1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室,江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏 苏州 215123
3 长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,吉林 长春 130022
提出了一种高功率及高转换效率的可调谐连续波近红外外腔单谐振光学参量振荡器。为了获得短波段近红外可调谐激光光源,基于准相位匹配晶体的光学参量振荡技术是其中一项有效的技术手段。光学参量振荡器采用连续波532 nm激光器作为泵浦源,掺杂氧化镁的周期性极化化学计量比钽酸锂(MgO:sPPLT)晶体作为准相位匹配晶体,通过在周期调谐的基础上再结合温度调谐的组合调谐方式,在8.3~8.6 μm的4个极化周期内实现了信号光807~879 nm和闲频光1352~1567 nm近红外宽波段的无跳模可调谐激光输出。通过闲频光单谐振设计,当泵浦功率5.4 W时,在8.6 μm周期处,获得了3.1 W的821 nm的近红外信号光输出,实现了57.4%的信号光光-光转换效率。当泵浦功率达到13.6 W时,在8.6 μm周期处,获得了6.8 W的高功率输出。
光学参量振荡器 MgO:sPPLT晶体 近红外激光 连续波 optical parametric oscillator MgO:sPPLT crystal near-infrared laser continuous-wave 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210654
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
为提高激光上下能级的粒子反转速度,采用具有高声子能量的YAG晶体作为掺杂基质,通过多声子弛豫的方式加速 6H13/2能级的粒子数消耗;同时引入与激光下能级能量相近的Tb 3+离子,实现Dy 3+∶ 6H13/2与Tb 3+∶ 7F4之间的共振能量转移,成功地减小了 6H13/2的能级寿命,首次获得了582.1 nm的黄光激光输出。通过对比Dy∶YAG与Dy-Tb∶YAG的荧光光谱,分析了Tb 3+离子掺入对激光上能级寿命的影响。
激光光学 黄光激光 半导体泵浦 Dy-Tb∶YAG; 共振能量转移 交叉弛豫 中国激光
2019, 46(11): 1101008
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 苏州国科医疗科技发展有限公司, 江苏 苏州 215163
为了解决大功率半导体激光器的输出波长和功率的稳定性问题, 设计了一套大功率激光器恒流驱动电源及温控系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的恒流控制, 采用硬件比例-积分(Proportional-Integral, PI)温控电路结合恒流驱动, 控制半导体制冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)的工作电流, 实现激光器工作温度的精确控制。所设计的驱动电源可实现输出电流0~12.5 A连续可调, 同时具有电流检测、过流保护、晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic, TTL)信号调制等功能。所设计的温控系统的控制精度可达到±0.05 ℃, 同时设定温度连续可调, 温度可实时监测。实验结果表明该设计能够保证稳定的电流输出和温度控制, 满足大功率激光器的使用要求。
半导体激光器 恒流驱动电源 温控系统 semiconductor laser constant current driver temperature control system 红外与激光工程
2018, 47(10): 1005003
1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州215163
2 苏州国科医疗科技发展有限公司, 江苏 苏州 215163
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
5 苏州图森激光有限公司, 江苏 苏州 215011
鉴于目前561 nm激光器噪声较大, 影响其实用性, 提出一种高稳定性低噪声的561 nm黄光激光器。利用NdYAG晶体得到1 123 nm基频光, 通过LBO晶体腔内倍频得到561 nm输出。理论分析了1 112 nm、1 116 nm与1 123 nm波长的阈值泵浦功率, 提出1 123 nm的单波长振荡条件, 确定谐振腔镀膜要求。根据理论计算, 设计了合理的谐振腔膜系, 通过抑制1 112 nm与1 116 nm谱线在谐振腔内的振荡实现1 123 nm谱线的单波长振荡。在泵浦功率为5 W时, 实现了561 nm激光单波长输出, 输出功率达到107 mW, 功率不稳定性达到0.7%, 噪声为1.2%。
非线性光学 高稳定性 低噪声 谐振腔膜系 nonlinear optics high stability low noise 561 nm 561 nm resonant cavity film system
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
