作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
高功率650~660 nm波段激光器在可见光光电对抗领域具有重要作用,目前该波段光源由固体激光器通过半导体激光器泵浦并倍频输出,输出功率高、光束质量近衍射极限,但转换效率低。半导体激光器的转换效率高,但输出功率低,需要通过增加激光单元的方法提升功率,并通过激光合束的方式提升光束质量。文中提出外腔光谱合束的650 nm波段半导体激光器结构,通过实验验证可实现连续功率为7.3 W、光谱线宽为6.45 nm、电光转换效率为23.4%的650 nm波段激光输出,光束质量为M2X=1.95,M2Y=11.11,接近固体激光器,未来通过增加合束的激光单元数量并结合偏振合束可以获得更高功率的650 nm波段激光。
半导体激光器 激光光源 光谱合束 高光束质量 semiconductor laser laser light source spectral beam combination high-beam quality 
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230198
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 吉光半导体科技有限公司,吉林 长春 130022
3 东莞方孺光电科技有限公司,广东 东莞 523822
4 陆军装备部驻北京地区军事代表局,北京 100166
针对目前铜、金等金属材料加工的实际应用需求,开展了连续输出功率500 W的光纤耦合输出蓝光半导体激光加工光源研究。基于平面窗口TO封装的蓝光半导体激光单管器件,设计采用长后工作距的快轴准直镜和慢轴准直镜分别准直,获得低发散角、高光束质量的单元准直光束;结合二维空间合束、偏振合束和光纤耦合,将144个蓝光单管器件耦合进200 μm/NA 0.22光纤,通过ZEMAX软件对半导体激光光路进行光线追踪模拟;并从实验上实现,3 A电流驱动下,200 μm/NA 0.22光纤输出连续功率523 W,电光转换效率29 %。该激光光源具有直接加工铜、金等材料的能力。
蓝光半导体激光器 光纤耦合 激光合束 激光加工 blue diode laser fiber-coupled laser beam combination laser processing source 
发光学报
2023, 44(7): 1308
马宇航 1吴昊 2,*李再金 1,**张建伟 2[ ... ]王立军 2
作者单位
摘要
1 海南师范大学物理与电子工程学院,海南省激光技术与光电功能材料重点实验室,海南省院士团队创新中心,海南 海口 571158
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
设计了一种基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器,该激光器以Littrow结构为基础,采用中心波长分别为4.0 μm和4.6 μm的两个量子级联增益芯片提供光增益,通过4.2 μm低通高反分束片合束后,将增益光入射到300 lines/mm的闪耀光栅形成光反馈,两个量子级联增益芯片通过交替互补的工作方式实现了3~5 μm的超宽谱调谐。在25 ℃温控和303 mA注入电流下,该激光器在34.54°~46.50°的闪耀光栅旋转角度下工作,波长调谐范围为3779~4836 nm(包括179 nm波长调谐空白区间),最大输出光功率为14.12 mW,边模抑制比为20 dB。该激光器具有结构紧凑、调谐范围超宽的优点,可为研制便携式模块化的中红外激光器提供参考。
激光器 量子级联激光器 闪耀光栅 可调谐 Littrow 
光学学报
2023, 43(11): 1114003
马宇航 1吴昊 2,*李再金 1,**张建伟 2[ ... ]王立军 2
作者单位
摘要
1 海南师范大学物理与电子工程学院海南省激光技术与光电功能材料重点实验室,海南 海口 571158
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
3~5 μm中红外波段激光在气体分子传感、空间光通信、差频太赫兹产生等领域中有广阔的应用前景。研究了一种4 μm波段宽谱可调谐外腔量子级联激光器,设计了一种以Littrow结构为基础的紧凑便携可调谐激光器模块。在激光器模块中采用同一个量子级联增益芯片,分别使用刻线密度为450 line/mm和300 line/mm的闪耀光栅组建了不同的外腔。当采用刻线密度为450 line/mm的闪耀光栅时,注入电流303 mA下的输出光功率为7.30 mW,具有380 nm的调谐范围(3774~4154 nm),边模抑制比为20 dB,出现高阶模式激射现象;当采用刻线密度为300 line/mm的闪耀光栅时,303 mA注入电流下的输出功率为5.24 mW,调谐范围为297 nm(3779~4076 nm),边模抑制比为20 dB,出现基模激射现象。由此可见,采用不同的外腔配置,可以分别获得满足高精度波长调谐和高光束质量要求的激光器性能。
激光器 量子级联激光器 闪耀光栅 波长调谐 Littrow结构 
中国激光
2023, 50(11): 1101020
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
针对激光淬火在大型风电轴承生产中的实际需求,研制了一种功率高达15 kW的光纤耦合半导体激光淬火光源。该光源先采用915 nm和976 nm两个波段各8个宏通道冷却技术封装的半导体激光微巴条阵列作为发光单元,进行空间、偏振及波长合束,在光纤芯径为200 μm、数值孔径为0.22的光纤中实现了超过800 W的连续输出,电光转换效率整体达到45%以上。再通过19×1光纤合束器对19个800 W模块进行合束,由输出端口光纤直径为1 mm的光纤耦合输出。光束经过由微透镜阵列与聚焦镜复合的加工头,光斑匀化,最终输出了功率大于15 kW、光斑尺寸为165 mm × 25 mm的激光束,满足了大型风电主轴轴承滚道面淬火需求。
激光器 半导体激光器 光纤耦合 合束 激光淬火 
中国激光
2023, 50(5): 0501004
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
With the rapid development of laser technology, laser as the light source of night vision illuminating can realize long-distance and clear imaging, which has been widely used in laser active illuminating field. A high-power diode laser with a wavelength of 808 nm was designed as the laser active illuminating source, and the output power of no less than 100 W was obtained by spatial beam multiplexing, polarization multiplexing, and high efficiency fiber coupling techniques. In view of the beam homogenization of illuminating source, a novel beam homogenization system based on waveguide is proposed in this work. A square spot with a horizontal divergence angle of 40°, a vertical divergence angle of 10°, and an illuminating power ratio of 4:1 was obtained by a collimating lens. Comparing with the traditional circular illuminating beam, the square illuminating beam can match the illuminating angle of CCD camera better, and the energy utilization rate is higher. In addition, by optimizing the structure of waveguide and collimating lens, the illuminating angle can be changed to meet the illuminating requirements under different conditions theoretically.
