作者单位
摘要
1 长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,长春 130022
2 四川师范大学 物理与电子工程学院,成都 610068
采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程,研究了复合贝塞尔高斯(cBG)光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现:由于热晕效应造成的光强和相位畸变,cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽,并产生模式串扰。当风速较小时,大气介质吸收激光产生的热效应较强,导致光束的模式串扰也较强。对于初始角量子数差值较大的cBG光束,其相对串扰能量较小,受热晕效应影响导致的模式串扰较弱。此外,还研究了旋转cBG光束的热晕效应,该光束的旋转特性使其在传输过程中四周都能得到均匀的扩展。因此,相较于非旋转cBG光束,旋转cBG光束的光强分布比更均匀,模式串扰更小。并且,随着旋转cBG光束的径向波数差值的增大,模式串扰减弱。综上,增大初始角量子数差值以及径向波数差值可以有效降低cBG光束的模式串扰。
复合贝塞尔高斯光束 热晕效应 大气传输 模式串扰 Composite Bessel-Gaussian beams Thermal blooming Atmospheric propagation Mode crosstalk 
光子学报
2024, 53(2): 0201001
作者单位
摘要
长春理工大学物理学院吉林省固体激光技术与应用重点实验室,吉林 长春 130022
基于Rytov近似,理论推导了完美涡旋光束(PVB)经过大气湍流水平信道后的螺旋相位谱解析表达式,研究了大气湍流中光束波长、半环宽、发射处轨道角动量(OAM)模态、光束半径、近地面折射率结构常数以及湍流系数对OAM模态探测概率和串扰概率的影响。结果表明:随着发射处OAM模态、传输距离、光束半径、近地面折射率结构常数以及湍流系数的增加,经大气湍流传输后的探测概率下降;随着光束波长的增加,经大气湍流传输后的探测概率增加。此外,PVB在近场的探测概率几乎不随发射处OAM模态变化,而当光束传输到远场时,探测概率随发射处OAM模态变化明显,这是因为PVB传输到远场变成类贝塞尔光束,其光束半径随发射处OAM模态变化明显。
大气光学 完美涡旋光束 轨道角动量 湍流大气 螺旋相位谱 
光学学报
2024, 44(6): 0601002
作者单位
摘要
长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,吉林 长春 130022
提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论,分析了不同泵浦光束聚焦深度下,谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽,对比分析了在不同占空比下,泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W,脉冲激光占空比为0.2%,脉宽为100 ns,泵浦光线宽为2.5 nm时,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后,脉宽为2 ns,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为11%,光束质量M2=1.89;同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。
光学参量振荡器 窄线宽 光纤激光器 中红外 占空比 optical parametric oscillatoin narrow linewidth fiber laser mid-infrared duty cycle 
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210898
Author Affiliations
Abstract
Jilin Key Laboratory of Solid-State Laser Technology and Application, , Changchun 130022, China
A continuous-wave (CW) π-polarized 1084 nm laser based on Nd:MgO:LiNbO3 under 888 nm thermally boosted pumping is reported. According to the absorption spectrum and energy level structure of Nd:MgO:LiNbO3, the 888 nm laser diode (LD) is used for thermally boosted pumping. This pumping method eliminates the quantum defect caused by the nonradiative transition in Nd:MgO:LiNbO3 under the traditional 813 nm pumping and effectively improves the serious thermal effect of the crystal. The unmatched polarized 1093 nm laser is completely suppressed, and the π-polarized laser output of 1084 nm in the whole pump range is realized by the 888 nm thermally boosted pumping. In the present work, we achieved the CW π-polarized 1084 nm laser with a maximum output power of 7.53 W and a slope efficiency of about 46.1%.
continuous-wave laser π-polarization Nd:MgO:LiNbO3 thermally boosted pumping 
Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 121401
作者单位
摘要
长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,吉林 长春 130022
采用放大1064 nm掺镱光纤激光器作为泵浦源,实现了中红外3.8 μm MgO:PPLN 光参量振荡(OPO)激光输出。在泵浦源中,采用分布式反馈激光器(DFB)作为种子源来实现光纤激光窄线宽的调制,实现线宽2.5 nm到0.1 nm的压缩,最大平均输出功率可达40 W。进一步对不同泵浦线宽条件下中红外3.8 μm MgO:PPLN OPO激光进行研究,最终在泵浦功率为18.1 W、线宽为0.1 nm、重频为1 MHz、脉宽为2 ns时,获得了最高平均输出功率为2.06 W的3822.5 nm激光输出,光-光转换效率为11.38%,光束质量为M2=2.34,提高了窄线宽泵浦对中红外MgO:PPLN OPO激光输出效率。
光纤激光器 MgO:PPLN 光参量振荡器 fiber laser MgO:PPLN optical parametric oscillator 
中国光学
2021, 14(2): 361
Author Affiliations
Abstract
Jilin Key Laboratory of Solid Laser Technology and Application, School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
We demonstrate a three-nanosecond equidistant sub-pulse multi-step Q-switched Nd:Y3Al5O12 (Nd:YAG) laser. In the time interval of 100–1000 ns, three pulses with the same nanosecond interval and the same peak power are obtained at the pulse width of 24 ns, 28 ns, and 36.6 ns, respectively. The energy is 32.5 mJ, and the optical efficiency is 10.8%. The multi-step Q-switched method does not require the insertion of other optical elements into the traditional Q-switched laser, and it is very suitable to obtain pulse group output with several nanosecond pulse intervals.
