属激光器(DPAL)定标放大的影响, 采用适宜于短脉冲激光抽运源的光电流法来测量碱金属蒸气电离度, 并开展了铯蒸气电离度同激光抽运功率密度、碱金属池温度、抽运激光器重复频率之间关系的实验研究。结果表明, 在不考虑热效应的情况下, 即使抽运激光的功率密度高达3×108W/cm2、碱金属池温度150℃、氦气缓冲气压力9.33×104Pa条件下, 铯蒸气的电离度也仅仅达到1%左右; 在碱金属池温度从122℃升高至163℃的过程中, 相对于铯蒸气粒子数密度的显著增大, 铯蒸气电离度的变化非常小。该研究结果对于铯DPAL通过增加抽运激光功率密度和提高碱金属池温度进行定标放大具有非常积极的意义。     

激光二极管抽运Tm:YAP晶体实验研究

简要阐述2 μm激光光源的广泛应用需求,分析掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构和吸收光谱特性,报道了采用激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP晶体的方式,实现室温下2 μm激光的高效输出。在激光二极管输出功率为19 W时, 2 μm连续激光输出功率为6.5 W,光光转换效率达34％,斜率效率为47.5％。经过声光(AO)Q开关进行调制后,在重复频率10 kHz下,获得5.4 W的动态激光输出,激光单脉冲宽度为70 ns,激光二极管输出功率到2 μm激光动态输出功率的转换效率为28％,斜率效率为42％。通过实验验证了激光二极管端面抽运Tm:YAP晶体在室温下高效输出的特性。     

Diode-pumped LiF:F2+* color center lasertunable in 880-995-nm region at room temperature

Pulsed operation of a tunable LiF:F₂^+* color center laser has been obtained at room temperature under pumping by 680-nm fiber-coupled linear array laser diodes for the first time to the authors knowledge. The LiF:F₂^+* tunable laser operates in 880-995-nm region by use of an intracavity birefringent plate. Using a nonselective resonator the laser showed 3% pumping-to-lasing conversion efficiency. In the tunable narrow band operation the measured optical-to-optical conversion efficiency was 2%. The obtained result is expected to cause more widespread applications of diode-pumped LiF:F₂^+* laser and possibly its commercialization