1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W 激光二极管（LD）和焦距为4 mm的耦合聚焦镜，在不改变LD和谐振腔结构与间距（15 mm）的情况下，选取5个耦合聚焦镜位置，研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响，特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时，相较于其他耦合聚焦镜位置，在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处，被动调Q激光器实现了更高重复频率（160 kHz）、更高平均输出功率（360 mW）、更高单脉冲能量（2.250 μJ）、更低时域抖动（120 ns）的稳定脉冲输出。实验数据说明，耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处，泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出，耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时，谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854，该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。
LD端面泵浦 被动调Q 耦合聚焦镜位置 LD-pumped passively Q-switched coupling focusing lens position
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 军事科学院系统工程研究院，北京 102300
光谱合束是提升高功率半导体激光器光束质量和亮度的关键技术之一。增加激光单元数量是提升光谱合束功率的主要途径，但同时造成合束光学元件尺寸变大，激光谐振腔变长不利于光谱合束光源的实际应用。提出了分离反射式中继成像光谱合束结构，将大尺寸中继成像镜分解成小尺寸的柱面反射镜阵列，每个激光线阵独立成像。最终12个激光线阵共计228个激光单元的光谱合束的输出激光功率为442.9 W，电光转换效率为41.8%，光谱范围为777.12～811.28 nm，光参量积为4.00 mm×mrad，与单元激光接近。所提结构为多激光单元光谱合束提供了一种可行方案，有利于激光器的工程应用。
激光器 半导体激光器 光谱合束 分离反射式中继成像 高功率 中国激光
2022, 49(23): 2301001
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
高功率800 nm波段半导体激光器是远距离照明的优选光源之一,但受光束质量及亮度限制,难以远距离传输,提升高功率800 nm半导体激光器的光束质量及亮度是关键。光谱合束方法在保持激光单元的光束质量时,提高了激光功率和亮度。基于光谱合束方法,结合芯片增益光谱来优化合束谱宽和结构,耦合10个800 nm激光线阵,研制出连续功率为363.5 W,光束质量为4.17 mm·mrad,亮度为212 MW/(cm 2·sr)的激光源,电光转换效率为40%。通过进一步结构优化及偏振合束,有望获得千瓦级的高功率800 nm半导体激光,为远距离激光照明提供高性能光源。
激光物理 半导体激光器 光谱合束 高光束质量 高亮度 远距离激光照明
中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
为了对大尺寸筒状设备进行圆度误差评定，研制了大尺寸筒状设备圆度误差测量系统。其结合了激光准直、图像处理等多方面技术对大尺寸筒状设备的圆度误差评定进行研究。首先，介绍了系统获取大尺寸筒状设备圆度数据的方式。然后，根据圆度数据的获取方式，提出了基于相邻测点位置关系的最小外接圆过滤算法。最后，验证该算法的过滤效率，并与同类算法在解算时间、解算结果两方面进行比较。实验结果表明：最小外接圆过滤算法解算时间较以往同类算法缩短了30%以上。系统CCD测量杆的测量精度达到0.7 mm。大尺寸筒状设备圆度误差测量系统满足工程需要，可对大尺寸筒状设备进行有效圆度误差评定。
测量 大尺寸筒状设备 激光准直 最小外接圆 圆度误差 measurement large sleeve laser collimation minimum circumscribed circle roundness error 红外与激光工程
2016, 45(1): 0117005
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 State Key Laboratory of Luminescence and Applications, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
This Letter proposes a method to balance the gain and loss of the orthogonally polarized emissions of dual wavelengths in a solid laser cavity. By adjusting the tilt angle of the uncoated glass plate inserted into the cavity, the gain and loss of the orthogonally polarized emission lines with small intervals can be balanced to equalize the oscillation thresholds of the orthogonally polarized dual wavelengths. We select the birefringent crystal Nd:LiYF (Nd:YLF) as the gain media, and theoretically analyze the simultaneous oscillation conditions of dual wavelengths with π- and σ-polarized emissions from a four-level transition (F3/24→I11/24 and F3/24→I13/24) in Nd3+. A simple linear cavity structure is adopted in the experiment, and stable CW orthogonally polarized dual-wavelength laser outputs of 1047, and 1053, 1321, and 1313 nm are obtained.
