1 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
3 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
全固态红光激光器在激光显示、全息存储以及医疗领域有着重要应用，其中多波长红光激光器还可用于差频产生太赫兹辐射。基于三阶非线性效应受激拉曼散射的拉曼激光器是一种突破粒子数反转激光器有限发射光谱制约进而拓展激光波长的有效手段，即能够将注入的单一波长泵浦光直接拓展至一个或几个全新波段。笔者团队研制了一台绿光泵浦的多波长级联金刚石拉曼激光器，利用波长为532 nm、脉冲宽度为11.43 ns的激光作为泵浦源，通过将一阶Stokes黄橙光（573 nm）锁定在振荡器中，实现了红光波段的二阶、三阶和四阶（620 nm、676 nm和743 nm）级联拉曼激光输出，对应三个波长的脉冲宽度分别为10.41、3.75、2.45 ns，总输出能量为0.6 mJ，光光转换效率为36.38%。结果表明，凭借金刚石晶体优异的光学特性和拉曼性质，可见光泵浦的金刚石拉曼激光器对于实现高功率全固态小型化多波长红光激光输出具有巨大潜力。
拉曼激光 金刚石 多波长 脉冲 高功率 Raman laser diamond multi-wavelength pulse high-power 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230329
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
3 聊城大学 物理科学与信息工程学院 山东省光通信科学与技术重点实验室，山东 聊城 252059
4 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
5 北京国科世纪激光技术有限公司，北京 102211
具有高平均功率的皮秒级脉冲激光在工业加工、空间探测等领域具有重要的应用。但是锁模产生的皮秒种子光因脉冲宽度窄、单脉冲能量低，难以直接通过传统的行波放大实现功率的高效提升，因此也限制了输出脉冲的非线性频率转换效率。文中通过光栅啁啾脉冲展宽器和狭缝，将中心波长为1030 nm、脉冲宽度7 ps、重复频率52 MHz的光纤锁模种子光脉冲宽度展宽至32 ps，且将其光谱宽度控制在1.1 nm，利用两个空气包层光子晶体光纤放大器将功率放大至190 W。最后通过温度相位匹配LiB3O5 晶体实现了平均功率为103.1 W的绿光皮秒脉冲输出，光束质量因子1.17，二次谐波转换效率54.3%。
皮秒放大器 光子晶体光纤 光栅 脉冲展宽 二次谐波产生 picosecond amplifier photonic crystal fiber grating pulse stretching second harmonic generation 红外与激光工程
2021, 50(11): 20200522
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 新疆轻工职业技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830021
2 中国科学院光电研究院, 北京 100049
介绍了一台工业级大能量光纤耦合激光二极管(LD)端面泵浦皮秒脉冲激光器。装置利用Nd:YVO4晶体作为增益介质, 通过半导体可饱和吸收镜(SESAM)获得重复频率93.85 MHz、脉冲宽度15.8 ps、单路输出功率200 mW的锁模脉冲序列。放大器采用LD端面泵浦Nd:YAG晶体提供增益, 其中, 再生放大器实现了重复频率在1～20 Hz范围内可调, 且单脉冲能量106倍率的选脉冲放大, 双通行波放大器对脉冲进行再次放大, 最终获得了单脉冲能量为12 mJ的皮秒激光输出。
激光技术 皮秒脉冲 大能量 再生放大器 双通放大器 laser technique picosecond pulse high energy regenerative amplifier double-pass amplifier
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 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
报道了单脉冲能量大于10 μJ的腔倒空锁模皮秒激光器。通过实验完成了光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的大功率皮秒激光振荡器后，在锁模腔内插入BBO电光晶体，实现重复频率1 Hz~10 kHz连续可调的电光腔倒空锁模运转。在抽运功率17.9 W时，获得了单脉冲能量12.5 μJ、重复频率10 kHz、脉冲宽度24.7 ps的激光输出。
激光器 固体激光器 锁模激光器 皮秒脉冲 腔倒空技术 普克尔盒 激光与光电子学进展
2013, 50(7): 071403
利用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4激光晶体皮秒三倍频355nm全固态紫外激光器，采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术及皮秒再生放大技术，对1 064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配Li3B3O5(LBO)晶体二倍频和Ⅱ类相位匹配LBO晶体三倍频，获得了稳定性好、倍频效率较高的355 nm紫外激光输出。当二极管泵浦功率为5 W时，获得了脉宽为17 ps、重复频率为1 Hz、单脉冲能量为129.6 μJ的稳定三倍频紫外激光输出，基频光到二倍频光和三倍频光的转换效率分别达到60.3%和16.6%，3 h输出单脉冲能量的抖动在0.58%以下。
