1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、**防务等领域发挥着重要作用，本文详细介绍了Yb3+ 或 Nd3+稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果，分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策，对其未来的发展前景进行了展望。
重频脉冲激光器 大能量激光器 Yb3+ Nd3+ 增益介质 heavy frequency pulse laser large energy laser Yb3+，Nd3+，gain medium
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室， 上海 201800
2 中国科学院大学， 北京 100049
基于荧光陶瓷、荧光玻璃以及荧光晶体等远程荧光转换材料的新一代激光固态光源具有热稳定性高、热承载能力强、荧光特性稳定等特点，在汽车大灯、投影显示以及航天航海照明等领域具有广阔的应用前景。但其目前面临的瓶颈之一是难以实现可见光宽光谱发射，照明品质较低。本综述重点总结了近年来可应用于高显指、低色温激光白光光源的各类远程荧光转换材料的研究进展，分析了高流明密度激发下，激光光源光色品质下降的原因。阐述了现有单色和多色荧光体的光谱调控方案以及封装光源的显色指数、色温的提升效果。针对荧光转换材料需要重点解决的几个重要问题展开讨论，包括效能提升、高温猝灭和评判标准等三个方面。最后对宽光谱发射的远程荧光转换材料在固态照明与显示领域的应用前景进行了展望。
激光照明 宽光谱发射 光色品质 固溶/掺杂 多色复合 laser-driven lighting broadband-emitting light quality solid solution/doping multi color combination
1 江苏师范大学 物理与电子工程学院， 江苏省先进激光材料与器件重点实验室， 江苏 徐州 221116
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所， 上海 201800
3 江苏大学 机械工程学院， 江苏 镇江 212013
4 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所， 浙江 宁波 315201
荧光转换材料普遍存在的发光强度随温度升高而降低的热猝灭现象严重影响了器件的性能，限制了其在高功率发光二极管(LED)/激光二极管(LD)照明中的应用。然而，部分荧光材料却会出现随着温度升高发光强度增大的现象，即反常热猝灭效应。反常热猝灭作为提升发光材料及其器件应用性能的有效途径得到了广泛研究。本文总结了目前反常热猝灭效应在发光领域的研究现状及应用，阐述了发光反常热猝灭的机理，并对其未来发展趋势进行了展望，以期开发出具有更优反常热猝灭特性的新型发光材料，满足高效高功率LED/LD照明器件的应用需求。
高功率密度 LED/LD照明 热猝灭现象 反常热猝灭效应 high power density LED/LD lighting thermal quenching phenomenon abnormal thermal quenching effect
1 上海工程技术大学 机械工程学院, 上海 201620
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
高性能中红外激光在**对抗、生物安全、环境科学等领域有重要的应用价值。Fe∶ZnS/ZnSe具有长输出波长、宽吸收带和发射带的特点,是实现高性能、宽调谐3μm~5μm激光输出的最有效激光介质。介绍了Fe∶ZnS/ZnSe的光谱和热动力学特性,评述了Fe∶ZnS/ZnSe在低温和常温下激光输出性能方面的最新进展, 分析了Fe∶ZnS/ZnSe激光器在功率、能量提升以及室温运转方面面临的科学挑战。
激光器 固体激光器 中红外波段 高性能 lasers solid-state lasers middle-infrared band Fe∶ZnS/ZnSe Fe∶ZnS/ZnSe high performance
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
The pulse characteristics of a laser diode dual-end-pumped electro-optic Q-switched Nd:LuAG ceramic laser at various repetition rates are presented. The largest output pulse energy of 11 mJ is realized at the repetition rate of 100 Hz with pump energy of 84.3 mJ, and the slope efficiency in respect to pump pulse energy is 18.6%. The single pulse peak power reaches up to 1.57 MW. Using Nd:LuAG ceramic as the amplification medium seeded by an Nd:YAG laser of 5.2 mJ, a 10.3 mJ amplified pulse is obtained with pump pulse energy of 42.8 mJ, corresponding to an extraction efficiency of 11.9%.
