刘帅 1,2,3陈锴 1,2,3孙悦 1,2,3闫超 1,2,3[ ... ]姚建铨 1,2,3
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室，天津 300072
3~5 μm中红外波段激光在大气中具有较高的透过率，因此被广泛应用于光电对抗等领域。报道了基于掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂（MgO∶PPLN）晶体的kHz、mJ量级的中红外光学参量振荡器（OPO）。采用纳秒脉冲1064 nm激光泵浦基于多周期MgO∶PPLN晶体的OPO，OPO采用泵浦双通单谐振平凹腔结构。中红外激光的重复频率为1 kHz，4.08 μm处输出的最高单脉冲能量达到1.041 mJ。最高光-光转换效率为16.8%，斜效率为19.3%，中红外激光脉宽约为9.53 ns。在最高能量输出时，OPO运转30 min时输出功率的均方根（RMS）为0.24%。通过温度-极化周期结合的调谐方式，OPO在3.49~4.18 μm的较宽范围内都能够保持0.9 W以上平坦的高能量输出。在极化周期27.5~29.6 μm以及温度25~200 ℃的调节范围内，闲频光波长的调谐范围为3.49~4.48 μm。实现了重复频率为kHz量级、单脉冲能量为mJ量级的可调谐中红外输出，其在光电对抗领域具有应用价值。
激光器 中红外激光 掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂 全固态激光器 光参量振荡器
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
2 μm激光属于人眼安全波段，具有高大气透过率和水吸收特性，能覆盖CO2等温室气体的吸收峰，因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中，单纵模运转的全固态2 μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势，可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源，在工业、**和科研等领域具有重要意义。目前，实现2 μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。相比光参量技术，直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点，已成为2 μm全固态激光的主流方式。文中总结了常用的2 μm固体激光增益介质，分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点，综述了2 μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展，并对不同结构激光器的输出特性进行了比较，最后对2 μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。
全固态激光器 2 μm 脉冲 单纵模 选模 all-solid-state laser 2 μm pulse single-longitudinal-mode (SLM) mode selection 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230730
1 山西大学 光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
全固态单频连续波激光器因其噪声低、线宽窄、光束质量好、功率稳定性高等优点已经被广泛应用于产生非经典光场、冷原子物理研究、引力波探测等诸多领域。随着科学技术的不断发展，传统的全固态激光器的输出功率已经不能满足前沿领域的需求，因此亟需在保持全固态激光器整体性能的同时进一步提升激光器的输出功率。为此首先需要更高的泵浦功率，而这将使激光器内部增益提高，在腔内损耗不变的情况下，原非振荡模式也将满足起振条件，从而使激光器在跳模或多模状态下运转。此外，激光晶体的热效应和损伤阈值也限制了输出功率的提高。本文介绍了一种利用非线性损耗大幅度提升全固态单频连续波激光器的输出功率的技术和方法。通过在谐振腔中引入非线性损耗，使主模经受的非线性损耗是次模的一半。在模式竞争的作用下，谐振腔内的模式被更进一步的选择，从而允许全固态单频激光器在更高的增益下保持单纵模运转。通过在谐振腔内插入多块增益晶体可以有效缓解由于激光增益晶体热效应的限制，从而实现更高功率的单频激光输出。目前高功率全固态连续波激光器的输出功率已经达到了一百瓦的量级，且还在进一步提高。通过在谐振腔内引入非线性损耗，全固态单频连续波激光器的整体性能在得以保障和提高的同时，其应用范围也得到了进一步的推广。
全固态激光器 非线性损耗 单频 高功率 all-solid-state laser nonlinear loss single frequency high power 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230592
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190
4 航天江南集团有限公司，贵州 贵阳 550009
