曲阜师范大学物理工程学院山东省激光偏光与信息技术重点实验室，山东 曲阜 273165
针对波片常规设计中存在的零级波片厚度过小而不易制作、多级片的相位延迟量受温度影响较大的现状，给出了一种设计厚单元零级波片的思路与方法。根据单轴双折射晶体的光学性质，给出了厚单元零级波片设计的原理公式，据此使用任意单轴双折射晶体设计出可选择厚度的零级波片。分析了波片的厚度精度和温度变化对厚单元零级波片相位延迟量的影响，并与常规设计波片进行了比较。分析结果表明：1 μm的厚度偏差对厚单元零级波片相位延迟量的影响小于0.3°，仅为相同厚度偏差下常规设计零级波片和多级波片的近6%；温度的变化对厚单元零级波片相位延迟量的影响与其对常规设计零级波片的影响相近，而温度的变化对厚单元零级波片相位延迟量的影响仅为相同厚度常规设计多级片的近1/30。针对三个波长波片设计制作了实验样品并进行了实验测试，验证了厚单元零级波片设计和制作的可行性。所设计的厚单元零级波片具有综合相位延迟性能和厚度可以灵活设计的特点，且便于制作，较常规设计波片具有明显的优势。
激光光学 偏振光学 零级波片 相位延迟量精度 温度效应 中国激光
2022, 49(23): 2301010
曲阜师范大学 激光研究所 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 曲阜 273165
为了克服常规偏光干涉系统中核心器件萨瓦板(Savart)偏光镜制作工艺复杂、装调难度高的缺点, 解决由于Savart偏光镜装调、加工误差造成的偏光干涉系统条纹混叠和调制度下降的问题, 采用了一种基于单平行分束器(SPBS)的偏光干涉系统的方法, 分析了系统的结构原理, 采用矩阵传递函数推导了经偏光干涉系统出射光的琼斯矩阵及相干叠加强度, 得出了和基于Savart偏光镜的干涉系统类似的干涉结果, 分析了系统光程差与入射角及入射面的变化关系, 并通过实验验证了理论分析的正确性。结果表明, 由于SPBS结构简单, 不需要多个单元组合, 所以不存在装调误差, 并且大幅度降低了加工误差。
物理光学 偏光棱镜 偏光干涉 单平行偏振分束器 physical optics polarizer polarization interference single parallel beam splitter
1 上海大学 理学院，上海 200444
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 ，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
4 哈尔滨工业大学 空间环境材料行为与评价技术国家级重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
目前，掺铥光纤激光器(TDFL)所使用的材料和器件，特别是增益光纤，多为外国公司所生产，因而，有必要开展基于国产材料和器件的该类激光器研究。本文报道了基于自研增益光纤建立的连续波掺铥光纤激光振荡器的性能。实验中，利用纤芯直径为10 μm的自研掺铥光纤、国产泵浦源及光纤光栅搭建了三台振荡器，分别产生了中心波长为1 918、1 941和2 013 nm的激光输出。此外，对国产与进口增益光纤的激光输出特性进行了比较。实验结果表明，与进口光纤相比，自研掺铥光纤在输出效率方面低6%~11%，但是光谱线宽保持良好(01 nm左右)，且在近场光斑分布方面具有一定优势。
掺铥光纤激光振荡器 国产化光纤材料与器件 Thulium-Doped Fiber Laser(TDFL) oscillator homemade optical fiber materials and devices
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息技术研究中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京100049
3 上海大学 理学院, 上海 200444
4 哈尔滨工业大学 空间环境材料行为与评价技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
开展了1 915 nm高功率、高效率、窄谱宽输出的掺铥光纤激光器(TDFL)研究。基于全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构, 采用40 W的793 nm半导体激光器泵浦纤芯直径25 μm的双包层大模场面积(LMA)掺铥光纤, 获得了最高功率12.1 W的1 915 nm窄谱宽连续种子激光输出。将8 W种子光注入掺铥光纤放大器, 在793 nm激光泵浦功率为142.9 W时, 获得了平均功率90 W的激光输出, 其中心波长为1 915.051 nm, 3 dB谱宽仅为94 pm, 斜率效率为60.2%, 光-光转换效率达63.0%。该系统在40 min运行考核时间内输出激光稳定性良好。
掺铥光纤激光器 主振荡功率放大 窄谱宽 高效率 thulium-doped fiber laser MOPA 1 915 nm 1 915 nm narrow bandwidth high efficiency 红外与激光工程
2018, 47(5): 0505001
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
2 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
3 哈尔滨工业大学 空间环境材料行为与评价技术国家级重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
面向2 μm掺铥光纤激光器的空间应用，本文针对典型商用掺铥光纤(TDF)开展了γ射线辐照效应实验研究。利用60Co源放射的γ射线，对由5段同批次Nufern公司SM-TDF-10P/130-HE型TDF样品搭建的2 μm光纤激光器进行总剂量为90 krad(Si)、剂量率为05~30 rad/s的辐照效应在线测试。结果表明，TDF的出光性能在辐照过程中出现了显著衰减，衰减幅度随着剂量率的上升而增大。通过对TDF样品在辐照前和辐照后的吸收光谱进行对比测试，观察到在经过总剂量9 krad(Si)的γ射线辐照后，TDF对793 nm泵浦光的吸收峰接近消失。对前述经历γ辐照之后的TDF样品进行2 h的793 nm泵浦光漂白实验测试，未见其出现性能恢复现象。可见，面向空间应用的该典型掺铥光纤需大力提高耐空间辐射性能。
