1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室，北京 100084
2 密尔医疗科技（深圳）有限公司，广东 深圳 518000
3 福建医科大学附属三明第一医院，福建 福州 365000
4 莱凯医疗器械（北京）有限公司，北京 101300
激光自诞生以来就在众多领域中有着广泛应用，激光碎石技术就是其中之一。相比目前激光碎石技术的“金标准”钬激光器，掺铥碎石光纤激光器在近些年不断发展，而且逐步被证明可实现更快的碎石速率与粉末化碎石、产生较小的碎石反推力、允许更高的液体灌溉速率等手术优点，同时整机系统支持免水冷工作、高电光效率运转、全光纤高效耦合以及大幅度体积缩减，因此受到了越来越多的关注。本文从连续性、准连续型和纳秒短脉冲型掺铥光纤激光器三个角度出发，详细总结了掺铥光纤激光器的部分重要研究进展及其在碎石领域的研究，介绍了掺铥光纤激光器用于碎石的优势与原理，并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 掺铥光纤激光器 掺铥连续光纤激光器 掺铥准连续光纤激光器 掺铥纳秒短脉冲激光器 掺铥激光碎石 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500007
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室，北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
3 清华大学未央书院，北京 100084
线偏振光纤激光器相比于随机偏振光纤激光器，在相干探测、相干合成、偏振合成及非线性频率变换等方面有广泛的应用，因此近年来受到特别关注。本文先对近几年国内外的线偏振光纤激光器研究成果进行简要总结，再针对该类激光器的偏振控制技术、光谱控制技术及光束质量控制技术进行归纳和评述。
线偏振光纤激光器 偏振消光比 掺镱光纤 光谱控制 光束质量 光学学报
2023, 43(15): 1514001
清华大学精密仪器系激光与光子技术研究室, 光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
被动锁模光纤激光器是超快激光家族中的重要成员,凭借光纤的优良特性,如鲁棒性好、结构简单紧凑、稳定可靠等,吸引了相关研究者的广泛关注。近年来,随着光纤制备工艺和锁模技术的不断进步,光纤锁模激光器得到了迅速发展。基于此,描述锁模技术及不同色散区的锁模激光器,并依据锁模机制、脉冲性质等分类叙述,综述了国内外该领域的研究现状和发展趋势,重点阐述全光纤非线性环形放大镜和微纳光纤锁模激光器的研究进展。
激光技术 光纤锁模激光器 非线性环形放大镜 微纳光纤 耗散孤子 脉动孤子 中国激光
2021, 48(15): 1501006
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
级联泵浦的高功率掺镱光纤激光器在近年快速发展,已经成为获取具有优异光谱特性、高亮度、高功率激光光束的重要技术途径。以高功率1018 nm光纤激光器为代表的高亮度级联泵浦激光源的研究和应用,给包括传统波长掺镱光纤激光、高功率随机光纤激光、拉曼光纤激光在内的众多高功率光纤激光领域带来突破性的性能提升。本文总结回顾了级联泵浦高功率掺镱光纤激光器的最新研究进展,介绍了当前实现高性能输出的级联泵浦高功率光纤激光所应用的主要关键技术,并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 高功率光纤激光器 级联泵浦 1018 nm光纤激光器 随机光纤激光 拉曼光纤激光 中国激光
2021, 48(15): 1501004
1 清华大学精密仪器系, 北京 100084
2 光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
二极管泵浦重复频率纳秒高能固体激光器(主要指单脉冲能量10 J以上,脉冲重复频率10 Hz以上)在重大基础和应用研究领域中发挥了重要的作用,是科学研究的前沿热点之一。本文以叠片、激活镜、之字形板条三种放大构型为线索,详细介绍了二极管泵浦重复频率纳秒高能固体激光器的代表性成果和研究进展,分析了激光器的优选技术路线,并对未来的发展前景进行了展望。
激光器 固体激光 二极管泵浦 高能激光 重复频率纳秒激光 中国激光
2021, 48(15): 1501003
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
光纤熔丝损伤是一种发生在正在传光的光纤中的链式损伤效应,从1987年首次被发现至今,已在几乎所有类型的光纤中被观察到。它具有类似燃烧的导火索的外观,可以在条件合适时自发发生,并沿着光纤正在传光的反方向快速传播至整个系统,不可逆地毁坏其经过的光纤组件,因而对光纤系统,特别是高功率光纤激光器,构成严重威胁。本文结合作者团队对于光纤熔丝损伤效应十余年的观测和研究,全面回顾了有关光纤熔丝损伤效应的历史和最新研究进展,介绍了目前已知的光纤熔丝损伤关键物理过程、预防和阻断方法,以及光纤熔丝损伤本身的应用,并展望了未来相关研究的热点方向和重点问题。
激光光学 光纤熔丝损伤 高功率光纤激光 损伤预防监测和阻断传播 光纤内微腔 光纤传感 中国激光
2021, 48(15): 1501005
1 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
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
3 国科大杭州高等研究院, 浙江 杭州 310024
同带泵浦是提升单纤输出能力的有效手段。在传统双包层光纤研究的基础上,为了进一步提高涂覆层的耐受性,本课题组制备了适用于同带泵浦的三包层大模场掺镱光纤,使大部分泵浦光束缚在含氟石英层内传输,大大减轻了泵浦光对低折射率涂层的冲击。基于所研制的三包层光纤搭建了全光纤化主控振荡功率放大器,实现了9010 W激光输出,激光中心波长为1080 nm,斜率效率为80.5%。三包层光纤的使用对万瓦级以上高功率激光光纤的长期可靠运行具有重要意义。
光纤光学 掺镱光纤 三包层光纤 同带泵浦 主振荡功率放大器 中国激光
2021, 48(13): 1315001
1 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621900
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
1 清华大学精密仪器系, 北京100084
2 光子测控技术教育部重点实验室, 北京100084
涡旋光是一种携带轨道角动量、相位面呈螺旋状分布的新型结构光场,在量子纠缠、量子通信、光学微操控等领域已经获得了广泛应用。随着研究的深入,具有比传统涡旋光更复杂的拓扑结构、相位奇点、轨道角动量和偏振奇点的结构光场的产生,吸引了众多研究人员的兴趣。从固体激光腔内直接激发产生空间结构光和腔外调控得到空间结构光出发,分别介绍了离轴泵浦加像散转换、调制元件调制波形、泵浦整形三种腔内方法,以及空间光调制器光场定制、模式叠加、超构表面微结构设计的三种腔外方法,并分析比较了几种方法的优缺点,展望了未来空间涡旋结构光场的发展趋势。
几何光学 空间结构光 离轴泵浦 像散转换 泵浦整形 模式叠加 超构表面
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
A frequency-degenerate cavity (FDC) is the resonator that the ratio of transverse and longitudinal mode frequency spacings is a simple rational number. When an optical resonator is close to the FDC, transverse-mode-locking (TML) takes place with drastic changes of laser mode. We report for the first time, to the best of our knowledge, the multi-frequency emission and spectral modulation effects coupled with TML in FDC. The Yb:CaGdAlO4 (Yb:CALGO) crystal with large gain bandwidth was used as a gain medium in an off-axis-pumped hemispherical FDC for realizing broadband emission. Interestingly, the spectrum can transform from a single smooth packet shape to a multi-peak structure; meanwhile, the transverse pattern accordingly transforms into some exotic wave-packet profiles through controlling off-axis displacement in a special degenerate state.
140.3410 Laser resonators 140.3518 Lasers, frequency modulated Chinese Optics Letters
2019, 17(3): 031404