laser illumination spatial multiplexing polarization multiplexing beam homogenization waveguide 
Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031405
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
3 军事科学院系统工程研究院,北京 102300
光谱合束是提升高功率半导体激光器光束质量和亮度的关键技术之一。增加激光单元数量是提升光谱合束功率的主要途径,但同时造成合束光学元件尺寸变大,激光谐振腔变长不利于光谱合束光源的实际应用。提出了分离反射式中继成像光谱合束结构,将大尺寸中继成像镜分解成小尺寸的柱面反射镜阵列,每个激光线阵独立成像。最终12个激光线阵共计228个激光单元的光谱合束的输出激光功率为442.9 W,电光转换效率为41.8%,光谱范围为777.12~811.28 nm,光参量积为4.00 mm×mrad,与单元激光接近。所提结构为多激光单元光谱合束提供了一种可行方案,有利于激光器的工程应用。
激光器 半导体激光器 光谱合束 分离反射式中继成像 高功率 
中国激光
2022, 49(23): 2301001
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
In this research, the highly efficient external cavity feedback technology based on volume Bragg grating (VBG) is studied. By using the structure of a fast axis collimating lens, the beam transformation system, a slow axis collimating lens, and VBG, the divergence angle of the fast and slow axes of the diode laser incident on the VBG is reduced effectively, and the feedback efficiency of the external cavity is improved. Combined with beam combining technology, fiber coupling technology, and precision temperature control technology, a high-power and narrow-linewidth diode laser pump source of kilowatt class is realized for alkali metal vapor laser pumping. The core diameter of the optical fiber is 1000 µm, the numerical aperture is 0.22, the output power from the fiber is 1013 W, the fiber coupling efficiency exceeds 89%, and the external cavity efficiency exceeds 91%. The central wavelength is 852.052 nm (in air), which is tunable from 851.956 nm to 852.152 nm, and the spectral linewidth is 0.167 nm. Research results can be used for cesium alkali metal vapor laser pumping.
external cavity feedback volume Bragg grating diode laser beam combining narrow linewidth tunable wavelength 
Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081401
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
随着半导体激光技术的快速发展,以半导体激光为核心光源的激光点火技术得到越来越广泛的应用。本文开展了高效激光点火光源的研究,设计出一种单光纤双波长输出的光学结构,将高功率976 nm点火激光和低功率1310 nm检测激光通过空间合束以及波长合束技术耦合到芯径为105 μm,数值孔径(NA)为0.22的光纤中,获得了输出功率大于10 W的976 nm点火激光以及输出功率大于1 mW的1310 nm检测激光,其中高功率点火激光的耦合效率超过90%;通过自聚焦透镜对出纤激光进行光束整形,与自由输出光束相比,整形后出射光斑发散角减小了,入射到点火药剂上的光功率密度增大了,点火效率提高了。实验结果表明,所设计的分光镜膜系以及光路结构可实现光路自检以及高功率点火激光的输出功率同步自检,满足该领域对于点火光源高效率、高可靠性的应用要求。
激光器 半导体激光器 激光点火 空间合束 波长合束 光路自检 
中国激光
2022, 49(7): 0701002
付鑫鹏 1,2,*付喜宏 1,2姚聪 1,2杨飞 3[ ... ]宁永强 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
利用超声剥离法制备了超薄层MoS2纳米片分散液可饱和吸收体, 以石英池为容器插入Nd∶YAG激光器的平凹谐振腔中, 调节谐振腔镜的位置并增大泵浦功率, 成功实现了Nd∶YAG激光器被动调Q脉冲输出。实验结果显示,泵浦功率为2.46 W时, 激光器开始调Q运转。泵浦功率为14.55 W时, 实现了485 mW的脉冲激光输出功率, 重复频率为189.75 kHz, 脉冲宽度为1.2 μs, 对应的最大脉冲能量为2.56 μJ。结果表明, 超薄层MoS2分散液是适用于1 064 nm波长固体激光器被动调Q运转的可饱和吸收体材料。
超薄层MoS2纳米片分散液 可饱和吸收体 Nd∶YAG激光器 被动调Q脉冲 ultrathin MoS2 nanosheet dispersion saturable absorber Nd∶YAG laser passive Q-switched pulse 
发光学报
2021, 42(5): 668

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