Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Microelectronics, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
2 College of Physics Science and Technology, Institute of Applied Photonic Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225002, China
The 1.4–1.8 µm eye-safe lasers have been widely used in the fields of laser medicine and laser detection and ranging. The diamond Raman lasers are capable of delivering excellent characteristics, such as good beam quality concomitantly with high output power. The intra-cavity diamond Raman lasers have the advantages of compactness and low Raman thresholds compared to the external-cavity Raman lasers. However, to date, the intra-cavity diamond cascaded Raman lasers in the spectral region of the eye-safe laser have an output power of only a few hundred milliwatts. A 1485 nm Nd:YVO4/diamond intra-cavity cascaded Raman laser is reported in this paper. The mode matching and stability of the cavity were optimally designed by a V-shaped folded cavity, which yielded an average output power of up to 2.2 W at a pulse repetition frequency of 50 kHz with a diode to second-Stokes conversion efficiency of 8.1%. Meanwhile, the pulse width of the second-Stokes laser was drastically reduced from 60 ns of the fundamental laser to 1.1 ns, which resulted in a high peak power of 40 kW. The device also exhibited single longitudinal mode with a narrow spectral width of < 0.02 nm.
diamond intra-cavity Raman lasers eye-safe lasers high peak-power Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041402
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
报道了基于Nd∶YVO4激光晶体和钨酸钆钾（KGW）拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器，实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时，901 cm-1拉曼频移增益较高，在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的 1177.3 nm连续波斯托克斯光输出，光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%；而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时，由于768 cm-1和901 cm-1两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm-1小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振，拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。
激光器 受激拉曼散射 连续波拉曼激光器 内腔拉曼激光器 钨酸钆钾晶体
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610097
2~5 μm中红外波段激光在科学研究、生物医疗、通信等众多领域中都有重要的应用价值，一直以来都是激光领域的研究热点。主要对目前国内外高功率2~5 μm全固态中红外光纤激光源的发展现状进行了梳理，包括稀土离子掺杂的中红外光纤激光器、波长灵活可设计的拉曼光纤激光器和宽带超连续谱激光器，并对2~5 μm全固态中红外光纤激光源的发展进行了展望。
激光器 中红外激光 稀土离子 拉曼激光器 超连续谱 氟化物光纤
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
