1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 国家半导体泵浦激光工程技术研究中心，北京 100094
受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)是一种光学三阶非线性效应，其反射光具有相位共轭特性，在振幅、相位、偏振方面与入射光呈现时间反演关系，并保持与入射光相同的波前。在主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA）结构的纳秒激光器中，激光放大器中的热效应及光路中大量的光学元件使传输光束存在严重的波前畸变，在恶化光束质量的同时也限制了功率进一步提升的可能性。在此类激光器中使用基于受激布里渊散射的相位共轭镜(Stimulated Brillouin Scattering Phase Conjugate Mirror, SBS-PCM)，使光束往返通过引入严重波前畸变的激光放大器能够实时补偿畸变，从而优化激光器的输出光束质量，并有利于功率的进一步提升，进而促进纳秒激光器向着兼顾高功率和高光束质量的方向发展，因此在高功率纳秒激光器中得到广泛应用。文中首先从理论方面简要介绍了SBS-PCM的基本原理及其相位共轭特性，其次对比了不同SBS-PCM介质的特点及适用范围，概述了国内外机构对SBS-PCM的研究进展及高功率纳秒激光器中SBS-PCM的典型应用情况及发展历程，并最终对SBS-PCM发展趋势进行了展望。
激光器 受激布里渊散射 相位共轭镜 高功率激光 lasers stimulated Brillouin scattering phase conjugate mirror high power laser 红外与激光工程
2021, 50(5): 20211024
1 中国科学院 光电研究院 国家半导体泵浦激光工程技术研究中心, 北京100094
2 中国科学院大学, 北京 101407
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 102211
4 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
受激布里渊散射(SBS)脉宽压缩是实现高峰值功率、短脉冲激光输出的重要途径之一, 然而, 目前SBS脉宽压缩仅限于1~10 Hz低重复频率激光器, 限制了高重频短脉冲激光器在激光雷达、空间碎片探测以及目标成像等领域的应用。基于此, 开展了高重复频率下的SBS脉宽压缩实验研究。设计搭建了高重复频率的主振荡放大激光器, 开展了SBS二次级联脉宽压缩和SBS振荡放大双池脉宽压缩实验。通过SBS二次级联压缩实现了脉冲宽度从~32 ns压缩到~19 ns, 脉宽压缩比达16倍; 而通过SBS振荡放大双池结构实现了脉冲宽度从~4 ns压缩到376 ps, 脉宽压缩比达10倍。实验结果表明, 采用该超净封闭型SBS相位共轭镜, 在Stokes光输出能量达50 mJ时, 无光学击穿现象, 实现了在200 Hz高重复频率下的SBS脉宽压缩。
受激布里渊散射 相位共轭 脉宽压缩 短脉冲 stimulated Brillouin scattering(SBS) phase conjugation pulse width compression short pulse
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100021
1 中国科学院光电研究院，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国国科世纪激光技术有限公司，北京 102211
精确的波前探测是反射镜面型检测及光束波前畸变测量的重要依据，论文根据Shark-Hartmann理论对波前探测技术进行了模拟和实验研究。将平行光经过球面透镜/柱面透镜后形成的球面波/柱面波作为探测波前。实验采用商用的微透镜阵列和CCD搭建Shark-Hartmann传感器，利用实际光束作为参考光，避免了参考光的不准直性对实验的影响。模拟计算结果表明平均曲率误差为13.423 mm，实验结果实现了对球面/柱面/倾斜波的探测及复原。
自适应光学 Shark-Hartmann传感器 波前重构 Zernike多项式 adaptive optics Shark-Hartmann sensor wavefront reconstruction Zernike polynomial
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
受激布里渊散射(SBS)是一种三阶非线性光学效应，SBS 相位共轭镜(PCM)是基于SBS 的自抽运PCM，能实时补偿放大器和放大光路中的波前畸变，改善激光器的输出光束质量，其应用越来越广泛。简要介绍了SBS-PCM 激光系统的基本原理和典型装置，并概述了国内外液体和固体SBS 相位共轭技术在高重复频率高功率激光系统中的研究进展，提出带SBS-PCM 的高重复频率高功率激光系统有待解决的问题。
激光器 受激布里渊散射 高重复频率 高功率激光 相位共轭镜 SBS 介质 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 040001
