郝蕴琦 1,2,3贾若一 1,2,3丁贝贝 1,2,3钟梦阳 1,2,3杨坤 1,2,3
1 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院,郑州 450001
2 郑州轻工业大学 河南省磁电信息功能材料重点实验室,郑州 450001
3 郑州轻工业大学 郑州市信息光学与光电技术重点实验室, 郑州 450001
为了解决掺铒光纤放大自发辐射宽带光源的自然输出光谱中单峰造成的窄带宽问题,采用双程、后向光源结构消除抽运光输出,同时外接未抽运掺铒光纤以展宽可用带宽,进行了理论分析和实验验证;研究了掺铒光纤长度和光纤反射镜反射系数对光源输出光谱的影响,分析了外接未抽运掺铒光纤的长度对光源带宽的优化效果。结果表明,随着掺铒光纤长度的增加,放大自发辐射光谱C波段逐渐降低,L波段逐渐抬升; 随着反射镜反射系数的增加,放大自发辐射光谱带宽提高; 此外,当抽运掺铒光纤和外接未抽运掺铒光纤的长度分别为6 m和2 m时,放大自发辐射宽带光源输出带宽为50.31 nm,和未采用外接掺铒光纤时相比,带宽增加44 nm。上述研究结果可为宽带光源的性能优化提供参考。
光纤光学 光谱带宽优化 双程后向外接未抽运掺铒光纤 掺铒光纤 宽带光源 fiber optics optical spectrum bandwidth optimization double-pass, backward pumped, and connected unpump Er3+-doped fiber wide-band optical source
中国航空工业集团公司 洛阳电光设备研究所 光电控制技术重点实验室, 洛阳 471000
为了获得结构紧凑、光束质量高、光轴稳定性好的机载激光辐射器, 采用LD端面抽运构型与正交直角棱镜腔技术对该型激光器进行研究, 基于琼斯矩阵理论分析了特殊波片实现调Q关门的原理, 通过带曲率设计的直角棱镜腔镜,将腔型控制在大基模尺寸, 并实验对比了正交偏振关门与特殊波片关门两种方式。结果表明, 在正交偏振关门状态下, 20 Hz的工作重频时获得了单脉冲能量72.2 mJ、光束质量Mx2=8和My2=6的激光输出;基于K9玻璃的直角棱镜材料, 利用0.648λ波片进行调Q关门, 在20 Hz的工作重频下, 获得了单脉冲能量80 mJ、光束质量Mx2=5.7和My2=4.8的高光束质量输出, 其中激光器在x与y方向上的发散角分别为1.65 mrad和1.35 mrad。这一结果对高性能小型化激光器的研发是有帮助的。
激光器 光束质量 端面抽运 直角棱镜腔 电光调Q lasers beam quality end-pumped Porro prism cavity electro-optical Q-switched
半导体激光抽运碱金属激光器(DPAL)具有很高的斯托克斯效率、高光束质量、近红外光谱等优异的特性,得到了广泛的关注和较快的发展。作为典型的三能级激光器, 碱金属激光器连续输出的近红外波长分别为895nm(铯), 795nm(铷), 770nm(钾)。介绍了半导体激光抽运碱金属激光器的物理机理和重要研究进展, 以及作者团队在碱金属激光器方向做的理论和实验研究情况, 讨论了该领域存在的问题和难点, 并对碱金属激光器的未来发展进行了分析和展望。
激光器 碱金属激光器 半导体抽运 气体流动系统 lasers alkali lasers laser diode pump gas flowing system
1 中国科学院 空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学 光电学院, 北京 100049
为了研究抽运光源光谱与增益介质吸收光谱对发光二极管（LED）带抽运激光器输出效率的影响, 进一步提高输出效率, 将光谱信息引入激光速率方程中, 建立了LED带抽运速率方程,采用该方法对LED带抽运Nd∶YAG激光器进行了理论分析和实验验证。结果表明, 利用红外LED对Nd∶YAG激光器进行侧面抽运, 当抽运能量为9.1mJ时, 取得了能量为607μJ的1064nm激光输出, 达到实验中最高的倾斜效率15.5%, 此时光转换效率为6.67%;速率方程的计算求解和实验的输出能量二者基本吻合。这一结果对研究提高LED带抽运激光器的输出效率是有帮助的。
