1 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 612900
3 中国工程物理研究院研究生院，北京 100088
设计了一种Nd∶YAG平面波导皮秒激光放大器。光纤激光器提供重复频率可调的皮秒种子源，Nd∶YAG平面波导激光放大器采用后端抽运方式，其抽运源工作模式为连续模式。当种子光的重复频率为24.46 MHz、脉宽为11.7 ps、注入功率为0.48 W时，输出功率为228 W，单脉冲能量为9.3 μJ，光-光转换效率达到20.2%，导波方向和非导波方向的光束质量（M2）分别为1.4和4.6。当种子光的重复频率降低至25 kHz时，输出平均功率为24.2 W，单脉冲能量提升至0.97 mJ，单脉冲能量放大倍率为4.9×104，表明放大系统具有较强的放大能力。根据理论计算，分析了进一步提高光-光转换效率和输出功率、抑制放大自发辐射（ASE）的方法。
激光器 皮秒激光 平面波导 高峰值功率
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220239
暨南大学理工学院广州市可见光通信重点实验室，广东 广州 510632
为了实现增强现实头戴显示系统全色显示功能，建立了多层全息平板波导显示系统，并对该系统所采用的衍射原理、光栅常数及对应衍射波长等技术参数进行了研究。首先，根据光栅方程及全反射理论，介绍了全息平板波导入耦合光栅常数与传输光波长之间的限制关系。其次，为了实现光瞳扩展，介绍了转折光栅、出耦合光栅与入耦合光栅之间的限制关系。在此基础上，以550 nm绿光为例仿真设计了单层全息平板波导显示结构。然后，以单层全息平板波导为基础，建立了以685 nm、550 nm和437 nm作为三基色的三层全息平板波导显示系统。最后，使用digital light processing投影系统为光源检验了三层全息平板波导加工样品的出光效果。实验结果表明，三层全息平板波导可以实现光瞳扩展和全色显示。多层全息平板波导能够实现增强现实头戴显示系统全色显示。
全息 全息光栅 多层平板波导 全色显示 出瞳扩展 增强现实显示头盔 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1209001
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
设计了一种高功率多通泵浦Yb∶YAG平面波导激光放大器。 所设计的放大器采用对称泵浦方案,泵浦源对称分置于平面波导两侧,泵浦光在平面波导中经反射多次通过芯层以实现多通泵浦。分析了泵浦吸收特性的影响因素,推导了平面波导几何参数间的约束关系,并对平面波导结构进行了优化。使用激光放大模型分析了所设计平面波导放大器的泵浦吸收特性、温度特性及放大输出特性。结果显示:所设计多通泵浦平面波导放大器具有高泵浦吸收率,以及高的光-光转换效率,当注入种子光功率为200 W,泵浦功率为10 kW时,对称多通泵浦平面波导的泵浦吸收率最大值为96.8%,对应的放大输出功率为7483 W,光-光转换效率为72.8%;同时,良好的吸收均匀性使其受热效应的影响更小,有利于获得高质量的光束。
激光光学 Yb∶YAG; 平面波导 激光放大 高功率 多通泵浦 光学学报
2021, 41(23): 2314001
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
设计了一种高效率、结构紧凑的高功率平面波导激光放大器。放大器使用新型平面波导结构,可以实现对芯层的多通泵浦,从而大幅度增加泵浦光的吸收长度,提高低掺杂Yb∶YAG芯层的泵浦吸收率。基于Yb 3+的激光动力学方程,结合光学追迹法与有限元方法构建了三维激光放大模型,并分别对双包层平面波导与新型平面波导的高功率激光放大器进行仿真。仿真结果表明,当泵浦总功率为10 kW和注入种子光的功率为200 W时,新型平面波导放大器具有更高的泵浦吸收率、更好的泵浦均匀性、更低的热损伤风险及更高的光-光转化效率。
激光器 低掺杂Yb∶YAG; 平面波导 激光放大器 高效率 多通泵浦 中国激光
2021, 48(16): 1601002
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
搭建了1030 nm波长的准连续长脉宽室温Yb∶YAG平面波导激光放大器,分析对比注入光强、抽运光强和抽运脉宽等因素对光-光转换效率的影响。采用主振荡功率放大结构,种子源为1030 nm连续保偏光纤激光器。放大器增益介质为一块Yb∶YAG平面波导,抽运源为两个准连续940 nm半导体激光阵列,抽运光经整形后分别从两个端面耦合进入平面波导。在双端抽运下,抽运重复频率为400 Hz和最大峰值功率为20.4 kW时获得了最大能量为4.65 J的激光放大输出,偏振度为97%,光-光转换效率为44.0%,与理论分析基本吻合。
激光器 激光放大器 1030 nm 平面波导 Yb∶YAG; 中国激光
2021, 48(16): 1601004
强激光与粒子束
2021, 33(2): 023002
Author Affiliations
Abstract
1 College of Internet of Things Engineering, Hohai University, Changzhou 213022, China
2 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
3 Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
In modern optics, particular interest is devoted to the phase singularities that yield complicated and twisted phase structures by photons carrying optical angular momentum. In this paper, the traditional M-line method is applied to a vortex beam (VB) by a symmetric metal cladding waveguide chip, which can host numerous oscillating guided modes via free space coupling. These ultrahigh-order modes (UOMs) result in high angular resolution due to the high finesse of the resonant chip. Experiments show that the reflected pattern of a VB can be divided into a series of inner and outer rings, whilst both of them are highly distorted by the M-lines due to the UOMs’ leakage. Taking the distribution of the energy flux into account, a simple ray-optics-based model is proposed to simulate the reflected pattern by calculating the local incident angle over the cross section of the beam. The theoretical simulations fit well with the experimental results, and the proposed scheme may enable new applications in imaging and sensing of complicated phase structures.
vortex beam M-line method planar waveguide Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071403
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
4 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201899
5 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
将非水基流延成型和真空烧结技术制备的YAG/Yb∶YAG/YAG平面波导陶瓷作为激光放大器的增益介质,研究其激光放大特性。种子源为1030 nm保偏光纤激光器,放大器的抽运源为940 nm半导体激光器阵列,抽运光经过耦合后从端面进入平面波导。对比了前端抽运和后端抽运的放大性能,测试了双端抽运的激光放大输出性能。在双端抽运下,当注入种子光的功率为136 W时,获得了功率为1.41 kW的激光输出,斜率效率达到41%。这是已报道的该类陶瓷平面波导达到的较高功率激光输出。
激光器 激光放大器 陶瓷平面波导 Yb∶YAG;
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥230031
红外光谱仪内部背景辐射在长波红外波段(8~12 μm)影响比较显著, 会严重降低光学系统的分辨率和信噪比。利用TracePro光学分析软件, 对基于交叉非对称Czerny-Turner(C-T)型平板波导红外光谱仪进行了背景辐射分析, 包括机械构件表面发射率以及光学元件表面温度对背景辐射的影响。引入了杂光系数作为评价指标, 根据仿真分析结果, 在高低温箱中, 对该红外光谱仪的背景辐射影响采取抑制措施并进行了实验测量, 实验结果证明: 采取背景辐射抑制措施后, C-T型平板波导光谱仪系统的杂光系数在常温下(298 K)能达到5%以下。
红外光谱仪 平板波导 背景辐射 杂光系数 infrared spectrometer planar waveguide background radiation stray light coefficient 红外与激光工程
2019, 48(8): 0803001
