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Abstract
Shandong University, State Key Laboratory of Crystal Materials and Institute of Crystal Materials, Jinan, China
Electron–phonon coupling can tailor electronic transition processes and result in direct lasing far beyond the fluorescence spectrum. The applicable time scales of these kinds of multiphonon-assisted lasers determine their scientific boundaries and further developments, since the response speed of lattice vibrations is much slower than that of electrons. At present, the temporal dynamic behavior of multiphonon-assisted lasers has not yet been explored. Herein, we investigate the Q-switched laser performance of ytterbium-doped (Yb:YCOB) crystal with phonon-assisted emission in nanosecond scales. Using different Q-switchers, the three-phonon-assisted lasers around 1130 nm were realized, and a stable Q-switching was realized in the time domain from submicroseconds to tens of nanoseconds. To the best of our knowledge, this is the longest laser wavelength in all pulse Yb lasers. The minimum pulse width and maximum pulse energy are 29 ns and , respectively. These results identify that the electron–phonon coupling is a fast physical process, at least much faster than the present nanosecond pulse width, which supports the operation of multiphonon-assisted lasers in the nanosecond range. In addition, we also provide a simple setup to create pulse lasers at those wavelengths with weak spontaneous emission.
pulse lasers electron–phonon coupling nanoseconds Q-switch Advanced Photonics Nexus
2023, 2(5): 056004
中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
光子晶体光纤已经被广泛应用于由飞秒脉冲激光源产生超连续光谱。 当激光源的重复频率较低时, 由光子晶体光纤产生的超连续光谱随时间的变化过程较为缓慢, 通常不被注意到。 而在天文光谱仪定标等应用中, 需要使用GHz至几十GHz量级的高重复频率激光源。 此时, 可观察到光子晶体光纤的超连续光谱产生性能在有限时间内产生显著的退化。 在1 040 nm飞秒激光泵浦条件下, 通过测试三种不同气孔占空比的光子晶体光纤的超连续光谱产生性能演化, 发现超连续光谱的退化进程随光纤气孔占空比的增大而加速。 观察发生光谱退化后的光子晶体光纤样品, 发现在光纤上超连续光被产生的区段出现多个不同颜色的亮点, 呈现有方向性的光泄露现象。 针对光泄露现象, 通过测量光纤的吸收光谱线, 证实了实验中超连续光谱退化的主因并非是光纤熔融石英材料中大量非桥氧色心产生。 针对光泄露具有方向性这一特征, 提出了经由多光子吸收作用在光纤纤芯中形成长周期光栅的理论。 为探究影响光子晶体光纤超连续光谱产生性能的退化的因素, 以达到光谱退化抑制的目的, 首先通过改变了光纤的拉锥参数, 期望增强光纤熔融石英材料的光子耐受性。 实验结果证实了该方法的有效性较为有限。 其次, 从保持激光源的平均功率, 降低激光脉冲的峰值功率和保持激光脉冲的峰值功率, 降低激光源平均功率两个方面入手, 对激光源进行调制。 实验结果证明, 光纤单位时间内接受的高峰值功率脉冲总量是影响其超连续光谱产生性能的最重要因素。 在天文光谱仪定标的应用中, 对超连续光谱光功率的需求并不高, 使用斩波器降低光子晶体光纤入射光的平均功率是减缓超连续光谱产生性能退化过程的有效且简单可行的方法。
光子晶体光纤 飞秒脉冲激光 超连续光谱产生 光谱演化 Photonic crystal fibers Femtosecond pulse lasers Supercontinuum generation Spectral evolution 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3588
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
利用光谱展宽演化监测系统,观察光纤出射光的偏振消光比与光谱展宽的相关性。通过测量、比较和分析三根拉锥光子晶体光纤的寿命,可知光纤纤芯中存在对抽运光的四光子吸收过程,验证了拉锥光子晶体光纤光谱展宽性能退化是由光纤纤芯中多光子吸收效应产生的色心缺陷导致的。提出改用低光子能量的光源以大幅减缓多光子吸收效应的方案,并通过实验证实了使用1040 nm波长的抽运光可以有效延长拉锥光子晶体光纤的光谱展宽寿命。
