吴健宏 1,2,3杜仕峰 1,2,4,*高昀 1,2,4王海龙 1,2,4[ ... ]彭钦军 1,2,4
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室，北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
4 齐鲁中科光物理与工程技术研究院，山东 济南 250000
报道了一种结构紧凑、高效率、高功率的2 μm棒状Tm∶YAG激光器。通过优化设计三向激光二极管（LD）侧面泵浦激光模块，提高了晶体棒内泵浦光的功率密度。激光谐振腔采用平平腔结构，包含单个激光模块，几何腔长为88 mm，整台激光器结构简单、紧凑且体积小。激光模块通过一个水冷机进行冷却，在冷却温度为12 ℃条件下，获得了最高功率为119 W、波长为2.02 μm的激光输出，光?光转换效率为19.6%，斜率效率达32.7%。该激光器可在最大输出功率下连续稳定运转2 h，功率波动小于1％，晶体端面及光学元件表面不结霜。实验测得x和y方向的光束质量因子分别为21.01和21.68。这种紧凑、可靠、高效的百瓦级2 μm激光器对于医疗和科学研究等应用具有重要意义。
激光器 Tm∶YAG 棒状晶体 LD侧面泵浦 2 μm 结构紧凑 lasers Tm∶YAG rod crystal LD side-pumping 2 μm compact structure
中国电子科技集团公司第十三研究所, 石家庄 050051
设计了3类8种二极管侧面泵浦结构, 构建了相应的泵浦光学理论模型, 采用有限元分析方法, 计算了不同结构下的吸收效率和矩阵元素标准差。首先, 在给定泵浦总功率、芯片间距、掺杂浓度等前提下, 随着泵浦距离在0~5mm内递增, 8种泵浦结构中激光晶体的吸收效率呈降低趋势, 矩阵元素标准差也逐渐减小, 其中部分结构在近距离(0~0.3mm)泵浦时矩阵元素标准差变化程度较大, 在实际应用中应避免泵浦距离处于近距离区间。其次, 在相同结构参量下, 随着晶体掺杂浓度在0.6%~1.0%内增加, 激光晶体的吸收效率提高, 同时, 掺杂浓度提升也是造成截面中心峰值降低或半径方向上光场凹陷的原因。因此, 掺杂浓度和泵浦距离的匹配将是提升半径方向上均匀性分布的有效手段。
侧面泵浦 吸收光场 有限元法 吸收效率 仿真 side-pumped absorption light field finite element method pump efficiency simulation
朱晰然 1,2,3张斌 1,2,3,*陈子伦 1,2,3赵得胜 1,2,3[ ... ]侯静 1,2,3
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 国防科技大学 高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
中红外超荧光光源具有光谱范围宽、空间相干性好、时域稳定性高等特点，应用前景广泛，但受限于中红外侧面泵浦合束器，目前普遍利用空间结构泵浦产生。文中根据拉锥光纤侧面耦合的原理，在125 μm包层直径的无源双包层氟化物光纤上实现了中红外光纤侧面泵浦合束器的研制，该合束器泵浦光耦合效率达82.3%，可承受的最大泵浦功率达87.5 W。通过在中红外增益光纤上制得侧面泵浦合束器，实现了全光纤中红外超荧光光源产生，前后向输出的中红外超荧光最高功率和为91.09 mW （后向输出53.67 mW，前向输出37.42 mW），输出光谱范围从2702 nm覆盖至2830 nm。在中红外超荧光总输出功率为33.03 mW时，获得了108 nm的最宽20 dB带宽。文中实现的中红外全光纤超荧光光源克服了以往空间泵浦复杂度高、调节难的问题，对推动中红外超荧光光源的进一步功率放大具有重要意义。
中红外光纤光源 超荧光光源 侧面泵浦合束器 氟化物光纤 mid-infrared fiber source superfluorescent fiber source side-pumping combiner fluoride fiber 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230101
刘大鹏 1吴伟冲 1雷訇 1,2,3,4,**朱占达 1,2,3,4[ ... ]李强 1,2,3,4,*
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术，在波导芯层（原子数分数1% Er3+，21% Yb3+∶glass）的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃（Co2+∶glass）作为包层，阻断放大自发辐射（ASE）的形成通路，提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ，斜率效率为10.6%。被动调Q模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535 μm脉冲激光，光束质量因子M2=1.53。实验结果表明，在Er3+，Yb3+∶glass的四侧键合Co2+∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。
