1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 南京理工大学先进固体激光工信部重点实验室，江苏 南京 210094
激光光束质量因子的动态测量对激光器的设计、制造与应用均具有重要意义。本文提出了一种基于远场同轴全息的光纤激光器光束质量因子动态测量方法。通过偏振移相同轴全息技术直接获取待测激光的远场复振幅信息，利用角谱传输及透镜变换理论求解激光在自由空间中的光场强度分布，从而实现因子的动态测量。实验搭建了远场同轴全息装置，测量了不同纤芯直径光纤在632.8 nm 波长下的激光光束质量，其结果与BEAM SQUARED商用光束质量仪的测量结果一致。本文所提方法仅需0.02 s即可实现光纤激光的因子测量，比商用光束质量仪的测量速度提高了两个数量级以上。此外，本装置结构紧凑，能够避免透镜引入的装调及加工误差。
光纤光学与光通信 光束质量M2因子 同轴移相干涉 角谱传输 透镜变换 光学学报
2023, 43(14): 1406001
1 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江省激光光谱技术及应用重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150086
2 哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150086
介绍了一台2 μm波段的被动调Q（PQS）模式Tm∶YAP激光器。该激光器采取直形腔结构，用输出中心波长为792 nm的激光二极管作为泵浦光源，用新型二维材料黑磷制备的可饱和吸收体作为PQS调制器件。实验结果表明：在连续波模式运转下，当泵浦功率为8.8 W时，Tm∶YAP激光器的输出功率为1.0 W，输出中心波长为1994.8 nm，相应的斜率效率为17.3%；在PQS模式运转下，当泵浦功率为8.8 W时，Tm∶YAP激光器的平均输出功率为0.9 W，输出脉冲宽度为1.3 µs，重复频率为135.8 kHz；当平均输出功率为0.9 W时，Tm∶YAP激光器的输出中心波长为1986.7 nm，相应的斜率效率为14.2%，光束质量因子=1.10、=1.06。
激光器 被动调Q Tm∶YAP激光器 黑磷可饱和吸收体 光束质量因子 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0114006
Author Affiliations
Abstract
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
We found the beam quality factor M2 of the fundamental mode as a function of wavelength is U-shaped in the working photonic bandgap (PBG) of an all-solid PBG fiber (AS-PBGF) for the first time, to the best of our knowledge, and our simulation results also match well with the phenomenon. The normal band that is near the high-frequency edge of the third PBG integrates the lowest M2 and single-mode operation simultaneously, while the other two edge regions suffer from anomalous variation of M2 versus wavelength. The general applicability of this finding can be further extended to other PBGs and also other representative structures in the AS-PBGF field.
all-solid photonic bandgap fiber beam quality factor U-shaped curve photonic bandgap Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 010602
四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所, 四川 成都 610064
测量激光光束质量(M2)因子时一般要求光路准直, 同时要求降低噪声对光斑半径测量的影响。光路偏移会导致CCD采集的光斑偏离CCD中心, 噪声使偏移光束的光斑半径和M2因子的测量值存在额外误差。针对含噪声且光路偏移CCD中心的情况, 提出了一种测量M2因子的改进方法, 即当光路不准直时, 在光路每个位置采集两个不同偏移量的光斑, 则可校正得到光斑半径的真实值, 从而得到无准直误差的M2因子。理论推导了激光光束的光斑半径和M2因子与偏移量的变化关系, 通过数值仿真和实验研究了偏移光束的光斑半径和M2因子随偏移量的变化, 二者结果一致, 验证了所提方法的可靠性。
测量 光束质量因子 准直误差 噪声