掺铥光纤 空间辐照 γ射线辐照效应 Tm-doped fiber spatial radiation gamma-ray irradiation effect
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
掺铥光纤激光器(Tm-Doped Fiber Laser, TDFL)具有结构 紧凑、散热性能优良、光束质量好、非线性效应阈值高 等优点，其量子转换效率在理论上可达200%。TDFL产 生的1.7 ～ 2.1 m激光在多个领域具有广泛应用。简 要介绍了Tm3+离子的吸收谱和能级结构、TDFL三种泵浦方式的优 缺点以及国内外高功率TDFL的研究进展，并就其未来发展给 出了初步看法。
掺铥光纤激光器 泵浦方式 高功率 Tm-doped fiber laser pumping method high power
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of Solid State Laser and Application, and Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Space and Command, Academy of Equipment, Beijing 101416, China
In this Letter, a simple and passively mode-locking Yb-doped all fiber laser using a nonlinear polarization rotation technique operating under dissipative soliton (DS) or dissipative soliton resonance (DSR) conditions is proposed. Furthermore, using a combination of a bandpass filter and a Loyt filter, tunable single-wavelength or dual-wavelength operation under two different conditions is realized, respectively. The tunable single-wavelength DS laser has a 5 nm tuning range from 1029 to 1034 nm with a pulse width of 110 ps. The tunable single-wavelength DSR operation laser has a range of 4 nm. In-depth research on the mechanism of the conversion between DS and DSR is carried out. Particularly, under dual-wavelength DSR operation, the obtained step-like pulses consist of two rectangular pulses with different energies. This work could help give a deeper insight into normal dispersion pulses.
320.7090 Ultrafast lasers 140.3615 Lasers, ytterbium 140.3600 Lasers, tunable 140.4050 Mode-locked lasers Chinese Optics Letters
2016, 14(4): 041401
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
高峰值功率的超短脉冲激光器在激光精细微加工等领域具有重要应用价值。以超大模场光纤为增益介质对超短脉冲激光进行功率放大，是实现高光束质量、高峰值功率超短脉冲激光输出的有效技术手段。以脉冲宽度、重复频率可调的1030 nm锁模光纤激光器为种子光源，通过多级全光纤功率预放大和以超大模场棒状光子晶体光纤(PCF)为增益介质的功率放大器，搭建了高峰值功率皮秒脉冲光子晶体光纤放大器系统。实验研究了棒状PCF放大器的输出特性，在脉冲宽度为30 ps时实现了峰值功率为2.94 MW的近衍射极限激光放大输出。
激光光学 光纤放大器 超短脉冲激光器 棒状光子晶体光纤 高峰值功率 中国激光
2016, 43(10): 1001001
曲阜师范大学激光研究所山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 山东 曲阜 273165
利用热膨胀系数张量推导出光学方解石晶体(OCC)的任意方向热膨胀系数的表达式，确定了晶体的零膨胀方向；推导出晶体任意方向双折射率的温度变化量的表达式，并给出晶体中任意方向光程差随温度的变化关系。结果表明，对应方位角为65.35°或114.65°的方向是OCC的零膨胀方向；温度对晶体中光程差的影响随方位角的变化而变化，在垂直于晶体光轴的方向这种影响最大。
物理光学 温度特性 光学方解石晶体 光程差 相位差
曲阜师范大学激光研究所, 山东 曲阜 273165
为了了解有色冰洲石晶体经热处理退色后光学性能的变化，实验探索了黄色及紫色晶体的退色条件。采取同一块有色晶体分为两个部分，再将退色与未退色的两部分一起抛光制作样品，设计实验对样品的透射比、消光比和主折射率进行了测试。结果表明：黄色与紫色冰洲石晶体的退色温度分别为405 ℃和485 ℃(恒温4 h)。退色后，晶体的消光比与主折射率没有变化，深黄色、轻黄色和紫色冰洲石晶体的透射光谱向紫外都有较大的拓展，尤其是深黄色晶体，不但透射范围向紫外延伸了约130 nm，而且400~600 nm 波段内透射比有了较大的提高。由此可见，退色后有色冰洲石晶体达到了光学级晶体的光学性能。将有色冰洲石晶体进行退色利用，对于有效利用冰洲石晶体天然资源具有重要意义。
材料 有色冰洲石 退色 透射比 消光比 主折射率
