国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
半导体泵浦碱金属激光器近年来发展迅速，其高能高效、轻量紧凑和单口径输出的优势日渐凸显。本文综述了碱金属激光器的技术特点，回顾其发展历程，重点对功率放大的关切因素进行了梳理和评估，同时对新兴的类碱金属激光器的发展进行了介绍。
激光器 高能激光 半导体泵浦 气体激光 碱金属激光 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114002
1 沈阳航空航天大学电子信息工程学院，辽宁 沈阳 110136
2 中国科学院沈阳自动化研究所光电信息处理重点实验室，辽宁 沈阳 110169
3 辽宁省太赫兹成像感知重点实验室，辽宁 沈阳 110169
4 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169
中红外波段在基础科学、生物医学、环境监测、****、安检安防、通信娱乐等诸多领域都有极其重要的应用。作为中红外技术的核心组成部分，覆盖宽光谱范围、高能量、高转换效率、小型化、室温运转的高性能中红外相干辐射源始终都是科研与应用领域的研究重点与热点。目前中红外激光器种类有很多，根据不同的产生原理，中红外激光器主要分为化学激光器、气体激光器、基于稀土或过渡金属离子掺杂的激光器、量子级联半导体激光器、基于非线性频率变换的激光器。重点综述这几种激光器的特点及发展历程，并对其研究前景进行展望。
中红外激光 化学激光器 气体激光器 稀土或过渡金属掺杂激光器 量子级联 非线性频率变换 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700006
1 潍坊学院 物理与光电工程学院, 山东 潍坊
2 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
首先综述了气体波导激光器、空芯光纤气体激光器和固态波导激光器的发展史, 然后分别介绍两类激光器的工作原理, 最后根据两类激光器的发展现状对未来的研究进行了展望和分析。
气体波导激光器 空芯光纤气体激光器 固态波导激光器 gas waveguide laser hollow-core optical fiber gas lasers solid-state waveguide laser waveguide laser
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
中红外激光在通信、遥感、安检和光电对抗等许多领域中都有重要的应用价值,一直以来都是激光领域研究的热点。中红外激光的产生方法有很多,其中光纤中红外激光器具有结构紧凑、光束质量好和转换效率高等特点,故被认为最有希望实现便携、稳定、高效和高功率的中红外激光输出。随着软玻璃光纤制备工艺水平的提升,中红外光纤激光技术获得了快速发展,输出功率水平也得到了很大提升。然而,受限于稀土离子种类、软玻璃光纤制备工艺和软玻璃光纤化学稳定性,基于软玻璃光纤的中红外激光器在功率进一步提升和波长拓展方面存在技术瓶颈,近年出现的中红外光纤气体激光器为此提供了有效的解决方案。详细综述了中红外光纤激光技术的研究现状,包括基于气体填充空芯光纤的新型中红外光纤激光器,并简要展望了中红外光纤激光技术的发展趋势。
激光光学 中红外激光 光纤激光 固体激光 气体激光 空芯光纤 拉曼激光
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
基于空芯光纤(HCF)的气体激光器是实现中红外激光输出的一种有效手段,一般情况下,跃迁选择定则决定一条泵浦吸收谱线对应两条激射跃迁谱线。通过气压控制的方法实现了单一谱线的4.3 μm单程结构HCF HBr激光器。以自研的1958 nm连续波高功率窄线宽掺铥光纤放大器为泵浦源,泵浦一段5 m长、充低压HBr气体的反共振HCF,通过气压控制分别实现了同位素H 79Br和H 81Br单一谱线4.3 μm的激光输出,最大激光功率为350 mW,总的光光转换效率约为8%。利用自行搭建的光纤扫描装置测量了输出激光光斑,结果表明其是一种基模。
激光器 光纤激光器 分子气体激光器 空芯光纤
杨子宁 1,2,3,4王蕊 1,2刘青山 1,2孙健勇 1,2[ ... ]许晓军 1,2,3,4,*
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院, 长沙 410073
2 国防科技大学 量子信息学科交叉中心, 长沙 410073
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 长沙 410073
4 高能激光技术湖南省重点实验室, 长沙 410073
半导体泵浦亚稳态惰性原子激光是高能光泵浦气体激光领域具有潜力的新方案。已有报道均在约束的放电空间内产生亚稳态原子，功率放大受到多因素制约。为突破现有方案的局限，采用大气压等离子体射流方式在羽流区域产生高浓度亚稳态氩原子（1014 cm−3量级），将放电和激光区域空间分离，利用811 nm窄线宽半导体激光器作为泵浦源，基于泵浦、激光和气流相互垂直的结构实现912 nm激光输出，有效拓展了该型激光体系的功率定标放大能力。
高能激光 光泵浦气体激光器 半导体激光器 亚稳态原子 等离子体射流 high energy laser optically pumped gas laser diode laser metastable noble gas atom plasma jet 强激光与粒子束
2022, 34(2): 021001
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
在突破了高功率泵浦激光高效稳定耦合关键技术的基础上，利用～30 W的窄线宽1.5 μm光纤激光放大器泵浦一段～8 m长、充有300 Pa乙炔的空芯光纤，实现了4.5 W的3.1 μm波段中红外激光输出，这是目前中红外光纤气体激光器的最高输出功率，对应的光光转换效率(相对于泵浦源功率)约为14%。实验结果表明，光纤气体激光器具备输出高功率中红外激光的潜力。
1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
近年来光泵浦惰性气体亚稳态激光在高能激光领域逐渐得到人们的关注。搭建了一台高压纳秒脉冲放电产生惰性气体亚稳态粒子的装置,该装置增益尺寸较长,便于后续开展激光增益和放大实验。利用窄线宽可调谐连续光源探测了该装置放电生成的Kr亚稳态(5s[3/2]2)粒子数浓度,达1.3×10 12 cm -3,该状态持续时间约为3 μs,满足后续激光体系运行条件。测量过程中出现了吸收饱和现象,给粒子数浓度拟合带来了不确定性,设计的复合拟合方法解决了这一问题。
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
粒子数反转和受激拉曼散射是实现光纤气体激光器输出的最常见的两种基本原理。与光纤气体拉曼激光光源不同,基于粒子数反转原理的光纤气体激光器是通过气体分子振转能级的本征吸收跃迁实现激光输出。由于绝大多数气体分子的振转能级对应的激射跃迁谱线都在中红外波段,这种激光器的输出波长基本都在中红外波段。简要分析了基于粒子数反转原理的光纤气体激光器在产生中红外波段激光方面的优势,重点回顾了其发展历史与研究现状,并对下一步的发展趋势进行了展望。
激光器 红外和远红外激光器 分子气体激光器 空芯光纤
国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
在重新梳理高能激光底层物理问题的基础上,指出半导体泵浦气体激光器将是未来高能激光器的重要发展方向,讨论了半导体泵浦气体激光器的基本原理和核心要求,并以半导体泵浦碱金属蒸气激光器为例进行了详细剖析,对半导体泵浦气体激光器的前景进行了展望。