报道了一种新型小体积的半导体激光端面抽运国产Dy∶YAG单晶的黄光激光器。根据Dy∶YAG激光晶体的特殊能级结构, 采用半导体激光抽运, 利用4F9/2→6H13/2的能级跃迁, 室温下直接获得582.7 nm的黄光激光。抽运源采用蓝光LD, 通过温控系统调节LD的工作温度, 优化中心波长至447.3 nm, 从而实现抽运光波长与Dy∶YAG晶体吸收谱线的较好匹配。在吸收抽运功率为1.4 W的条件下, 输出黄光激光的平均功率为56 mW, 最大单脉冲能量达到1.1 mJ, 对应的光光转化效率为4%, 斜率效率为5%。
激光器 黄光激光 半导体抽运
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京100049
4 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
提出了全固态双共振KTP Ⅱ类相位匹配腔内和频连续波578 nm黄光激光器,利用两种增益介质YbYAG和NdYAG分别得到1030 nm和1319 nm基频谱线,通过KTP Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频实现了578 nm黄激光输出。实验中输出578 nm黄激光,同时输出582 nm和频光成分。通过光谱分析,该现象是由于NdYAG晶体中对应能级跃迁为R2→X3的1338 nm谱线起振,并与1030 nm谱线产生了和频作用。当YbYAG和NdYAG的抽运功率分别为10.3 W和3.7 W时,得到55 mW的黄激光输出,并且在30 min内的功率稳定性优于4.7%。利用格兰棱镜测量了基频光与和频光的偏振特性,结果表明,对于两个各向同性的激光晶体而言,谐振腔结构以及和频晶体的方位角均影响其相应基频光的偏振特性,两者均可使基频光的偏振方向向有利于和频作用的偏振方向改变。
激光光学 全固态激光器 腔内和频 Ⅱ类相位匹配 中国激光
2016, 43(10): 1001010
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
黄光波段的激光器在激光表演、激光钠导星、玻色爱因斯坦凝聚、激光化学、原子冷却与捕获、激光生物效应、激光医学等方面都具有重要的应用。尤其在眼科诊断和治疗方面,相比其他波长的激光,577±5 nm波段的黄色激光为眼科光凝疗法最佳光谱选择区域。近年来,黄光激光器已成为激光领域的研究热点,科研人员一直不断探索实现黄光激光的方法及其相关技术的应用,其中新型激光介质的开发成为一个重要途径。
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京 100049
实验采用激光二极管阵列(LDA)端面抽运Nd∶YVO4晶体,腔内产生1064 nm 和1342 nm 双波长振荡,通过非线性晶体LBO 的I类相位匹配产生连续输出的593.5 nm 和频光。在不同的实验条件下,测量并分析了噪声特性,并用法布里-珀罗干涉仪和光束轮廓仪分别测量了593.5 nm 激光在低噪声与高噪声状态下的纵模结构与横模模式。结果表明:I类相位匹配的和频光噪声情况与其纵模结构密切相关,而抽运功率和谐振腔微调对和频光的纵模结构有很大影响。激光输出在多纵模结构不稳定时的噪声要高于多纵模结构稳定时的噪声。并且激光输出为高阶横模模式时,也会引起激光噪声的增大。
激光器 腔内和频 I类相位匹配 噪声特性 中国激光
2015, 42(10): 1002003
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了研究大数值孔径物镜下角向偏振光聚焦特性,提高激光扫描共聚焦显微镜的分辨率,根据Richards和Wolf矢量衍射理论建立计算模型,分析大数值孔径物镜下角向偏振光及经过0~2 π 相位调制的角向偏振光的聚焦光斑。经过0~2 π 相位调制的角向偏振光的聚焦光斑为实心光斑;该光斑的半峰全宽比径向偏振光光斑的半峰全宽小17.6%,比圆偏振光光斑的半峰全宽小11.6%。计算结果表明,经过0~2 π 相位调制的角向偏振光光斑作为激光扫描共聚焦显微镜的激发光,可以提高其分辨率。
成像系统 大数值孔径 角向偏振光 相位调制 共聚焦 激光与光电子学进展
2015, 52(3): 031801
1 中科院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 中科院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京 100049)
为了获得较大的尖锐度, 提升微环传感器的灵敏度, 提出利用眼型谐振腔结构在下路端输出的非对称Fano谐振光谱, 眼型谐振腔由一个外环和内环构成, 外环与总线波导耦合, 内环与外环耦合.利用传输矩阵法对下路端输出光谱进行了数值计算, 在不同剩余电场比例系数下, 发现非对称Fano谐振峰的尖锐度随电场剩余比例系数的增大而增大;改变外环与总线波导间的场强耦合系数和内环与外环之间的场强耦合系数, 其尖锐度的最大值随外环和内环场强耦合系数变化缓慢增大, 尖锐度最大值处谐振点传输系数值在不同电场剩余比例系数和内外环场强耦合系数下稳定在-6 dB附近.因此利用眼型谐振腔结构下路端的Fano谐振峰, 可获得对耦合系数不敏感的尖锐度和谐振点传输系数, 降低器件对耦合区加工准确度的要求.
光波导 传感器 眼型谐振腔 Fano谐振 尖锐度 Optical waveguide Sensor Eye-like resonator Fano resonance Sharpness