中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆 401332
窄线宽半导体激光器由于其高单色性、低频率噪声、高可调谐性等优点, 广泛应用于高速相干光通信、分布式传感、激光雷达等领域。随着高品质因子（Q）光学谐振腔、硅光异构集成芯片等技术的发展, 窄线宽半导体激光器近十年经历了革命式发展, 线宽压缩至千赫兹（kHz）量级, 甚至到亚千赫兹量级。文章阐述了千赫兹量级窄线宽半导体激光器的最新进展, 针对不同压缩线宽机制的窄线宽激光器进行了分类介绍, 深入讨论了优化耦合系数、减少外腔损耗等对窄线宽激光器性能的影响, 并针对未来应用需求展望了千赫兹量级窄线宽激光器在进一步压缩线宽、提升输出光功率方面的发展方向。
半导体激光器 窄线宽 千赫兹 laser diode narrow linewidth kHz
报道了一台用于大气探测激光雷达系统的LD脉冲端面泵浦Nd∶YAG激光晶体的腔外倍频千赫兹多波长激光器。采用紧凑介稳腔设计和电光调Q方式，获得具有高动静比的1064 nm基频光脉冲输出。腔外采用Ⅰ类相位匹配LBO晶体倍频，Ⅱ类相位匹配LBO晶体和频，实现了355 nm和频光输出，同时对355 nm和频光单脉冲能量的影响因素进行了理论分析和实验研究。当倍频转换效率为53%时，获得重复频率为1 kHz的三波长激光分束输出，对应的单脉冲能量分别为1.18 mJ@1064 nm、1.06 mJ@532 nm、0.73 mJ@355 nm；脉冲宽度分别为3.49 ns@1064 nm、3.42 ns@532 nm、3.02 ns@355 nm；光束质量因子分别为Mx2=1.70、My2=1.75@1064 nm，Mx2=1.57、My2=1.41@532 nm，Mx2=1.51、My2=1.38@355 nm。
激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1914002
1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 空间目标测量重点实验室, 北京 100094
针对多像素光子计数器(MPPC)各像素雪崩电流并联输出、存在光子间隔过小导致脉冲变形而无法分辨光子时刻的问题，结合光子分布与输出脉冲波形，通过数学反卷积，获得了激光测距接收端各探测光子分立时刻的解析解，从而实现了观测量倍增，有助于有效信号的分辨及提取。该方法将单脉冲响应函数近似为高斯形式，分析了MPPC 时间抖动的影响，研究了在时间抖动为50~250 ps 范围内，从三个入射光子输出的变形脉冲中解算出的分立时刻，得到分立时刻随光子间隔的统计分布图和峰谷分辨度随光子时间间隔、MPPC 时间抖动的变化关系。并验证了在1 s观测时间内，千赫兹激光测距系统经反卷积解算前后观测量对比效果。分析结果表明，当统计分布中峰谷分辨度大于10时，各光子分立时刻可以有效分辨，该方法的时间分辨力达到0.2~0.7 ns。
激光光学 光子分立时刻 反卷积 千赫兹激光测距 多像素光子计数器
1 中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
利用半导体激光器抽运的NdYAG晶体实现了5.4 mJ、1 kHz的532 nm皮秒激光放大器，由自制的皮秒振荡器种子源、一级再生放大器、一个两通放大器、一个主放大器和倍频器组成。得到绿光的光束质量因子在切线和弧矢方向分别为1.39和1.96，功率不稳定度小于0.3%。
激光器 激光放大器 皮秒 千赫兹 光学学报
2013, 33(s1): s114004
1 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100092
2 中国科学院光电研究院, 北京 100094
采用光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4激光晶体，抽运光平均功率为20 W，脉冲宽度为100 μs，获得了重复频率为1 kHz、平均功率为1.5 W的再生皮秒脉冲激光输出，脉冲宽度约为15 ps，两个方向上的光束质量因子均小于1.4。
激光器 皮秒激光 千赫兹 Nd:YVO4晶体 再生放大 激光与光电子学进展
2012, 49(2): 021402
中国科学院国家天文台云南天文台, 云南 昆明 650011
千赫兹(kHz)激光测距是增加卫星激光测距观测数据和提高标准点精度的有效措施之一。分析研究了基于共光路的kHz激光测距系统的实现原理和方法，包括光路、电路和计算机控制等。给出了使用旋转快门实现共光路kHz激光测距的新思路，开发1.2 m望远镜共光路kHz激光测距系统。该系统已用于常规观测，实际观测结果表明，系统性能较好且工作稳定，地靶测距精度约为5 mm，卫星测距精度优于2.0 cm。
测量 千赫兹激光测距 收/发共光路 卫星激光测距 天文仪器 事件计时器
1 北京工业大学 激光工程研究院,北京 100124
2 中国科学院光电研究院,北京 100080
3 北京国科世纪激光技术有限公司,北京 100085
研究增益介质、电光晶体在高重复频率运转条件下,其热效应对皮秒激光再生放大器的影响。对Nd∶YAG激光晶体热致退偏和KD*P电光晶体热吸收进行了测量,利用补偿元件有效地补偿了激光晶体的热致退偏,并自行设计了采用BBO电光晶体的再生放大器普克尔盒,实现了对皮秒激光脉冲的有效放大,获得了在1 kHz重复频率下单脉冲能量为3 mJ,放大倍数为3×106的激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG千赫兹皮秒再生放大1064 nm激光输出。
激光技术 激光二极管侧面抽运 千赫兹 皮秒激光脉冲 再生放大
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130031
2 沈阳理工大学理学院, 辽宁 沈阳 110168
3 中国科学院研究生院, 北京 100039
在激光二极管抽运固体激光器(DPSSL)中设计一种由无刷电机驱动, 采用棱镜作为旋转反射镜的转镜Q开关。设计了20只棱镜的转盘, 获得重复频率14.3 kHz的激光脉冲, 实现了千赫兹高重复频率大功率关断能力的Q开关技术。在逐步提高转镜转速来缩短Q开关时间的实验中, 激光脉冲序列相应递减, 当棱镜转镜转速为4.3×104 r/min时, 获得脉宽89 ns, 重复频率14.3 kHz的1064 nm高重复频率脉冲输出。当输入功率为795 W时, 获得平均功率100 W脉冲输出, 电-光转换效率为12.5%, 峰值功率达到78.3 kW。实验结果说明, 棱镜转镜Q开关是实现全固态激光器千赫兹Q脉冲输出的可行技术途径之一。
激光器 棱镜转镜Q开关 激光二极管抽运固体激光器 光学加速作用 千赫兹重复频率
中国科学院上海光学精密机械研究所强光光学重点实验室, 上海 201800
尝试用光谱展宽的方法从频谱相位(而非时域相位)的角度利用变形反射镜来补偿1 kHz飞秒激光系统输出光路的频谱相位畸变，从而提高飞秒激光脉冲的时域强度衬比度，改善其光束质量。频谱相位补偿实验是在一台1 kHz掺钛蓝宝石飞秒激光系统输出光路中，针对超短脉冲光束通过传输介质后的频谱相位畸变，引入变形反射镜进行补偿。应用频谱相位干涉直接电场重构(SPIDER)方法和仪器作为测量手段，建立了一套相位测量补偿系统。实验结果表明用变形反射镜可使激光脉冲的相位畸变得到较好的补偿，脉冲的光束质量得到改善。这种方法的主要思想就是将相位补偿转换为空间的光程控制，控制简单且损耗很低，是自适应光学中具有应用前景的一种补偿方法。
自适应光学 变形镜 光谱相位干涉直接电场重构 千赫兹飞秒激光