140.0140 Lasers and laser optics 140.3380 Laser materials 140.3480 Lasers, diode-pumped Chinese Optics Letters
2017, 15(12): 121402
中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
从激光器热效应出发, 由热效应的产生、危害以及解决方案入手, 分类详细阐述了薄片激光器、热容激光器、板条激光器以及光纤激光器的基本原理及其在高功率输出方面的进展。以激光**作为实际应用典例, 综述了近年来各国激光**的项目概况及进展, 在此基础上提出了高功率固体激光器的发展趋势, 即运行维护成本低、结构紧凑及无人机装载应用, 阐述了复合结构激光器的发展优势及其趋势。
激光器 热效应 高功率固体激光器 板条激光器 复合结构激光器 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 010003
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Key Laboratory of High Power Laser Materials, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
In this work, the absorption, fluorescence spectra, and fluorescence decay curve of Nd:Lu3Al5O12, i.e., neodymium lutetium aluminum garnet (Nd:LuAG) ceramic are investigated. A diode-end-pumped Nd:LuAG ceramic laser is demonstrated for the first time (to our knowledge). We present the experiment results of Nd:LuAG ceramic’s continuous wave (CW) and electro-optically (E-O) Q-switched performance. CW output power of 2.5 W is obtained, corresponding to optical-to-optical efficiency of 17.2% and slope efficiency of 24.3%. For the E-O Q-switched setup, the shortest pulse width and the largest pulse energy are measured to be 4.8 ns and 1.96 mJ, respectively. Its optical-to-optical efficiency and the slope efficiency are 17.3% and 28.7%, respectively.
160.3380 Laser materials 140.3380 Laser materials 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3530 Lasers, neodymium Chinese Optics Letters
2015, 13(5): 051602
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
利用激光二极管(LD)直接抽运稀土离子或过渡金属离子的方式产生中红外激光可以大幅度降低系统的复杂程度，提高效率。而找到合适的基质材料和离子能级结构是实现LD 直接抽运产生中红外激光的关键。总结了相关研究进展和发展方向，主要包括高功率、高效率、激光二极管直接抽运的过渡金属离子掺杂II-VI 族材料激光器和稀土离子掺杂晶体、玻璃、光纤、陶瓷等材料的固态激光器，这些激光器的输出涵盖了2~5 μm 波段，具有结构简单、成本低等优点。其中过渡金属离子掺杂II-VI 族化合物，如Cr:ZnSe/ZnS，具有吸收和发射截面大、室温量子效率高、激发态吸收小等优点；而稀土离子掺杂材料，如Er3+/Tm3+/Ho3+:玻璃，具有能级丰富，可多波长抽运获得多波长发光等优点。通过对稀土离子在不同基质材料中晶格场结构能级调控有望实现波长可控的中红外激光输出。
激光器 中红外固体激光器 过渡金属离子 稀土离子 II-VI 族材料 激光与光电子学进展
2015, 52(2): 020001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 上海 200050
实验研究了激光二极管阵列(LDA) 侧向抽运国产Nd:YAG陶瓷棒的准连续及被动调Q激光输出特性。该陶瓷激光器采用LDA侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构, 陶瓷棒抽运区域长度为20 mm,其总尺寸为3 mm×35 mm,掺杂原子数分数为～1% 。在千赫兹准连续运转条件下,当平-平谐振腔的输出耦合镜透过率为47.3%时,获得最大平均功率23 W的1064 nm激光输出,光束发散角为4.5 mrad,斜率效率达12%。在谐振腔内插入Cr4+:YAG晶体作为被动调Q开关,成功地实现了陶瓷激光器千赫兹重复频率调Q激光脉冲输出,当Cr4+:YAG晶体初始透过率为60%时,输出激光脉冲宽度(半峰全宽)可窄至14.5 ns,调Q动静比约为40%。
激光器 Nd:YAG陶瓷 激光二极管阵列 侧面抽运 被动调Q
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
研究了国产Yb:YAG陶瓷的激光输出特性。激光器采用激光二极管(LD)纵向同轴抽运Yb:YAG陶瓷样品,样品的掺杂原子数分数为1%,一端面镀940 nm和1030 nm双增透膜,另一端面镀1030 nm增透膜,激光器在1031 nm处获得了近红外激光输出。实验中分别测试了Yb:YAG陶瓷在不同输出透射率(T=4%,8%,10%)条件下的激光输出特性。整个实验过程中,激光器维持基横模运转。当输出透射率为10%,吸收的抽运功率为9 W时,激光器获得最大的激光输出功率为1.63 W,相应的斜率效率为23.2%。
激光器 陶瓷激光器 端面抽运 Yb:YAG陶瓷