nanosecond interval pulse multi-step Q-switching Nd:YAG laser 
Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071404
作者单位
摘要
长春理工大学 理学院, 长春 130022
提出了一种紧凑型、声光调Q、高功率的4.1 μm中红外内腔式氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡激光系统.基于内腔单谐振光参量振荡器动力学模型, 对内腔光参量振荡器的阈值倍数及下转换效率的影响因素进行分析, 提出实验中对光参量振荡阈值调节的办法, 优化了大功率情况下光参量振荡的下转换效率.引入共振泵浦与单端键合晶体方式提高了大功率泵浦的热稳定性.基于光场传输理论与谐振腔稳定性理论, 并考虑增益介质热效应, 数值模拟了大功率泵浦注入时腔内基频光、信号光及闲频光的三波光场模式匹配, 以确保光参量振荡器在高功率下稳定运转.对光参量振荡阈值进行调节, 提高了参量光的下转换效率, 最终得到4.125 μm的中红外高重频脉冲瓦级激光输出, 激光重复频率1~100 kHz可调, 脉冲宽度小于9 ns, 最高单脉冲能量36.7 J, 最高峰值功率4.257 kW, 最高输出功率为1.12 W, 其对应的下转换效率为29.7%, 最大光光转换效率为4.26%.
固体激光器 中红外激光 内腔式光学参量振荡器 高功率 Solid state laser Mid-infrared Intra-cavity optical parametric oscillator MgO: PPLN MgO: PPLN High power 
光子学报
2019, 48(8): 0823002
Author Affiliations
Abstract
1 Jilin Key Laboratory of Solid Laser Technology and Application, School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Institute for Advanced Interdisciplinary Research, University of Jinan, Jinan 250022, China
We examined a 1514 nm eye-safe passively Q-switched self-optical parametric oscillator. The nonlinear crystal is an a-cut Nd:MgO:PPLN crystal, and the size of the crystal was 6 mm × 2 mm × 30 mm with 0.4 at.% Nd3+ doped and a grating period of 29.8 μm. When the crystal absorbed 12.8 W, the output maximum single-pulse energy reached 39 μJ, and a pulse width of 6.1 ns at a repetition rate of 5.4 kHz was obtained. The peak power was 6 kW, giving a slope efficiency of 42%.
140.3540 Lasers, Q-switched 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3460 Lasers 
Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111404
作者单位
摘要
1 长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春高新技术产业开发区管委会, 吉林 长春 130012
报道了一种由波长锁定878.6 nm LD双端抽运Nd:YVO4声光调Q激光器, 重复频率在500 kHz时具有稳定的1 064 nm脉冲激光输出。在重频为100 kHz, 晶体吸收功率58 W时, 获得18.2 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为31.3%, 脉宽为15.2 ns; 在重频为500 kHz、晶体吸收功率58 W时, 获得26.1 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为45%, 脉宽为44.2 ns, 重频在100~500 kHz下具有稳定的脉冲输出, 光束质量较传统模式下有明显提高, 并且转换效率也有提升。实验表明: 利用波长锁定878.6 nm激光二极管直接泵浦的方式, 有利于降低晶体热效应、提高光束质量, 提高光-光转换效率, 获得窄脉宽的脉冲激光输出,并且在一定的温度变化范围内具有极好的温度稳定性。
波长锁定878.6 nm双端泵浦 Nd:YVO4晶体 低热效应 dual-end pumped wave-locked 878.6 nm Nd:YVO4 crystal low thermal effect 500 kHz 500 kHz 
红外与激光工程
2018, 47(6): 0606001
作者单位
摘要
长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 长春 130022
报道了一种内腔光参量振荡器, 该器件通过改变多通道MgO∶PPLN极化晶体的极化周期和温度, 可以快速实现3.2~4.1 μm中红外参量光可调谐连续输出.采用1.064 μm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 考虑晶体热效应及宽范围调谐参量光振荡过程中光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定最佳腔型结构参数.基于该谐振腔结构, 实验研究了多周期MgO∶PPLN晶体的温度和极化周期对参量光波长的影响, 实验中克服了MgO∶PPLN晶体在3.8~4.1 μm中红外波段较为严重的本征吸收以及量子亏损导致的效率降低问题, 获得2.78~4.18 μm中红外激光连续调谐输出, 调谐范围达1.399 μm.在3.2 μm、3.5 μm、3.8 μm、4.1 μm四个典型波长下实现了参量光输出, 功率分别为1.72 W、1.39 W、0.79 W和0.442 W, 对应转化效率分别为7.17%、5.4%、3.1和1.84%.
固体激光器 中红外激光 内腔式光学参量振荡器 宽调谐 连续波 Solid state laser Mid-infrared Intra-cavity optical parametric oscillator MgO∶PPLN MgO∶PPLN Wide Tuning Cotinuous-wave 
光子学报
2018, 47(6): 0619002

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