激光器 固体激光器 波导 侧面泵浦 被动调Q 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0914005
山东大学新一代半导体材料研究院, 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南
报道了脉冲半导体激光器侧面泵浦Nd:YAG同步声光调Q纳秒激光器。采用连续输出50 W的Nd:YAG侧面泵浦模块, 当半导体激光器泵浦脉宽250 μm、重复频率1 kHz、声光Q开关延时270 μm时, 实现了平均输出功率2.27 W、脉冲宽度71 ns的稳定调Q脉冲输出。
侧面泵浦 声光调Q 同步调制 side-pump acoustic-optic Q-switched synchronous modulation
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
基于飞秒激光刻写技术和侧面泵浦耦合技术，实现了主光路无熔接点的千瓦级一体化全光纤激光振荡器。采用飞秒激光与相位模板结合的刻写方法，在大模场双包层掺镱光纤上制备了一对光纤光栅，构成激光谐振腔，并采用拉锥-熔合法在同一根增益光纤上制备了两个侧面泵浦耦合器。以中心波长为976 nm的半导体激光器为泵浦源，获得了最大功率为1052 W、中心波长为1070 nm的激光输出，光光转换效率约为73%，光束质量因子M2约为1.8。演示了一种紧凑稳定的一体化光纤激光振荡器系统，并验证了其在实现高功率、高光束质量激光输出方面的潜力，其对高功率光纤激光技术的发展与应用具有重要的价值。
光纤光学 光纤振荡器 光纤Bragg光栅 侧面泵浦耦合器 高功率光纤激光器 光学学报
2022, 42(23): 2306002
1 河北工业大学先进激光技术研究中心， 天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室， 天津 300401
展示了一种环形腔全固态单纵模被动调Q激光器。采用激光二极管（LD）侧面泵浦的环形腔消除空间烧孔效应，实现谐振腔内纵模数量的稳定；通过标准具控制激光器相邻纵模间的净增益差，实现高单纵模率激光输出。激光器以10 Hz的重复频率运行，脉宽为23.6 ns，单脉冲能量为 6.1 mJ。该激光器在输出能量以及单纵模率方面具有较好的稳定性，其相对标准差为1.56%，当连续记录一万发脉冲时，单纵模率为100%。
激光器 单纵模 环形腔 被动调Q 标准具 侧面泵浦 光学学报
2022, 42(19): 1914003
1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部，北京 100094
2 中国科学院大学光电学院，北京 100049
3 中国电子科技集团公司第十一研究所固体激光技术重点实验室，北京 100015
针对热效应劣化激光光束质量、限制激光功率水平提升的问题，研究了激光二极管侧面折返泵浦的多边形Nd∶YAG的热效应，进行了有限元数值模拟计算和实验研究。对于侧面90°切割和45°切割的两种多边形薄片增益介质，对比分析了在侧面泵浦方式下，介质轴向及径向的泵浦光吸收功率分布和温度分布。实验测量了侧面折返泵浦模式下，45°切割的增益介质的荧光分布、温度分布和热致波前畸变，实验结果与理论分析吻合。研究表明，侧面折返泵浦的45°切割多边形薄片增益介质有利于实现储能近平顶分布，并进一步降低增益介质的热效应。
激光器 薄片增益介质 侧面泵浦 折返泵浦 热效应 中国激光
2022, 49(21): 2101002
1 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
介绍了一种激光二极管 (LD) 阵列侧面泵浦电光调 Q 的高峰值功率、窄脉宽的 Tm:YAG 激光器。使用 LGS 晶体作为电光 Q 开关, 研究了白宝石堆片和格兰棱镜分别作为起偏器时激光输出的特性。研究表明: 使用白宝石堆片作为起偏器时, 随着泵浦能量的增加会有尾脉冲出现; 而使用格兰棱镜作为起偏器时, 则无尾脉冲。使用格兰棱镜作为起偏器时, 该激光器输出激光中心波长为 2.02 μm, 在重复频率为 10 Hz 时, 可获得最大单脉冲输出能量为 60 mJ、脉冲宽度为 65.6 ns、峰值功率为 0.91 MW、斜效率为 5.41% 的激光输出。
激光技术 Tm:YAG 激光器 电光调Q LD 侧面泵浦 laser techniques Tm:YAG laser electro-optic Q-switched LD side-pumped
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%, 信号光通过率98%, 信号输入与泵浦输入隔离度33 dB, 泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器, 实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明, 所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。
侧面泵浦 耦合器 双包层光纤 熔融拉锥 side-pump coupler double-clad fiber fused biconical taper