1 中国科学院光电研究院， 北京 100094
2 中国科学院大学， 北京 100049
自适应光学(AO)作为一种主动光学补偿技术，由于具有结构简单、校正效果好、可闭环运行等优势，被大量用于校正激光波前畸变，并于近年逐渐应用于高能激光器系统中。综述了AO 系统工作的基本原理，系统论述了近年来国内外在AO 系统校正固体激光畸变方面的研究进展。按照校正固体激光器波前畸变的AO 系统中有无采用波前传感器，将其分为无波前探测和有波前探测的AO 校正技术进行介绍，分析了各个研究工作的关键性技术。最后总结了目前存在的技术难题，并对AO 技术在固体激光器中的应用前景进行了展望。
激光器 固体激光器 自适应光学 波前畸变 光束质量 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030001
1 中国科学院光电研究院， 北京 100080
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司， 北京 100192
为了获得高能量、高效率的钕玻璃前置放大器，设计了一套钕玻璃再生放大系统。通过调节单程增益和优化腔模设计，使得增益介质中的小尺度自聚焦效应得到有效控制。在重复频率1 Hz运行下，获得最大输出能量21 mJ、脉冲宽度2.65 ns的激光输出，相应的光光转换效率为5%，总增益达108，光束质量因子M2=1.5，脉冲能量稳定性均方根(RMS)值小于2%(超过2 h连续工作)，光谱的中心波长为1052.92 nm。
激光器 掺钕磷酸盐玻璃 再生放大器 小尺度自聚焦效应 光光转换效率
1 中国科学院光电研究院， 北京 100080
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司， 北京 100085
为了获得在液晶修复技术中所需要的光束质量好、能量分布比较均匀的矩形光束，提出了一种新的光束整形系统。在这个系统中，通过对光阑后不同位置衍射效应的理论分析和计算，获得相应的衍射光斑图样，再利用4f像传递系统对理想的光斑图样进行提取和传递，经过扩束聚焦之后，用于加工样品，并设计了相应的实验装置来验证这种系统的可行性。研究结果表明，过光阑后不同位置的衍射面呈现出复杂的衍射图样，等效距离在56.0~58.5 mm之间能够选取到平化效果非常好的衍射面，4f成像系统对其实现了较好的像传递，整形光束顶部的能量波动量小于5%，能量提取率达到80%。
激光光学 基模高斯光束 光束整形 矩形光阑 4f成像系统
Author Affiliations
Abstract
1 Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350002, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We obtain high peak power pulses in megawatt range of the first (1181 nm), second (1321 nm), and third order (1500 nm) Stokes radiation from self-conversion of the 1067-nm laser radiation based on Nd:KGW laser. The maximum output energy of the first order Stokes laser is 35.3 mJ, which is to our knowledge, the highest reported energy in an intracavity Q-switched laser. The third order Stokes pulse is obtained in an intracavity Q-switched laser.
固体拉曼激光器 受激拉曼散射 140.3550 Lasers, Raman 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2010, 8(3): 293
中国科学院 福建物质结构研究所 激光工程技术研究室,福州 350002
为了研究倍频过程对激光光束质量及光束空间分布的影响,针对典型的高阶高斯光厄米-高斯光束,采用理论计算与实验相结合的方法,得出倍频过程中不同阶数的基频光束对倍频光光束空间分布及光束质量的影响。研究结果表明,随着基频光束模式变差,倍频光束质量严重恶化。而对于相同光束质量的基频基模光束,倍频光光束质量随着入射在倍频晶体上不同的基频光光斑半径基本不变。实验中得到半导体抽运掺钕钇铝石榴石内腔倍频激光器的绿光输出功率为49.5W,波长1064nm的基频光光束质量M2＝4.93,波长532nm的倍频光光束质量M2＝10.2。结果与理论基本相符。
激光光学 光束质量 2阶矩计算 光束空间分布 内腔倍频 laser optics beam quality second moment calculation space distribution intracavity frequency doubling