激光器 带抽运 激光速率方程 发光二极管 lasers band pump laser rate equations light-emitting diode
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 M.F.Stelmakh股份有限公司极地研究所, 俄罗斯 莫斯科 117342
对100 kHz运转的腔倒空薄片激光器的输出特性进行了理论和实验研究。首先建立起腔倒空薄片激光器的速率方程理论模型,模型中考虑了单位时间谐振腔中新增的自发辐射光子数,对其占总自发辐射光子数的比例进行了分析,并结合一些参数进行了仿真。进一步搭建了重复频率为100 kHz的腔倒空薄片激光器实验装置,获得了平均功率为253 W的纳秒激光脉冲输出,光光效率约为35.2%,脉冲宽度为10.4 ns,单脉冲能量为2.53 mJ,脉冲的峰值功率超过了200 kW, x和y方向的光束质量M2分别为9.77和9.27。针对腔倒空调Q的动力学稳定性问题,研究了普克尔盒开关时间对输出平均功率和输出脉冲稳定性的影响,实验中观察到了倍周期分岔和确定性混沌现象,从理论上对这个现象进行了仿真分析,仿真结果可与实验结果相符。
激光器 调Q激光器 半导体抽运激光器 薄片激光器 高重复频率 脉冲动力学
1 长春新产业光电技术有限公司，吉林 长春 130103
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
报道了全固态脉冲运转腔外四倍频289.9 nm紫外激光器。首先，基于Nd∶KGW晶体的受激拉曼散射机制，以Nd∶YVO4晶体作为增益介质，结合声光调Q技术，研制了一台1159.31 nm红外拉曼激光器。当二极管阵列的总抽运功率为20 W时，1159.31 nm激光的输出功率为983 mW，脉宽为13.5 ns。依次利用Ⅰ类相位匹配偏硼酸锂(LBO)和偏硼酸钡(BBO)晶体进行腔外二倍频和四倍频，实现了平均功率为108 mW的289.9 nm紫外激光输出，重复频率为10 kHz，脉冲宽度为8 ns，峰值功率为1.35 kW，四倍频转化效率为11%。测量了紫外激光的输出光斑，分析了平均功率随脉冲频率的变化关系。
激光器 二极管抽运激光器 拉曼激光器 紫外激光 声光调Q
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
3 北京理工大学信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
为了实现高效的太阳光泵浦系统,有必要设计一种兼具低热冲击和高聚光量的泵浦腔。利用TracePro软件建立菲涅耳透镜、瓶形泵浦腔二级系统,通过优化确定了最佳入窗口径、入窗位置、出窗口径、瓶腰直径、瓶腰位置、晶体棒长。通过理论计算得出了长度为60 mm晶体棒的泵浦阈值功率为4.568 W/m 2,最佳系统结构的输出功率为18.21 W,热透镜焦距为31.0 cm。在与锥形腔的比较中计算得出两种腔形下晶体棒的轴向温度分布曲线,通过对比表明,瓶形腔在减少热冲击和提高抽运光均匀性上具有明显的优势。本文的优化设计为后续实验提供了新思路。
激光器 太阳光抽运激光器 瓶形腔 Nd∶YAG; 热效应 光学学报
2021, 41(24): 2414003
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了探究涡旋空心光束在端面抽运Nd∶YVO4微片激光器中的生成条件及其变化因素, 构建了一种基于轴棱锥-透镜组生成环形抽运光的新方法。采用ZEMAX对抽运光进行了仿真分析, 并基于热效应分析进行了模式匹配计算, 通过实验成功得到了环形抽运光和环形空心激光输出, 并通过实验验证了输出光为1阶涡旋光。结果表明, 该方法能够生成光束大小可控的808nm抽运光, 其光斑半径可随轴棱锥锥顶与透镜焦平面的相对位置快速变化; 并且该抽运光能够使谐振腔长度为300μm的微片激光器输出稳定的1064nm 1阶拉盖尔-高斯涡旋空心光束。此研究结果对于微片激光器输出涡旋空心光束的实际方法的建立具有重要的指导意义。
激光器 涡旋空心光束 微片激光器 轴棱锥-透镜组 环形抽运光 lasers vortex hollow beam microchip laser axicon-lens group ring pump light