利用偏硼酸钡（BBO）倍频晶体，实现了1064 nm激光泵浦金刚石拉曼激光器的高重复频率紫外激光脉冲输出。搭建了腔内倍频金刚石拉曼激光器，实现了620 nm激光输出。当1064 nm泵浦光的功率为4.0 W时，620 nm输出激光的功率为550 mW，转换效率约为13.7%。通过BBO晶体腔外倍频，获得了平均功率约为48 mW的310 nm紫外激光脉冲输出，脉冲重复频率为2 kHz，脉冲宽度约为761.8 ps，倍频效率约为8.7%。
激光器 紫外激光器 拉曼激光器 倍频 中国激光
2023, 50(22): 2201005
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室，湖南 长沙 410073
报道了全光纤2.15 μm波段光纤气体拉曼激光器。将实芯单模光纤与空芯光子晶体光纤直接熔接制备成全光纤气体腔，并在实芯光纤上刻写长周期光纤光栅，防止菲涅耳反射回光对泵浦源造成损坏。以1971 nm脉冲光纤放大器作为泵浦源，当腔内气压为1.4 GPa时，2.15 μm拉曼光的最大平均功率约为0.87 W，受限于较高的拉曼阈值，光光转换效率只有19%。本研究为实现2.15 μm光纤激光光源提供了一种新的可行的技术方案。
激光器 光纤气体拉曼激光器 空芯光纤 受激拉曼散射
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光器在基础科学研究、大气通信、环境监测和**安全等领域有着重要应用。拉曼光纤激光技术是实现中红外激光的一种重要手段，通过级联拉曼运转可在光纤透过窗口内输出任意波长激光。目前，以碲酸盐、氟化物或硫系玻璃光纤作为拉曼增益介质，研究者分别研制出工作波长为3.77 μm的二级级联拉曼激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3 μm的中红外拉曼孤子光纤激光光源。最近，本研究组制备出一种具有高稳定性、高抗激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并以其作为拉曼增益介质，先后实现了波长调谐范围覆盖1.96～2.82 μm的中红外拉曼孤子激光以及～3 μm处的“拉曼孤子雨”，初步验证了该氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光器方面的应用潜力。主要对国内外中红外拉曼光纤激光光源的研究进展进行了总结，介绍了碲酸盐、氟化物、硫系以及氟碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼光纤激光器，并对发展趋势进行了展望。
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙410073
报道了第一个连续波全光纤气体拉曼激光光源。采用实芯单模光纤与带隙型空芯光纤熔接的方法,制备了长度为50 m、充高压氢气的全光纤结构气体腔,以一个高功率连续波1540 nm光纤放大器为泵浦源,利用氢气分子的纯转动受激拉曼散射有效实现了1693 nm 斯托克斯连续激光输出。进一步,通过在气体腔输出端熔接一个中心波长为1540 nm的高反射率光纤布拉格光栅,使得拉曼阈值降低了38.2%,斯托克斯光输出功率最大为2.15 W,腔内拉曼转换效率为72.2%,由于熔接损耗,相对总泵浦光功率的光光转换效率为31.7%。该研究结果为实现高效紧凑的高功率1.7 μm 光纤激光器提供了一条可行的技术方案。
激光器 光纤激光器 受激拉曼散射 拉曼激光器 空芯光纤
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
空芯光纤为光与气体的相互作用提供了理想的环境,极大增强了气体的受激拉曼散射,大大降低了拉曼阈值。基于充气空芯光纤的光纤气体拉曼激光光源获得了快速发展,已经实现了从紫外到中红外波段的激光输出。简要介绍了光纤气体拉曼激光光源的基本原理和空芯光纤的发展概况,详细综述了光纤气体拉曼激光光源的研究进展,并对其发展的趋势进行了展望。
激光光学 光纤激光 拉曼散射 拉曼激光 气体激光 空芯光纤
烟台大学光电信息科学技术学院, 山东 烟台 264005
为了实现除拉曼呼吸模外的次级拉曼模的有效受激拉曼转换,进一步获得更多相干波长激光,在被动调Q内腔式固体拉曼激光器速率方程的基础上,推导了有两束拉曼光输出时的被动调Q内腔式固体拉曼激光器的速率方程,并对方程进行了归一化处理。推导出了两束拉曼光的归一化峰值功率和脉冲能量的表达式。数值模拟观察了各归一化参数对两束拉曼光输出脉冲特性的影响,数值上获得了这些归一化参数的最佳值,以实现次级拉曼模的有效受激拉曼转换。同时,对相关实验参数进行了验证和优化,获得了最佳的实验结果。
激光器 次级拉曼模 拉曼激光器 速率方程 数值模拟
温州大学激光与光电子技术研究所, 浙江 温州 325035
受激拉曼散射是获得新型波长激光的重要变频手段。腔内拉曼激光同时存在着基频光和多阶斯托克斯光,为通过二阶非线性光学变频获得多种可见光波长激光提供了基础,可满足一些领域对多种波长激光的应用需求,在激光医疗、激光显示、光谱成像和生物光子学等领域具有重要应用。钒酸盐晶体具有优异的受激拉曼散射特性,是钕离子激光驱动的重要固体拉曼增益介质。简要介绍了钒酸盐晶体拉曼光谱特性以及相关拉曼激光研究现状,随后对近年来拉曼倍频与和频激光的研究进展进行了总结,并对基于拉曼选择性混频实现可见光波段可选激光技术的发展及应用前景作了简要分析。
材料 拉曼激光器 钒酸盐 倍频 和频 可见光 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071611
