中国科学院福建物质结构研究所中国科学院光电材料化学与物理重点实验室，福建 福州 350002
报道了一种高重复频率、宽波段连续可调谐的紫外/深紫外超短脉冲激光器，调谐范围为192~300 nm。该激光器采用可调谐的钛宝石锁模激光器作为基频光源，通过优化设计多级倍频/和频组合与非线性晶体角度，分三个波段进行频率上转换，分别产生了192~210 nm、210~250 nm、250~300 nm的深紫外/紫外激光，最终合成一路覆盖192~300 nm的连续可调谐超短脉冲激光，同时还获得了调谐范围为375~500 nm的紫外/可见光波段的激光输出。光束切换、晶体角度调节、群速补偿、光束指向稳定等过程的电控设计，使得激光器在整个调谐过程中可由程序控制，无需复杂的人工调节，具备了单台激光器的可操控性和实用性。
激光器 非线性激光变频 深紫外激光 超快激光 可调谐
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
报道了基于Nd∶YVO4激光晶体和钨酸钆钾（KGW）拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器，实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时，901 cm-1拉曼频移增益较高，在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的 1177.3 nm连续波斯托克斯光输出，光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%；而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时，由于768 cm-1和901 cm-1两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm-1小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振，拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。
激光器 受激拉曼散射 连续波拉曼激光器 内腔拉曼激光器 钨酸钆钾晶体
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
利用不同阶拉盖尔-高斯（LG）模式激光具有不同光束尺寸的特性，在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差，使各阶LG模式激光的空间光路发生分离，从而实现对高阶横模的选择并产生高阶LG模式涡旋激光输出。通过对高阶LG模式激光的聚焦特性和透镜球差进行分析计算，给出了高阶LG0，±m模式涡旋激光的角向指数（m）随谐振腔参数变化的理论模型。搭建端面泵浦的1064 nm Nd∶YVO4激光器开展了实验研究，在2.06 W泵浦功率下获得了角向指数可便捷调控且m最高可达到280的超高阶LG0，±m涡旋激光输出。实验产生的超高阶涡旋激光具有良好的功率和模式稳定性，模式变化规律与理论计算结果相符。通过增加泵浦功率或优化泵浦交叠以提高激光增益，理论上可以产生任意高阶的涡旋激光输出。研究结果为超高阶LG模式涡旋激光的产生提供了参考。
激光光学 拉盖尔-高斯模式 涡旋激光 模式选择 高阶横模 球差 中国激光
2023, 50(11): 1101021
研究了真空下在1 300 ~ 1 500 ℃通过氧化铝碳热还原法制备碳氧化铝。结果表明: 真空下氧化铝碳热还原法制备碳氧化铝所需的温度明显低于氩气下, 1 300 ℃即开始大量生成Al4O4C。形成的冷凝产物均以Al4O4C为主, 与原料的反应完全程度无关。最佳制备条件为: n(α-Al2O3):n(C) = 2:3, 1 400 ℃、20 min时, 原料基本反应完全, 得到的冷凝产物以Al4O4C为主, 仅含有少量Al4C3。证实了Al4O4C的形成分为2步, 先在高温下氧化铝与碳反应产生含铝气体Al2O、Al和CO, 该气体产物在较低温度下, 形成以Al4O4C为主的冷凝物。
真空 碳热还原 碳氧化铝 含铝气体 vacuum carbothermal reduction aluminum oxycarbides gases containing aluminum
1 上海大学精密机械工程系, 上海 200444
2 近地面探测技术重点实验室, 江苏 无锡 214035
采用高精度纳米位移台作为被测振动体目标,研究基于超小自聚焦(GRIN)光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)测振技术。解析基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT工作性能,理论上该系统可测振动的最大峰峰值达12.5 mm,最大频率达25 kHz。搭建相应的测振实验系统,并进行微小振动的测试及分析。结果显示,设置纳米位移台振动峰峰值范围1 nm~5 μm、频率范围1~200 Hz,该集成化SS-OCT测振系统可测出频率1 Hz、峰峰值6 nm及以上的微小振动。对振幅为25 nm、频率为10Hz的单频正弦振动信号,系统的重复性实验标准偏差为0.003。结果表明,基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT系统具有测量微小振动的可行性,为进一步研究其在微小振动和位移等精确测量领域的应用提供了实验基础。
成像系统 扫频光学相干层析成像技术 超小自聚焦光纤探头 微小振动测量 低相干干涉 光学学报
2021, 41(15): 1511002
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Materials Chemistry and Physics, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350002, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, 4 Engineering Drive 3, 117576, Singapore
We explored Q-switching mechanism for the newly proposed Tm/Ho composite laser via developing a hybrid resonator for separating the intra-cavity Tm laser modulated by the saturable absorber (SA). With a Cr:ZnSe SA, successful passively Q-switching process with the maximum average output power of 474 mW and the shortest pulse width of 145 ns were obtained at the pulse repetition frequency of 7.14 kHz, where dual wavelength oscillation in both 2090 nm and 2097 nm was observed. This work provides an effective way for a direct laser diode (LD) pumped Q-switched Ho laser, which is compact and accessible. Furthermore, the current SA could be replaced by the 2D materials with broadband saturable absorption such as topological insulators or transition-metal dichalcogenides for seeking novel PQS lasers.