济南大学物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
采用掺钕双包层大模场保偏光子晶体光纤(PCF)作为增益介质，实现了1.06 μm连续激光运转。实验采用线型谐振腔，光纤一端研磨成0°角作为自由耦合输出端，并提供4%的反馈光用于维持谐振腔内的激光振荡。激光器阈值为2.4 W，斜效率为18.8%。当抽运功率达到30 W时，最大输出功率为4.94 W，光束质量因子为1.30，偏振串音为-7.9 dB，输出激光的中心波长为1062.7 nm。实验结果表明，掺钕双包层大模场PCF具有良好的单模传输特性和保偏性能，有利于激光器实现高功率高光束质量的激光输出。
激光器 光子晶体光纤 连续激光 自由耦合输出 光束质量因子
研究了超高斯涡旋光束光强最大值、光斑半径以及环围能量半径等参数随传输距离和拓扑荷数的变化规律,并与高斯涡旋光束做了比较,结果表明: 超高斯涡旋光束的光斑半径和环围能量半径随拓扑荷数及传输距离呈近似线性关系;对同一拓扑荷数和传输距离,高斯涡旋光束的能量较超高斯涡旋光束要发散;当拓扑荷数较大时,超高斯涡旋光束的光斑半径比高斯涡旋光束更大。针对光束质量研究了广义光束质量因子随传输距离和拓扑荷数的变化,结果表明传输距离足够远时,拓扑荷数较小的超高斯涡旋光束具有更好的光束质量。
涡旋相位板 超高斯光束 光斑半径 广义光束质量因子 spiral phase plate super-Gaussian beam radius of light intensity generalized beam quality factor 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121015
使用可视化程序设计软件 VisualBasic，建立了与激光谐振腔设计软件 MatLaser相对应的谐振腔数据库 MatLaser DataBase。数据库以稳定驻波腔、稳定行波腔、非稳驻波腔、非稳行波腔、相位共厄腔、光束传输为大类，以激光波长、工作物质、输出功率、激光器工作状态、作者和参考文献等为小类，同时将原文献中谐振腔结构图也作为数据库内容进行设计。该数据库收集了大量典型的激光器谐振腔结构，通过该谐振腔数据库，设计者可以方便地查询到满足设计要求的激光器谐振腔的初始结构，并将数据以文件的形式导出，在激光谐振腔设计软件 MatLaser中打开进行优化分析设计，满足应用要求。
激光器 激光谐振腔 ABCD理论 光束质量因子 laser laser resonator ABCD theory beam quality factor
使用ABCD矩阵方法，考虑矩阵元素均为复数的情况，同时将光束质量因子M2和介质中的光束传输考虑在内，基于Visual Basic可视化编程语言，开发出通用的激光谐振腔和光束传输分析设计软件。该软件可分析设计稳定驻波腔、稳定行波腔、非稳驻波腔、非稳行波腔、相位共轭腔、光束传输变换等。使用该软件可以方便地任意增减元件，进行多种光学元件组合选取，分析倾斜放置元件引起的子午面和弧矢面内光束参数的异同，以及进行热透镜、距离容差等参数的优化分析与设计。谐振腔稳定条件、光束传输等参数可以通过数据表格、文本、图形显示或以文件的方式输出。
激光器 激光谐振腔 ABCD理论 光束质量因子 激光与光电子学进展
2011, 48(8): 081402
中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
报道了一台800 Hz，6.2 W外腔和频的589 nm黄光激光器。基频激光器均采用双棒串接平平对称腔，增益介质为Nd：YAG晶体，采用声光调Q方式分别获得11.1 W的1 064 nm激光和12.6 W的1 319 nm激光。和频晶体采用三硼酸锂(LBO)，尺寸为4 mm×4 mm×30 mm，采用Ⅰ类非临界相位匹配。将两束激光通过分光镜合束，聚集后注入LBO晶体，获得589 nm黄光最大输出功率为6.2 W，脉宽为50 ns，和频效率26.2%。x方向和y方向的光束质量平方因子分别为3.20和3.61。
激光器 黄光 三硼酸锂 和频 光束质量 laser yellow light lithium triborate crystal sum-frequency beam quality factor
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院， 陕西 西安 710048
2 北方民族大学电气信息工程学院， 宁夏 银川 750021
高斯光束的传播特性直接影响激光雷达大气回波信号的发散角，进而影响法布里-珀罗标准具(FPE)的光学特性。从高斯光束的FPE三维干涉环分析，得到发散角小的高斯光束有利于获得能量较高的FPE零级或一级干涉环。探讨了高斯光束品质因子M2和准直倍率对不同高度的激光大气回波信号的影响。数值计算结果表明，FPE对大气回波信号的透射率与高度的变化有关，在近场变化明显，在远场相对稳定；且对特定高度大气回波信号的FPE透射率随着光束品质因子M2的增大而降低，随着准直倍率的放大而增强。所以应设计和选择具有较高准直倍率的准直发射系统和具有较低光束品质因子M2的激光光束，来提高FPE的透射率，同时对以FPE分光的激光雷达的近场回波信号进行FPE透射率校正，以改善激光雷达系统的测量误差。
激光雷达 法布里-珀罗标准具 光束品质因子 准直倍率