紫外激光器 LD泵浦 皮秒激光 三倍频 LBO晶体 ultraviolet laser LD pumped pico-second third harmonic generation(THG) LBO crystal
在将高斯光束整形为平顶光束的整形系统中，由两个非球面镜组成的系统是比较简单的结构形式，该系统由平凹镜和平凸镜组成。在实际生产加工中，非球面镜的非球面度直接反映加工的难度。在理论分析高斯光束整形为平顶光束的基础上，分析计算了几个特性参数对非球面截面曲线的影响，然后根据实际需要，在保证其紧凑性、尽可能地降低非球面度同时，按照ZEMAX对非球面镜输入参数的要求拟合得到尽可能优化的非球面镜系统结构。最后，对该非球面镜系统进行物理光学传播追踪，分析其光强分布。
光学设计 高斯光束 平顶光束 非球面镜 面形参数 非球面度 激光与光电子学进展
2011, 48(3): 032201
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
利用激光泵浦-吸收技术, 研究了在样品池中(T=385 K, H2气压400 Pa)的Rb(5DJ)+H2→RbH［Ｘ １Σ＋(ｖ″＝0)］+H光化学反应过程。 双光子激发Rb-H2混合蒸气中Rb原子至52D态, 荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外, 还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光, RbH分子是由5D原子与H2间的三体碰撞反应产生的。 利用852 nm激光扫描RbH Ｘ １Σ＋(ｖ″＝０→ｖ′＝１７)吸收带, ΔＩ′和ΔＩ″分别表示泵浦5D3/2和5D5/2时的吸收光强。 泵浦室温下的纯Rb蒸气至5D3/2或5D5/2态, 由于在低密度下52D精细结构混合可略去, 故由5D3/2→5P1/2与5D5/2→5P3/2的荧光比得到泵浦率比。 解速率方程组, 得到5D3/2→5D5/2和5D→5D以外态的碰撞转移截面分别是9.8×10-16和2.0×10-16 cm2, Rb(5DJ)+H2→RbH+H的反应截面分别是5.4×10-17(J=3/2)和2.3×10-17 cm2(J=5/2), 5D3/2与H2的反应活动性大于5D5/2, 这与其他实验结果是一致的。
激光光谱 光化学反应 泵浦-吸收技术 截面 Laser spectroscopy Photochemical reaction Pump-absorption technique Cross section Rb-H2 Rb-H2 光谱学与光谱分析
2009, 29(5): 1172
1 新疆大学物理科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐 830046
2 西安交通大学理学院，陕西 西安 710049
利用激光泵浦－吸收技术，研究了在样品池中的Cs(7DJ)+H2→CsH[X1∑+(v″=0)]+H光化学反应过程。双光子激发Cs－H2混合蒸气中Cs原子至72D态，荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外，还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光，CsH分子是由7D原子与H2间的三体碰撞反应产生的。利用780nm激光测量了CsHX1∑+(v″=0→v′=21)吸收带。△I′和△I″分别表示泵浦7D3／2和7D5／2时的吸收光强。解速率方程组，得到7D3／2→7D5／2和7D5／2→7D3／2精细结构转移截面分别为(1．3±0．3)×10－14和(9．8±2．0)×10－15cm2。从7DJ碰撞到7D以外态的截面分别为(4．0±1．0)×10－15(对J=3／2)和(3．6±0．9)×10－15cm2(对J=5／2)。Cs(7DJ)+H2→CsH+H的反应截面分别是(1．4±0．5)×10－16(J=3／2)和(1．1±0．4)×10－16cm2(J=5／2)，7D3／2与H2的反应活动性大于7D5／2。
光谱学 光化学反应 泵浦－吸收技术 截面 Cs－H2系统 spectroscopy photochemical reaction pump-absorption technique cross section Cs-H2 mixture
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
计算和测量了Rb+(Ar,N2)混合蒸气中Rb(5P3/2)共振能级的有效辐射率。使用单模半导体激光器(抽运激光)将Rb原子激发至5P3/2态,另一调谐到5P3/2→7S1/2的单模激光束(检测激光)与抽运光束反平行通过样品池,并在池的径向平行移动,通过检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布。由于辐射陷获存在,有效辐射率为自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率)的乘积。5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同Ar或N2气压下,Rb D2线的有效辐射率。对5P3/2-Ar系统,在不同气压下测得的D2线强度比值与有效辐射率计算值的比值相符。对于5P3/2-N2系统,研究了电子态向振动态的碰撞转移,得到了转移截面。
激光光谱 有效辐射率 辐射陷获 压力增宽 N2)混合蒸气
