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 中国科学院福建物质结构研究所,光电材料化学与物理重点实验室,福州 350002
2 中国科学院大学物理科学学院,北京 100049
采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率分别为0.54×10-20 cm2、9.9 ms和90%;1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率则分别为0.58×10-20 cm2、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦,在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出,在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出。
人眼安全1.5 μm激光 激光晶体 Er3+,Yb3+∶Ba3Gd(PO4)3晶体 提拉法 光谱性能 连续激光性能 eye-safe 1.5 μm laser laser crystal Er3+,Yb3+∶Ba3Gd(PO4)3 crystal Czochralski method spectroscopic property continuous-wave laser performance
1 长春中科长光时空光电技术有限公司,吉林 长春 130102
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
首次报道了连续输出功率>1 W、脉冲输出功率>10 W的1550 nm波长垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)阵列。对1550 nm VCSEL激光器单个发光单元的热阻特性进行了分析,建立了基于热阻分析及可变产热量的VCSEL阵列热模型,优化了VCSEL发光单元间距,在理论上保证了阵列内部具有均匀的温度分布。制备了发光单元边缘间距为30 μm的高密度集成1550 nm波长VCSEL阵列,并对其在连续工作及脉冲电源驱动条件下的输出特性进行了测试分析。当VCSEL阵列的工作温度为15 ℃时,最高连续输出功率达到1.05 W;即使工作温度增加至65 ℃,VCSEL的最高连续输出功率仍能达到0.42 W。在脉宽为5 μs、重复频率为1 kHz的脉冲条件下,VCSEL在15 ℃时的最大峰值功率达到10.5 W,此时VCSEL呈现出热饱和现象。当脉冲功率为10.5 W时,阵列远场的光斑仍然呈圆形对称形貌,两个正交方向上的远场发散角分别为26.69°和26.98°。
激光器 1550 nm 垂直腔面发射激光器阵列 高功率 人眼安全 激光雷达 中国激光
2023, 50(19): 1901008
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
介绍了一种宽温度工作MW级峰值功率人眼安全激光器。采用半导体激光交叉泵浦Nd∶YAG 1.06 μm激光器作为泵浦源, 内腔泵浦非临界相位KTP光参量振荡器实现人眼安全激光输出。激光器性能测试结果表明, 在工作频率为5 Hz时, 激光平均输出能量56 mJ, 脉宽为2.02 ns, 峰值功率达到28 MW, 激光发散角约为5 mrad。在-45~65 ℃环境条件下, 激光能量变化优于3.8%, 在高低温环境下能长时间工作。该激光器结构紧凑、可靠性高, 目前已工程化应用于激光测距、激光成像中。
半导体激光器 交叉泵浦 非临界相位匹配 宽温度工作 人眼安全 cross-pumped semiconductor laser non-critical phase match wide range temperature eye-safe
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
3 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
人眼安全波段单频激光可作为相干多普勒测风、相干成像及大气中甲烷、二氧化碳等气体浓度差分探测激光雷达的光源。针对激光雷达对单频激光器的应用需求,本文综述了1.6 μm波段、2 μm波段连续及脉冲全固态单频激光器的研究进展;对单频激光的不同纵模选择方法、不同注入锁定控制方法、种子注入锁定及主振荡功率放大技术的特点进行了对比分析;对人眼安全波段全固态单频激光器的未来发展前景进行了展望。
激光器 单频激光器 人眼安全波段 注入锁定 主振荡功率放大器
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
中国科学院福建物质结构研究所中国科学院光电材料化学与物理重点实验室, 福建 福州 350002
人眼安全1550 nm 波段激光位于良好的大气传输窗口,以及室温工作的Ge和InGaAs探测器的探测灵敏区,可被广泛应用于激光雷达、激光测距和遥感测量等领域。利用激光二极管泵浦Er 3+掺杂晶体是一种直接输出1550 nm 波段紧凑型全固态激光的有效方法。本文主要综述了近年来采用Er 3+掺杂晶体作为增益介质的1550 nm波段全固态激光的研究进展,并对该波段激光的进一步发展进行了展望。
激光光学 铒激光 1550 nm波段激光 人眼安全激光 铒掺杂晶体
1 沈阳理工大学 理学院, 辽宁 沈阳 110159
2 鞍山紫玉激光科技有限公司, 辽宁 鞍山 114000
采用非稳腔光参量振荡(OPO)研制了千赫兹重复频率人眼安全波段全固态激光器。激光器采用电光调Q方式、脉冲激光二极管(LD)侧面泵浦Nd:YAG激光晶体实现了高光束质量的1.064 μm基频激光。光参量振荡部分采用Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体, 为了获得较好的光束质量, OPO谐振腔采用平凸非稳定谐振腔结构, 实现了千赫兹重频、窄脉冲1.57 μm波段激光输出。在脉冲激光二极管泵浦电流为125 A、电光调Q重复频率为1 kHz时, 1.57 μm激光输出最大平均功率达到了4.67 W, 激光脉冲宽度为4.3 ns, 功率不稳定度为3%, 激光泵浦阈值约为45 A。
人眼安全 脉冲LD泵浦 非稳腔 全固态激光器 eye-safe pulse LD pump unstable resonator solid-state laser 红外与激光工程
2018, 47(1): 0105003
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
为获取远程、高速目标的距离信息,研制了一种基于合作目标的高重频人眼安全激光测距仪,该测距仪采用重频达80 Hz的1 550 nm激光器作为激光光源。经外场试验验证,在能见度10 km的情况下,对合作目标(角反射器),人眼安全激光测距仪的作用距离为20 km,同时,测距仪重频达30 Hz,测距精度2 m(RMS)。该测距仪满足了系统的技术要求。
激光测距仪 合作目标 高重频 人眼安全 作用距离 laser rangefinder laser cooperative target high repetition frequency eye-safe operating range
1 军事医学科学院 卫生装备研究所, 天津 300161
2 中国人民解放军白求恩医务士官学校 检验医学教研室, 河北 石家庄 050081
建立了满足激光辐照人眼安全要求的便携式生物气溶胶短程遥测系统, 用于实现有人员活动区域生物战剂气溶胶的实时预警监测。以高频调制的405 nm半导体激光器为激发光源, 200 mm口径的卡塞格林望远系统为信号光收集系统, 搭建了基于伪随机调制的便携型生物气溶胶激光雷达短程遥测系统。该系统具备平行偏振散射、垂直偏振散射光探测, 以及450 nm和530 nm两个波段荧光探测等四个同步探测通道。以枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和酵母菌为样本对该激光雷达系统进行了初步测试。外场试验表明, 该生物气溶胶遥测系统的空间分辨率为1.5 m, 荧光通道的探测距离为100 m; 3种被测生物气溶胶种类识别的回代误报率分别为9%、11.5%和14.5%, 交叉误报率为11.3%。该遥测系统的激光能量低于激光辐照人眼安全标准的要求, 基本实现了生物气溶胶的甄别。
激光雷达 生物气溶胶 激光辐照 人眼安全 伪随机调制 laser LIDAR bio-aerosols laser radiation eye safe pseudo-random modulation