光纤光学 光子晶体光纤 飞秒脉冲激光 光谱演化 多光子吸收 光学学报
2019, 39(11): 1106006
1 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
2 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
3 西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
建立了适用于2.8 μm增益开关掺Er
3+的氟化物光纤(Er∶ZBLAN)激光器的计算模型,并进行了数值模拟。模拟发现存在最佳输出镜透过率使得输出功率最大,同时耦合率也影响脉宽、峰值和脉冲形态。模拟了抽运功率对脉冲形态的影响,发现弱抽运时两个抽运周期内仅出现一个信号光脉冲,而强抽运时一个抽运周期内出现多个信号光脉冲的现象。通过模拟发现了若干未被实验报道的新现象和规律,如耦合率对输出功率、能量、脉冲形态的影响规律;抽运功率阈值附近会出现与抽运周期一致的弱信号脉冲等。研究表明,在适当耦合率和抽运功率时,2.8 μm Er∶ZBLAN激光器可以实现稳定增益开关脉冲输出。
激光器 中红外 增益开关 脉冲激光器 Er∶ZBLAN;
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
报道了一种高重复频率、大单脉冲能量的全固态声光调Q Nd∶YAG激光器。采用主振荡-功率放大(MOPA)结构,将具有热补偿结构的双棒串接谐振腔作为种子源, 两个板条增益模块作为放大器。采用熔石英为声光介质,重复频率在10~100 kHz范围内可调。种子源在10 kHz重复频率下获得平均功率为14 W的线偏振脉冲激光输出,种子光经扩束整形后注入两级板条增益模块进行功率放大。当抽运功率为22.7 kW时,可获得平均功率为4256 W的激光输出,单脉冲能量为425.6 mJ,激光脉宽为133 ns,峰值功率为3.2 MW,光束质量β为3.8倍衍射极限。此外,改变激光的重复频率时,激光输出功率和脉宽无明显变化。
激光器 脉冲激光器 声光调Q激光器 大能量 Nd∶YAG;
利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性，初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明：通过调节脉冲激光的能量差，可以控制激光声信号峰值间隔，提高激光声信号脉宽；两空泡之间无量纲距离为1.5时，溃灭过程中出现融合现象，融合过程中空泡热力学能转化为机械能，融合后形成的单个空泡能量变大，其溃灭产生的激光声信号主频降低；同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%~10%。
激光声信号 光击穿 激光空泡 同步双脉冲激光 laserinduced acoustic signals optical breakdown laserinduced bubbles synchronous doublepulse lasers
Author Affiliations
Abstract
1 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
This paper presented the reults of experimental studies on transient soft X-ray laser using a picosecond pulsed laser facility. A rather intensity Ni-like Ag X-ray laser at 13.9 nm with output energy of about 5～10 nJ was obtained by irradiating the solid last targets with a several hundred picosecond long laser pulse in combination with an 1 ps ultra-short laser pulse.
瞬态X射线激光 长短脉冲联合驱动 皮秒脉冲激光 transient X-ray laser united driving of long and short pulse lasers picosecond pulse lasers Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2006, 4(1): 213
1 湖南大学汽车与机械工程学院激光研究所,湖南长沙410082
2 湖南大学汽车与机械工程学院激光研究所,湖南长沙410082 ,
3 湖南大学汽车与机械工程学院激光研究所湖南长沙410082
4 湖南大学汽车与机械工程学院激光研究所
5 湖南长沙410082
基于热作用的激光烧蚀加工已成为解决超硬磨料砂轮修整的有效手段之一。由于激光和待加工材料相互作用机理复杂 ,导致直接用激光进行烧蚀加工的精度不可能预先精确地确定。本文设计了一套以DSP芯片为微处理器的在线检测、控制激光烧蚀加工的闭环控制电路系统。该系统以声光调QYAG连续激光作为测量光源 ,采用光学三角测量装置将光斑投射到光电位置传感器PSD上 ,将待加工表面相对指定位置的偏移反映为光斑在PSD上的位置变化。闭环控制电路对位置变化电流信号进行实时处理 ,转变为控制脉冲输出 ,经过调制和放大 ,控制声光调QYAG激光巨脉冲的发射 ,从而对激光烧蚀加工进行有效控制 ,得到较理想的整形精度。本控制系统的特点是 :它的初始信号是一常数值为零 ,直接利用测量信号进行控制 ,这对测量和控制电路的实时性要求较高 ,本系统能够满足实时性的要求 ,系统具有一定的抗干扰能力 ,能在高频脉冲烧蚀加工的条件下正常工作。
超硬磨料砂轮 激光修整 声光调Q脉冲激光 闭环控制系统 激光烧蚀 superabravise wheels laser truing and dressing acoustic-optical Q-switched pulse lasers closed-loop control systems laser ablating