140.3580 Lasers, solid-state 140.2020 Diode lasers 140.3430 Laser theory 140.3410 Laser resonators Chinese Optics Letters
2015, 13(3): 031402
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
激光二极管（LD）抽运固体激光器（SSLs）通过声光（A-O）调Q 方法获得的短脉冲激光在激光测距、激光雷达等领域有着广泛的应用。从调Q 速率方程出发，通过理论分析与合理的模拟，解释了脉冲输出平均功率和脉冲宽度与反转粒子数密度之间的关系。为了获得脉宽相对较窄的脉冲输出，在平-平谐振腔结构中使用LD 单端抽运偏振吸收与发射的Nd:YVO4晶体，在抽运电流为32.6 A，重复频率为33.5 kHz，腔长为62 mm，输出镜透射率为50%的条件下获得了最短脉冲宽度为4.4 ns 的脉冲激光输出。在抽运电流为31.6 A，腔长为77 mm 的条件下，获得脉冲宽度为5.5 ns、峰值功率为26 kW 的1064 nm 脉冲激光输出。并且讨论了腔长、重复频率以及输出耦合镜透射率与脉冲宽度的变化关系。
激光器 激光二极管抽运固体激光器 窄脉宽 声光调Q 有效储能时间 激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091402
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
激光合束是实现高功率半导体激光输出的主要途径，常规激光合束提高功率时合束激光的光束质量变差。外腔反馈光谱合束技术利用半导体激光振荡与外部光学系统相结合的方式合束，在提高激光功率的同时，合束激光的光束质量即为激光单元的光束质量。研制出一种基于透射光栅的3个970 nm半导体激光线阵的外腔反馈光谱合束光源，实现连续激光功率为140.6 W、光束质量为4.367 mm·mrad的激光输出，谱宽为36.60 nm，56个波长峰值与激光单元一一对应，为获得高光束质量的高功率半导体激光光源提供了可行的方案。
激光器 半导体激光 激光合束 外腔反馈光谱合束 透射光栅 光束质量 光学学报
2013, 33(11): 1114001
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
利用包含透射光栅的外腔反馈结构，使半导体激光器阵列中各发光单元工作波长不相同，实现了各发光单元激射波长的啁啾。通过外腔镜使各个发光单元出射光束重叠及方向一致，实现半导体激光器阵列的光谱合束，从而提高半导体激光器的光束质量。采用前腔面镀有增透膜的激光器阵列实现功率为52.2 W的连续波激光输出,电-光转换效率达到47.9%，光谱线宽为15.17 nm。整个阵列输出光束的光参量积达到3.7 mm·mrad，与阵列中单个发光单元的光束质量基本一致。
激光器 半导体激光 光谱合束 光栅 外腔
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
报道了一种采用复合腔进行腔内和频的500.9 nm激光器。激光器由两个子谐振腔组成。在两个子谐振腔中，分别利用两个激光二极管抽运Nd:YAG 晶体和Nd:YVO4晶体，并分别选择946 nm波长与1064 nm波长振荡进行和频。采用双端复合Nd:YAG晶体以减小高功率下激光晶体的热透镜效应，并结合热效应对高功率抽运下谐振腔进行优化设计，实现了腔内两个波长较好的模式匹配。在两个子腔的交叠部分，利用KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频，得到和频激光输出。当Nd:YAG与Nd:YVO4晶体上抽运功率分别为10.6 W和17.8 W时，获得了730 mW的500.9 nm青绿光激光输出，光-光转换效率为2.6%。实验结果和分析表明，利用复合腔和频是获得500.9 nm激光输出的有效方法。
激光器 500.9 nm激光 和频 复合腔
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
半导体激光器散热是在热源至热沉之间尽可能提供一条低的热阻通路。其主要目的是降低外热阻(即激光器芯片至散热空间的热阻)，使发热激光器芯片与被冷却表面之间保持一个低的温度梯度和良好的热接触。对于接触热阻冷却方法，人们往往根据自身的研究对象，用实验方法来解决接触热阻的问题。通过对单管合束模块整体热阻逐步进行分析,通过软件模拟和结合频率红移法对激光二极管热阻进行测量，得出单管合束模块整体散热热阻小于0.25 ℃/W。此散热模块可以满足百瓦级半导体激光器的散热要求。
激光器 大功率半导体激光器 风冷散热 热阻 频率红移法
