中国激光, 2021, 48 (4): 0401008, 网络出版: 2021-01-15   

光纤气体激光光源研究进展及展望(Ⅰ): 基于受激拉曼散射 下载: 1812次

Progress and Prospects of Fiber Gas Laser Sources (Ⅰ) :Based on Stimulated Raman Scattering
王泽锋 1,2,3,*黄威 1,2李智贤 1,2周智越 1,2崔宇龙 1,2李昊 1,3
作者单位
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
图 & 表

图 1. 氢分子受激拉曼散射过程中的能级跃迁图

Fig. 1. Energy level transition diagram of hydrogen molecule during stimulated Raman scattering

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图 2. 光纤气体拉曼激光光源典型实验结构示意图

Fig. 2. Schematic of typical experimental setup of fiber gas Raman laser source

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图 3. 带隙型空芯光纤SEM图。(a)第一根PBG-HCF[6];(b)低损耗PBG-HCF[11];(c)宽带PBG-HCF[16]

Fig. 3. SEM images of PBG-HCFs. (a) First PBG-HCF[6]; (b) low loss PBG-HCF[11]; (c) broadband PBG-HCF[16]

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图 4. 反共振空芯光纤SEM图。(a) Kagome型空芯光纤[18];(b)有节点转轮型空芯光纤[19];(c)冰激凌型空芯光纤[20]; (d)无节点转轮型空芯光纤[21];(e)空芯连体光纤[22];(f)嵌套型空芯光纤[23]

Fig. 4. SEM images of AR-HCFs. (a) Kagome HCF[18]; (b) revolver type HCF with nodes[19]; (c) ice-cream type HCF[20]; (d) nodeless revolver type HCF[21]; (e) conjoined-tube HCF[22]; (f) nested HCF[23]

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图 5. 空芯光纤内氢气的振动受激拉曼散射实验[7]。(a)系统结构;(b)输出光谱

Fig. 5. Experiment of vibrational stimulated Raman scattering of hydrogen in HCF[7]. (a)System structure;(b)output spectra

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图 6. 空芯光纤中氢气的转动受激拉曼散射实验结构[26]。(a)单程结构;(b)谐振腔结构

Fig. 6. Experimental structures of rotational stimulated Raman scattering of hydrogen in HCF[26]. (a) Single-pass structure; (b) resonant cavity structure

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图 7. 种子注入下的光纤氢气拉曼激光光源示意图[34]

Fig. 7. Schematic of fiber hydrogen Raman laser source under seed injection[34]

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图 8. 级联结构的光纤甲烷拉曼激光光源示意图[54]

Fig. 8. Schematic of cascaded fiber methane Raman laser source[54]

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表 1常用气体的Raman频移系数以及一阶Stokes波长

Table1. Raman frequency shifts of common gases and their first-order Stokes wavelengths

Gain gasRaman frequency shift /cm-1Stokes wavelength pumpdat 1064nm /nmStokes wavelength pumpdat 1550nm /nm
H2415519074354
58711351705
35411061640
D2298715602886
41511131657
29710981625
17910841594
CH4291715432829
C2H6295415522859
CO2138912491975
CF490811781804
SF677511601762

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表 2光纤气体拉曼激光光源的发展情况

Table2. Progress of fiber gas Raman laser sources

ReferencePumpwavelengthRamanwavelengthGasRaman power(fiber length)Conversion efficiency
[7]532nm683nmH230%(power conversion efficiency)
[26]1064nm1135nmH250%(quantum efficiency)
[27]1064nm1135nmH292%(quantum efficiency)
[30]1064nm1135nmH255W(30m)>70%(power conversion efficiency)
[31]1064nm1907nmH210mW(6.5m)48%(quantum efficiency)
[32]1064nm1907nmH2330mW(2.25m)60%(quantum efficiency)
[33]1064nm1907nmH240%(quantum efficiency)
[34]1064nm1908nmH274.2mW(1.4m)73.5%(quantum efficiency)
[35]1064nm1907nmH255mW(1.4m)54%(quantum efficiency)
[36]1064nm1908nmH2570mW(2m)51.1%(quantum efficiency)
[37]1μm1.8μmH29.3W(1m)41%(power conversion efficiency)
[38]1550nm1705nmH20.5W(3m)32%(power conversion efficiency)
[39]1535--1565nm1687--1723nmH20.8W(20m)60%(power conversion efficiency)
[40]1558nm4.4μmH230mW(15m)15%(quantum efficiency)
[41]1558nm4.42μmH2250mW(3.5m)36%(quantum efficiency)
[42-43]1558nm4.42μmH21.4W(3.2m)53%(quantum efficiency)
[46]1558nm2.9μmH2/D20.25kW(11m)10%(quantum efficiency)
[47]1064nm1561nmD227mW(2.2m)30%(power conversion efficiency)
[47]1561nm2865nmCH48.5mW(2m)42%(power conversion efficiency)
[48]1535--1565nm1640--1674nmD20.8W(20m)60%(power conversion efficiency)
[50]1064nm1553nmC2H624.6mW(6m)38%(power conversion efficiency)
[52]1064nm1544nmCH443mW(2m)96.3%(quantum efficiency)
[53]1064nm1544nmCH40.83W(3.2m)45%(power conversion efficiency)
[54]1064nm2809nmCH413.8mW65%(quantum efficiency)
[55]1064nm2812nmCH4113mW40%(quantum efficiency)
[57]1540--1560nm2796--2863nmCH434mW(14.2m)
[58]1064nm1248nmCO25mW(3m)37%(power conversion efficiency)
[59]1030nm1119nmSF655.7%(power conversion efficiency)
[59]1030nm1136nmCF445.4%(power conversion efficiency)

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王泽锋, 黄威, 李智贤, 周智越, 崔宇龙, 李昊. 光纤气体激光光源研究进展及展望(Ⅰ): 基于受激拉曼散射[J]. 中国激光, 2021, 48(4): 0401008. Zefeng Wang, Wei Huang, Zhixian Li, Zhiyue Zhou, Yulong Cui, Hao Li. Progress and Prospects of Fiber Gas Laser Sources (Ⅰ) :Based on Stimulated Raman Scattering[J]. Chinese Journal of Lasers, 2021, 48(4): 0401008.

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