Ho laser Tm laser Tm/Ho composite passively Q-switched Cr:ZnSe Opto-Electronic Advances
2020, 3(4): 04190031
1 山东海富光子科技股份有限公司， 山东 威海 264209
2 天津市现代激光与光学研究院， 天津 300384
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院， 天津 300072
设计了一种基于915 nm半导体激光单端抽运的单纤准单模全光纤激光振荡器，其工作波长为1080 nm，输出功率可达2.02 kW。结合理论和实验，研究了增益光纤长度、受激拉曼散射(SRS)和输出功率之间的关系。通过对增益光纤长度进行优化，在保证大于2 kW激光功率的前提下，实现了高SRS抑制比的激光输出，输出激光中SRS功率占比约为0.8%。180 min内激光器的功率不稳定度小于±1%，光-光转换效率约为70%。通过合理设计光纤盘绕，有效抑制了光纤中光的高阶模式，在满功率输出时成功地获得了准单模激光(光束质量因子M2≈1.5)，并对该激光器在激光切割中的应用进行了研究。
激光器 激光谐振器 915 nm抽运 单端前向抽运 准单模激光器
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津300072
2 天津市现代激光与光学研究院, 天津300384
3 山东海富光子科技股份有限公司, 山东 威海 264209
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 μm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 μJ, 重复频率20 kHz, 脉冲宽度100~500 ns, 激光波长位于1.5 μm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。
光纤激光器 单频 纳秒激光脉冲 高能量 窄线宽 高峰值功率 fiber laser single frequency nanosecond laser pulses high energy narrow linewidth high peak power 红外与激光工程
2017, 46(8): 0802001
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津市现代激光与光学技术研究院, 天津 300384
3 山东海富光子科技股份有限公司, 山东 威海 264209
4 天津欧泰激光科技有限公司, 天津 300384
系统研究了利用稀土掺杂的石英光纤作为激光增益介质来实现分布布拉格反射式单频光纤激光器。实验中, 分别将掺有Nd3+、Yb3+、Er3+/Yb3+和Tm3+的商用石英光纤, 熔接到激光谐振腔中, 实现了基于石英玻璃光纤的光纤激光系统在多波段的单纵模运转。对各光纤激光器的单频特性进行了研究, 其中, 激光器线宽可达几十千赫(特别是对于Er3+/Yb3+共掺光纤激光器, 其线宽窄于7 kHz), 激光系统的强度噪声接近于散粒噪声极限, 实验中获得了激光波长由930 nm到2 ?滋m的单频光纤激光器。实验结果证明: 商用的稀土掺杂石英光纤能够作为有效的增益介质来实现短腔型单频光纤激光器。同时, 通过进一步的系统集成, 基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器将得到更加广泛的应用。
光纤激光器 单频 石英光纤 fiber laser single frequency silica fiber 红外与激光工程
2016, 45(10): 1003001
1 西安工业大学 理学院, 陕西 西安, 710021
2 西安工业大学 机电工程学院, 陕西 西安, 710021
针对井下爆炸装置主体密封螺纹的大径、中径、小径、螺距等参数的测量问题, 为了提高螺纹测量自动化程度, 在主体结构特点基础上研究了其外螺纹机器视觉测量方法。为了提高测量精度, 设计了基于双远心光学系统的外螺纹机器视觉测量系统。研究了螺纹图像区域提取方法、快速特征点提取方法、参数计算方法等。在所搭建平台上, 对所提出方法进行实验分析。实验结果表明, 被测螺纹导程为3 980.8 μm, 大径为65 435.6 μm, 螺纹小径为60 669.4 μm, 测量牙型高为2 383.1 μm, 满足4级螺纹精度要求, 证明了该方法的正确性和可行性。
双远心系统 螺纹检测 机器视觉 检测区域提取。 double-telecentric system screw measurement machine vision measuring regionextraction
