中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
为了获得高效半导体抽运碱金属蒸气激光器，采用布儒斯特角结构的增益池，有效地提高了激光的单程透射率，p偏振的激光单程透射率达到97%。采用长度为1 cm 的增益池，其内填充碱金属铷蒸气作为增益介质和压强为79.99 kPa的甲烷作为缓冲气体。采用中心波长为780 nm，线宽为0.1 nm，功率为48 W 连续输出的半导体激光器作为抽运源。为了降低增益池内的热效应，采用斩波器将抽运光转化成脉冲形式输出，脉冲宽度为1.85 ms，重复频率为15 Hz，占空比2.77%。采用12 cm 的平凹谐振腔，利用输出耦合率分别为41%、58%、76%的输出镜进行了优化实验。在增益池温度为160 ℃时，采用输出耦合率为76%的输出镜，获得了峰值功率最高为16.8 W 的中心波长为795 nm 的铷激光输出，光-光转换效率为35%，斜率效率为44.2%。
激光器 碱金属蒸气 半导体抽运 铷激光
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Key Laboratory of Chemical Lasers, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Science, Dalian 116023, China
Pulsed collimated blue light at 420.3 nm is generated in hot Rb vapor by upconverting the 778.10 nm pumping beam through four wave mixing process. The energy conversion efficiency exceeds 1% when a 45 cm-long, 170°C heated Rb cell is used. The influence of cell temperature, wavelength, and energy of a pumping laser are fully examined. The efficiency of the photon conversion is found to be more sensitive to the blue detuning of the pump light and less sensitive to the red detuning of the pump light. This phenomenon can be explained by stimulated hyper-Raman scattering involved in the four-wave mixing process.
190.4380 Nonlinear optics, four-wave mixing 190.4180 Multiphoton processes 190.7220 Upconversion 300.6210 Spectroscopy, atomic Chinese Optics Letters
2015, 13(12): 121903
1 中国科学院大连化学物理研究所，辽宁 大连 116023
2 北京邮电大学理学院，北京 100876
为了研究准分子宽带抽运碱金属激光器(XPAL)的输出特性，建立了增益介质为Cs-Ar混合气体的五能级XPAL的含时速率方程。使用三角脉冲型抽运，通过模拟计算得出了输出激光能量随输入脉冲抽运能量变化、温度变化、弛豫气体分子浓度变化的曲线图，模型得到的斜率效率和实验数据符合较好。结果表明，其他条件不变的情况下，温度越高，XPAL的阈值和斜率效率越高；弛豫气体分子浓度足够大的时候，D2线激光会消失；XPAL在T=515K附近时效率最高。
激光器 准分子宽带抽运碱金属激光器 抽运阈值 斜率效率 速率方程模型 中国激光
2015, 42(s1): s102013
1 北京邮电大学理学院, 北京 100876
2 中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
为研究半导体激光抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)中抽运光和激光光束匹配对光-光转换效率和斜率效率的影响，在三能级速率方程模型的基础上，用介质内抽运光光强空间分布代替以往简化模型中所用的介质内平均光强，建立了考虑抽运光和激光光强的轴向分布的一维DPAL 计算模型和考虑抽运光和激光光强的轴向分布及抽运光在介质中聚焦引起的光强和光斑半径的分布的三维DPAL 计算模型。一维模型的计算结果表明，抽运阈值较简化模型结果减小，斜率效率变化不大。三维模型计算结果表明，当抽运光全部在激光的模体积内，斜率效率最大，因此在DPAL 实际运转中，优化抽运光的焦参数和激光腔参数，可以提高抽运光的转换效率。
激光器 二极管抽运碱金属蒸气激光器 光束匹配 斜率效率 速率方程模型 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 091405
中国科学院 大连化学物理研究所,化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
针对超音速化学氧碘激光器增益介质的横流特性,设计了具有增益负反馈的光学谐振腔结构,通过化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真,根据具体的激光器运行参数,论证了这种结构实现自脉冲激光的可行性.结果表明:振荡激光在增益区上游放大次数越多,对上游增益介质能量提取能力越强,脉冲调制作用越显著.采用激光光斑缩束再放大的结构设计,脉冲激光的峰值功率提高10~20倍,从理论上证明了增益负反馈的调制方法能够实现横流激光器脉冲激光输出.
增益负反馈 化学氧碘激光器 脉冲 脉宽压窄 峰值功率 gain negative feedback chemical oxygen iodine laser pulse pulse width decrease peak power 强激光与粒子束
2015, 27(6): 061010
1 大连理工大学 材料科学与工程学院, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院 大连化学物理研究所, 中国科学院 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
为解决大口径非晶金属第一镜实现难题，在研究块体金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8材料基础上，采用金属玻璃块体材料制作拼接成溅射靶材，通过非平衡磁控溅射镀膜方法，实现了Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8非晶金属薄膜第一镜。研究结果表明：通过成分设计及合成靶材的设计，能够实现与块体金属玻璃具有相同光学特性的非晶薄膜第一镜；通过Cr成分改进，能够进一步提高非晶金属薄膜第一镜在可见光波段的光谱反射率。
第一镜 金属玻璃 薄膜表面 光谱反射率 first mirror metallic glasses film surface spectral reflectivity 强激光与粒子束
2014, 26(10): 104002
1 中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
2 北京邮电大学理学院, 北京 100876
为提高半导体激光抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)的输出功率, 用三能级速率方程理论对端面抽运半导体激光抽运碱金属铷激光器的输出特性进行了模拟，得到了抽运功率、抽运光带宽、介质温度、长度等参数对激光器输出功率的影响，模拟结果与已有文献的出光实验结果相符，在此基础上提出了抽运光参数确定的条件下，以提高激光输出功率及光光转换效率为目标的DPAL增益池的优化设计参数。
激光器 半导体激光抽运碱金属蒸气激光器 激光速率方程 光光转换效率 中国激光
2014, 41(s1): s102008
中国科学院大连化学物理研究所中国科学院化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
利用双光子吸收机制，以778 nm染料激光器作为抽运源，以碱金属Rb蒸气作为增益介质，成功获得了420 nm的蓝光激光输出。以Rb原子能级结构为基础，对其产生蓝光的机理和双光子吸收机制进行了分析描述。基态52S1/2能级的Rb原子通过吸收两个778.1 nm的光子跃迁到激发态52D5/2能级，通过辐射中红外光子跃迁到激光上能级62P3/2，与基态52S1/2能级形成粒子布居数反转,产生420 nm蓝色激光。对激光二极管抽运碱金属蓝光激光器的发展前景进行了展望。
激光器 碱金属蒸气激光器 蓝光激光器 双光子吸收 中国激光
2013, 40(10): 1002011
