光子学报
2020, 49(10): 1014001
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Automation and Electrometry, SB RAS, Novosibirsk 630090, Russia
2 Novosibirsk State University, Novosibirsk 630090, Russia
High-brightness fiber laser sources usually utilize active rare-earth-doped fibers cladding-pumped by multimode laser diodes (LDs), but they operate in limited wavelength ranges. Singlemode-passive-fiber based Raman lasers are able to operate at almost any wavelength being pumped by high-power fiber lasers. One of the interesting possibilities is to directly pump graded-index (GRIN) multimode passive fibers by available high-power multimode LDs at 915–940 nm, thus achieving high-power Raman lasing in the wavelength range of 950–1000 nm, which is problematic for rare-earth-doped fiber lasers. Here we review the latest results on the development of all-fiber high-brightness LD-pumped sources based on GRIN fiber with in-fiber Bragg gratings (FBGs). The mode-selection properties of FBGs inscribed by fs pulses supported by the Raman clean-up effect result in efficient conversion of multimode pump into a high-quality output beam at 9xx nm. GRIN fibers with core diameters 62.5, 85 and $100~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ are compared. Further scaling capabilities and potential applications of such sources are discussed.
beam cleaning fiber laser high brightness laser diode pumping Raman laser High Power Laser Science and Engineering
2019, 7(1): 01000e15
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 中国电子科技集团第五十三研究所, 天津 300000
报道了一种紧凑型激光二极管(LD)侧面抽运的高能量全固态Nd∶YAG主振荡功率放大系统。放大系统整体采用半导体制冷器进行冷却, 实现了激光系统的紧凑化和小型化。主振荡器使用了直径为7 mm、长度为100 mm、掺杂浓度(原子数分数)为1.1%的Nd∶YAG晶体棒, 在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350 mJ、脉宽为9.7 ns的激光输出。功率放大级使用直径为7.5 mm、长度为134 mm、掺杂浓度为1.1%的Nd∶YAG晶体棒作为增益介质, 放大后得到了能量为700 mJ、脉宽为10 ns的激光输出。
激光器 全固态激光器 高能量 半导体制冷器 激光二极管抽运 主振荡功率放大
1 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
研究了一种低温条件下（120 K以下）运行的光纤耦合激光二极管（LD）端面抽运的Tm:YAG激光器。LD中心波长为785 nm（15 ℃），光纤芯径为400 μm，数值孔径为0.22。Tm:YAG晶体尺寸3 mm×3 mm×8 mm，Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷，具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体，并置于真空环境中，防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度，得到了激光器在80～290 K温区内，阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80 K，抽运功率为9 W时，得到功率为3.78 W的2.013 μm连续激光输出，光光效率为42%，斜率效率为44.9%。
激光器 Tm:YAG激光器 激光二极管抽运 脉冲管制冷机 低温运行
1 南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210023
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
针对目前高功率固体激光器的热管理问题，提出了一种基于折射率匹配液冷却的固体微球阵列激光技术方案。按照该方案搭建了布儒斯特角透射式激光放大光路，进行了掺Nd3+玻璃微球阵列激光器流动出光实验，实现了连续稳定的激光输出，并对其激光特性进行了初步研究。直径为2 mm和4 mm微球阵列激光器在1 Hz抽运频率下获得的最大单脉冲能量分别为30.2 mJ和115.4 mJ，斜率效率分别为4.6%和16.2%。随着抽运频率的增加，激光输出能量下降。实验结果表明，掺Nd3+玻璃微球阵列激光器具有较好的散热效能和热稳定性，在高功率激光器方向具有极大的应用潜力。
激光器 微球阵列激光 热管理 激光二极管抽运 高功率激光 中国激光
2013, 40(10): 1002010
1 烟台大学光电信息科学技术学院， 山东 烟台 264005
2 烟台大学工程实训中心， 山东 烟台 264005
对激光二极管(LD)抽运的Cr4+:YAG被动调Q c-cut Nd:YVO4自拉曼激光器进行了实验研究。通过采用不同初始透射率的Cr4+:YAG和不同反射率的输出镜进行实验，研究了初始透射率和反射率对拉曼光输出特性的影响。测量了拉曼光的平均输出功率、脉冲重复频率和脉冲宽度随抽运功率的变化。在抽运功率为4.8 W时，拉曼光的最高平均功率为370 mW，相应的光光转换效率为7.7%。实验中得到了亚纳秒级的拉曼光输出，最高单脉冲能量为54 μJ，最高峰值功率为47 kW。
激光器 激光二极管抽运 自拉曼激光器 被动调Q Nd:YVO4晶体 Cr4+:YAG晶体
1 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城 252059
设计了一种简单有效的折叠腔，采用具有部分透过率的平面反射镜作为谐振腔的腔镜，实现了激光的单路输出，提高了激光器输出的利用率，增强了激光器的实用性。利用计算机编程分析了谐振腔内元件的参数对腔内光斑分布的影响。利用自聚焦透镜对激光二极管(LD)进行整形，实现了端面抽运Nd:YVO4半导体可饱和吸收镜(SESAM)连续波锁模稳定运转。在抽运功率为3 W时，获得了平均功率为800 mW，脉冲宽度为5.2 ps的锁模脉冲，光光转换效率为27%。
激光技术 LD抽运 自聚焦透镜 半导体可饱和吸收镜 被动锁模
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部， 北京 100088
利用非均匀掺杂的设计思想，针对正面抽运、背面冷却的有源反射镜放大器结构中不同激活离子掺杂分布的介质进行了模拟计算，分析并比较了传统均匀掺杂介质与非均匀掺杂放大介质中的温度、温度梯度、应力、应变以及波前畸变的分布。结果表明，与传统均匀掺杂介质相比，非均匀掺杂放大介质内的温度、温度梯度、应力、应变与波前畸变均有明显的降低。模拟结果证明，非均匀掺杂可以改善有源反射镜放大器构型冷却与产热异面的问题，可以有效地提高放大器增益介质热管理性能，为进一步讨论基于非均匀掺杂的放大介质的热管理优化提供了基础。
激光器 热管理 数值模拟 Yb∶YAG晶体 激光二极管抽运 非均匀掺杂
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100190
报道了采用RTP晶体作为电光晶体、激光二极管(LD)端面抽运Nd:GdVO4晶体的锁模皮秒脉冲再生放大器。利用ABCD矩阵优化激光腔几何参数, 实现最佳皮秒种子模式与再生模式匹配。在抽运功率7.5 W时, 获得了脉宽为12 ps, 峰值功率为2.08×106 W, 重复频率为100 kHz的锁模皮秒激光。光光转换效率达33.3%, 能量增益4.8×103 倍。TEM00模输出, 光束质量因子 M2≤1.2, 长期稳定性均方根值小于3%。
激光器 再生放大器 皮秒脉冲 激光二极管抽运
光电系统信息控制技术国家级重点实验室，河北 三河 065201
研究了室温工作的Tm:YAP2 μm激光器，采用795 nm激光二极管泵浦Tm:YAP激光晶体，晶体采用热电制冷及风冷的致冷方式，实现1.99 μm激光输出，最大输出功率为13.5 W，光转换效率28.2%，斜效率高达36%.并对影响激光输出的腔型、晶体工作温度等进行实验分析.
激光器技术 二极管泵浦 Tm:YAP激光器 室温工作 laser technique laser diode pumping Tm: YAP laser room-temperature operation
