开展了基于二向色镜的三路高功率激光组束实验研究,将中心波长分别为1059、1075、1090 nm的4 kW近单模光纤激光器进行组束,实现了11.34 kW的激光输出,组束效率超过95%。随着输出功率的提升,二向色镜温升越来越高,光束质量相较于子光束呈现逐步退化的趋势,当满功率时,组束激光在两个方向的光束质量分别为M2x=2.941和M2y=3.183。分析了影响组束效率和光束质量的原因,并对二向色镜基底厚度对光束质量的影响规律进行了实验研究,为进一步优化组束激光的光束质量提供重要参考。
激光器与激光光学 光纤激光器 二向色镜 激光组束 光束质量 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514002
宁波工程学院建筑与交通工程学院, 浙江 宁波 315211
采用二维纳米材料作周期性排列设计了一种湿敏型一维光子晶体纳米结构, 并基于多层介质的传输矩阵光学特性, 研究了所设计传感结构的透射光谱的湿敏光学特性及其湿敏禁带特性, 以及在 TE 和 TM 两种光波传播模式下一维光子晶体能带结构的光子禁带与环境湿度之间的变化关系。结果表明: TE 模式和 TM 模式下, 在0%~100%的相对湿度变化范围内, 一维光子晶体具有显著的光子禁带, 且光子禁带的初始波长、截止波长及禁带宽度都随环境湿度呈二次方规律变化。
量子光学 一维光子晶体 传输矩阵法 光子禁带 湿度 quantum optics one-dimensional photonic crystal transfer matrix method photonic band gap humidity
1 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院, 广东 佛山 528000
2 湖北科技学院工程技术研究院, 湖北 咸宁 437100
3 佛山科学技术学院国际交流学院、继续教育学院, 广东 佛山 528000
4 广东唯仁医疗科技有限公司, 广东 佛山 528000
5 佛山科学技术学院物理与光电工程学院, 广东 佛山 528000
6 粤港澳智能微纳光电技术联合实验室, 广东 佛山 528000
非侵入式角膜在体弹性测量具有重要临床意义却尚无金标准。提出了基于光学相干层析(OCT)的光学相干弹性成像方法(OCE),实现了微气体(压强为10~40 Pa)脉冲激励下软组织的亚纳米-微米级振幅力学响应的高分辨观测。结合时域恢复曲线拟合模型(R-Model)和频域单自由度振动模型(SDOF-Model),测量了浓度(质量分数)为1.0%~2.0%的琼脂仿体和两名志愿者角膜的固有频率。测量结果表明:固有频率值不受激励压强大小的影响,且与杨氏模量的平方根正相关(皮尔逊相关系数为r≥0.98);SDOF-Model具有更好的可重复性,其平均离散系数(CV)为0.9%(琼脂仿体)和1.7%(人眼角膜),而R-Model的平均CV则高达8.4%(琼脂仿体)和42.6%(人眼角膜),即基于SDOF-Model的微激励OCE方法更适合人眼角膜固有频率的在体测量。
测量 光学相干层析成像 光学相干弹性成像 角膜生物力学 固有频率 共光路相敏探测 光学学报
2022, 42(10): 1012005
强激光与粒子束
2022, 34(4): 041003
研究了高功率光谱组束系统内光路的气体热效应对激光远场光束质量的影响。通过同等功率密度传输的子光束与合成光束的远场光斑分布对比研究,明确了子光束中的受激拉曼散射是造成组束光路气体热效应的主要因素。当拉曼光功率密度仅为180 W/cm 2时,远场光斑即出现了中心强度明显下降、能量分散等劣化状态。研究了激光传输路径长度对气体热效应的影响,当光程从100 mm增加至450 mm时,远场光斑的峰值强度逐渐下降,光斑逐渐变散。通过向密封的组束装置中充入氮气,基本可以消除气体热效应对远场光束质量的影响,可作为一种有效的气体热效应抑制手段。研究成果为光谱组束激光器的光束质量优化提供了有效支撑。
激光器 高功率光纤激光 光谱组束 受激拉曼散射 大气热效应 光束质量
宁波工程学院 建筑与交通工程学院,浙江 宁波 315211
本文设计了一种含缺陷层的一维光子晶体,采用传输矩阵法研究了一维缺陷型光子晶体的光子禁带、缺陷峰与环境湿度之间的关系。环境湿度变化将致使构成一维缺陷型光子晶体的介质的折射率发生变化,而构成一维缺陷型光子晶体的介质的折射率变化将会引起一维缺陷型光子晶体的光子禁带与缺陷峰发生变化。本文研究了一维缺陷型光子晶体在TE模式和TM模式下其能带结构中的光子禁带、缺陷峰与环境湿度变化之间的关系。研究结果表明,TE模式和TM模式下,在0%RH~100%RH的湿度变化范围内,一维缺陷型光子晶体存在显著的双光子禁带,且两个光子禁带的起始波长、终止波长、禁带宽度及缺陷峰的中心波长都随环境湿度呈规律变化。
一维光子晶体 光子禁带 缺陷峰 湿敏特性 one-dimensional photonic crystal photonic bandgap defect peak humidity
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, School of Physics and Materials Science, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
The ability to control the energy transfer in rare-earth ion-doped luminescent materials is very important for various related application areas such as color display, bio-labeling, and new light sources. Here, a phase-shaped femtosecond laser field is first proposed to control the transfer of multiphoton excited energy from Tm3+ to Yb3+ ions in co-doped glass ceramics. Tm3+ ions are first sensitized by femtosecond laser-induced multiphoton absorption, and then a highly efficient energy transfer occurs between the highly excited state Tm3+ sensitizers and the ground-state Yb3+ activators. The laser peak intensity and polarization dependences of the laser-induced luminescence intensities are shown to serve as proof of the multiphoton excited energy transfer pathway. The efficiency of the multiphoton excited energy transfer can be efficiently enhanced or completely suppressed by optimizing the spectral phase of the femtosecond laser with a feedback control strategy based on a genetic algorithm. A (1+2) resonance-mediated three-photon excitation model is presented to explain the experimental observations. This study provides a new way to induce and control the energy transfer in rare-earth ion-doped luminescent materials, and should have a positive contribution to the development of related applications.
Photonics Research
2019, 7(4): 04000486
研制了激光清洗用高能量纳秒脉冲掺镱光纤激光器,该激光器采用主动调Q技术产生纳秒脉冲,脉冲经两级主振荡功率放大器(MOPA)后可以获得高的能量和平均功率。在重复频率为100 kHz时,激光器输出的平均功率最高可达302 W,脉冲宽度为203 ns,单脉冲能量为3 mJ,光光转换效率为84%。利用该激光器进行了激光除锈实验,实验结果证明该激光器稳定可靠,可满足激光除锈、激光除漆等多种应用的需求。
激光器 掺镱光纤激光器 纳秒脉冲 激光清洗 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121406
1 北京航天控制仪器研究所, 北京 100094
2 北京市光纤传感系统工程技术研究中心, 北京 100094
为了解决光纤激光器外腔光谱组束中存在像差以及发光单元反馈不足等问题, 采用将组束系统中单个传输透镜准直和聚焦功能分离的方法, 搭建了光纤激光外腔反馈系统, 实现了激光波长的锁定。结果表明, 该系统光光转换效率为91.5%, 反馈输出线宽为0.16nm, 输出功率为29.7W, 组束方向M2=1.241, 非组束方向M2=1.171,实验结果同理论分析相符。该外腔反馈方案可以应用于光纤激光器光谱组束。
激光器 光纤激光器 外腔反馈 光谱组束 lasers fiber laser external cavity feedback spectral beam combining