翠绿宝石激光器在医疗美容等领域发挥着重要的作用，其通常采用红光二极管（LD）激光器作为泵浦源，可以获得较高的转化效率，但红光LD激光器的光束质量较差，不适合直接作为克尔透镜锁模激光器的泵浦源，商用的绿光激光器以其优异的光束质量成为了克尔透镜锁模翠绿宝石激光器的首选泵浦源。报道了一种绿光泵浦的克尔透镜锁模翠绿宝石激光器。实验采用商用532 nm全固态绿光激光器作为翠绿宝石激光器的泵浦源，当泵浦光功率为10 W时，实现了稳定的锁模脉冲输出，重复频率为92 MHz，平均功率为369 mW，脉冲宽度为86 fs，中心波长为749 nm，光谱半峰全宽为6.3 nm。
激光器 全固态激光器 绿光泵浦 克尔透镜锁模 翠绿宝石
1 南京信息工程大学 化学与材料学院 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学 电子与信息工程学院 江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心 江苏 南京 210044
钙钛矿材料因其具有独特的晶体结构、可调谐的直接带隙和宽带可饱和吸收等优点而成为近年来光电领域的一大热点。本文采用限域生长法制备了钙钛矿(CH3NH3PbI3)/阳极氧化铝(AAO)可饱和吸收体, AAO薄膜的存在不仅提高了CH3NH3PbI3在空气中的稳定性, 同时改善了可饱和吸收体(SA)的光学特性。CH3NH3PbI3/AAO-SA的调制深度约为7.2%, 饱和光强约为9.65MW/cm2。将CH3NH3PbI3/AAO-SA插入Nd:YVO4全固态被动调Q激光器谐振腔内, 获得了稳定的1 064.07 nm波长的调Q脉冲。当抽运功率为7 W时, 激光器输出脉冲的最小持续时间为约360 ns, 平均输出功率为483 mW。此时脉冲的重复频率为446 kHz, 射频信号的信噪比为44 dB。
钙钛矿 阳极氧化铝 被动调Q 全固态激光器 perovskite Anodic Aluminum Oxide passive Q-switched all-solid-state laser 量子光学学报
2023, 29(3): 031003
1 暨南大学光电工程系，广州 510632
2 广东省晶体与激光技术工程研究中心，广州 510632
本文采用激光加热基座法生长出一系列掺杂不同Er3+浓度(摩尔分数)的Er∶CaGdAlO4(Er∶CGA)激光晶体，并对制备出的系列晶体开展详细的光学性能研究。结合J-O理论计算和光学性能表征，通过对比吸收光谱中780~840和955~1 020 nm的最大吸收系数、吸收截面、半峰全宽和辐射寿命等，以及荧光发射光谱的发射强度、发射截面和能级荧光寿命等光学性能参数，得到Er3+的最佳掺杂浓度为5%。该工作为获得一种有望用于1.5~1.7 μm近红外波段全固态激光器的新型激光增益介质提供了一定的实验基础。
1.5~1.7 μm近红外激光 Er∶CGA晶体 激光加热基座法 光学性能 全固态激光器 增益介质 1.5~1.7 μm NIR laser Er∶CGA crystal laser-heated pedestal growth method optical property all-solid-state laser gain medium
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京 100190
4 江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏 徐州 221116
半导体激光器泵浦的高功率飞秒激光器在工业加工和生物医学等领域中均发挥着重要的作用。一般而言，无论是被动锁模飞秒激光器还是克尔透镜锁模飞秒激光器，都需要在腔内引入一定的负色散平衡自相位调制，产生稳定的飞秒孤子。特别是随着平均功率的增加，腔内自相位调制增强，需要更多的负色散量进行平衡。常用的色散补偿器件有棱镜对、啁啾镜以及GTI（Gires-Tournois interferometer）镜等，棱镜对导致振荡器结构复杂，而啁啾镜和GTI镜的价格较为昂贵。实现了基于宽带高反镜色散补偿的高功率克尔透镜锁模运转，在泵浦功率为18 W时，利用Yb∶CYA晶体获得了平均输出功率为3.6 W、脉冲宽度为92 fs、100 min功率稳定性均方根值（RMS）为0.46%的稳定锁模脉冲，有利于进一步降低高功率飞秒激光器的成本。
激光器 超快激光 掺镱全固态激光器 克尔透镜锁模 高平均功率 飞秒激光
红外与激光工程
2023, 52(2): 20230049
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
报道了瓦级高效率中红外3.8 μm连续波全固态激光器。采用自行研制的波长为2.8 μm的光纤激光器泵浦Fe∶ZnSe晶体，并通过液氮对晶体进行制冷，获得了中心波长为3.8 μm的连续激光输出。激光器的最大输出功率为0.97 W，斜率效率达到38.6%，泵浦阈值约为0.4 W。
激光器 全固态激光器 中红外激光 Fe∶ZnSe晶体 高效率
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京 100190
报道了激光二极管（LD）直接泵浦的吉赫兹（GHz）重复频率克尔透镜锁模Yb∶KGW激光器。采用976 nm单模光纤耦合LD作为泵浦源，在基于Yb∶KGW的“蝴蝶形”结构环形腔中，实现了1 GHz重复频率的克尔透镜锁模激光输出，平均功率为90 mW，脉冲宽度为265 fs。进一步利用979.5 nm单模光纤耦合LD作为泵浦源，将锁模脉冲的平均功率提高到了151 mW，对应的脉冲宽度为249 fs、中心波长为1045 nm。
激光器 全固态激光器 GHz重复频率 克尔透镜锁模
