Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai 201800, China
We report on a high-power diode-pumped (Yb:KGW) mode-locked laser with a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM). For 32.7 W of incident pump power, we generate 261 fs pulses with the maximum average output power of up to 13.0 W and spectrum centered around 1039 nm at 68.4 MHz, corresponding to 190 nJ of single pulse energy and 0.72 MW of peak power. The optical-to-optical conversion efficiency is 39.8%, and the slope efficiency is 64.4%. The Yb:KGW laser exhibits a power stability better than 0.543% of the root-mean-square in 2 h.
ultrafast laser high-power femtosecond laser Yb:KGW crystal semiconductor saturable absorber mirror Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021404
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai 201800, China
We demonstrate nonlinear pulse compression of an 8 kHz Nd: picosecond laser using the multi-pass-cell (MPC) technique with fused silica as the nonlinear medium. The pulse duration is compressed from 12.5 ps to 601 fs, corresponding to a pulse shortening factor of 20.8. The output pulse energy is 154 μJ with an efficiency of 74.5%. To the best of our knowledge, this is the highest pulse compression ratio achieved in a single-stage MPC with bulk material as the nonlinear medium. The laser power stability and the beam quality () before and after the MPC are also experimentally studied. Both the laser power stability and the beam quality are barely deteriorated by the MPC device.
multi-pass cell Nd:YVO4 compression ratio femtosecond laser Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 093201
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
高重频全固态掺镱飞秒激光放大器在工业超快非热微加工、极紫外光学频率梳、高通量高次谐波产生、角分辨电子动量谱等领域有着重要的作用。首先总结了高重复频率飞秒激光放大面临的增益介质热管理和增益窄化效应等关键技术瓶颈,并对近年来不同掺镱晶体全固态再生放大和行波放大技术的参数特点、适用范围及研究进展进行了梳理。最后展望了基于新型掺镱激光介质的全固态高功率飞秒激光放大器。
激光光学 高重复频率 再生放大器 行波放大器 掺镱激光介质
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
4 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
We demonstrate a harmonically pumped femtosecond optical parametric oscillator (OPO) laser using a frequency-doubled mode-locked Yb:KGW laser at a repetition rate of 75.5 MHz as the pump laser. Based on a bismuth borate nonlinear crystal, repetition rates up to 1.13 GHz are realized, which is 15 times that of the pump laser. The signal wavelength is tunable from 700 nm to 887 nm. The maximum power of the signal is 207 mW at the central wavelength of 750 nm and the shortest pulse duration is 117 fs at 780 nm. The beam quality (M2 factor) in the horizontal and vertical directions of the output beam are 1.077 and 1.141, respectively.
GHz femtosecond laser optical parametric oscillator tunable wavelength Chinese Optics Letters
2020, 18(3): 033201
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
飞秒光学参量振荡器(OPO)能产生从紫外到中远红外波段的可调谐飞秒激光脉冲,在频率计测、生物医学、大气探测、宽带通信及**等领域有着广泛的应用。对飞秒钛宝石激光器同步抽运OPO进行了研究,相继实现了波长稳定在1053 nm的高功率飞秒OPO运转。在此基础上,进一步研究了高功率掺镱全固体飞秒激光器同步抽运OPO。结合国内外飞秒OPO的研究进展,对未来全固态飞秒激光器同步抽运OPO的发展进行了展望。
非线性光学 非线性频率变换 全固态飞秒激光 光参量振荡器 同步抽运
1 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家研究中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710126
研制了高稳定Nd∶YVO4皮秒激光振荡器, 并在15 W、808 nm激光泵浦下得到6 W的连续锁模皮秒激光输出, 光-光效率为40%.对该皮秒激光进行单通放大后得到14 W的基频光输出, 倍频后可以得到7 W的532 nm皮秒激光, 用作钛宝石振荡器的泵浦源.在4.5 W的皮秒532 nm激光泵浦下, 结合腔外压缩, 得到了脉宽为9.4 fs、平均功率为150 mW的脉冲序列输出.调节钛宝石振荡器的腔长使其与皮秒振荡器的腔长一致时, 可实现自触发克尔透镜锁模.实验结果表明皮秒激光泵浦可以有效地触发钛宝石激光器的自动锁模, 输出飞秒脉冲序列.
超快激光 皮秒激光振荡器 钛宝石飞秒激光器 克尔透镜锁模 Ultrafast laser Picosecond laser oscillator Ti∶sapphire femtosecond oscillator Kerr-lens modelocking
1 中国农业大学理学院, 北京 100083
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
3 江苏师范大学物理与电子工程学院先进激光材料与器件重点实验室, 江苏 徐州 221116
4 同济大学物理科学与工程学院,上海 200092
5 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
采用X型谐振腔，实验研究了二极管抽运Nd:CGA激光器的连续和被动锁模激光特性。当Nd:CGA激光器实现连续运转时，采用不同透过率的输出镜优化激光器的连续输出功率。采用透射率为20%的输出镜时，获得了1.8 W的最高连续输出功率，斜率效率达到30.8%，中心波长为1079 nm；采用半导体可饱和吸收反射镜作为锁模元件、透射率为1.6%的平面镜作为输出镜，获得了脉冲宽度为2.7 ps、重复频率为177 MHz的被动锁模脉冲输出。当抽运功率为6.9 W时，获得锁模脉冲的最大平均输出功率为524 mW，相应的光光转换效率和斜率效率分别为7.6%和8.0%。
激光器 二极管抽运 Nd:CGA 激光器 连续激光 被动锁模激光 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 101410
1 中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
利用半导体激光器抽运的NdYAG晶体实现了5.4 mJ、1 kHz的532 nm皮秒激光放大器，由自制的皮秒振荡器种子源、一级再生放大器、一个两通放大器、一个主放大器和倍频器组成。得到绿光的光束质量因子在切线和弧矢方向分别为1.39和1.96，功率不稳定度小于0.3%。
激光器 激光放大器 皮秒 千赫兹 光学学报
2013, 33(s1): s114004
1 中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京 100190
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
利用885 nm激光二极管直接抽运Nd:LGS实现了1.47 W的1.06 μm激光输出，光光转换效率为17.9%，斜率效率为21.4%，光束质量因子M2在x和y方向分别为1.10和1.12。实验说明了Nd:LGS是一种优质的适于直接抽运的激光晶体。
激光器 全固态激光器 激光二极管直接抽运 Nd:LGS晶体
1 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室， 北京 100190
2 北京无线电计量测试研究所计量与校准技术重点实验室， 北京 100854
实验研究了以钛宝石薄片作为增益介质的再生激光放大器，其钛宝石薄片厚度为2 mm，前表面作为通光面，镀有对抽运激光和放大激光增透的高阈值双色介质膜，后表面作为反射面，镀有对抽运激光和放大激光高反的高阈值双色介质膜，晶体对抽运激光的吸收率大于80%(1次透射和1次反射)。在再生腔中，钛宝石晶体不仅作为增益介质，也作为反射腔镜，简化了放大腔腔型。钛宝石晶体采用端面冷却的方式，极大地降低了晶体中的热效应，从而提高了放大脉冲激光的光束质量，在此基础上获得了能量为5.2 mJ的放大激光脉冲输出，能量转换效率达到11.5%，放大激光光束质量因子M2小于1.2。
激光器 再生放大 薄片 热效应 钛宝石
