1 中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院半导体研究所中国科学院半导体材料科学重点实验室，北京 100083
利用非线性光学晶体实现激光频率转换是拓展激光波长的有效手段之一，非线性光学晶体也成为全固态激光系统中的核心器件。硼酸盐由于其丰富的结构多样性和优异的光学性能，已成为开发可用于紫外激光输出的非线性光学晶体的重要体系。K3B6O10Br晶体具有短的紫外截止边（182 nm）、较大的非线性光学系数（d22为0.83 pm/V）、适中的双折射率（0.046@1064 nm），在激光二倍频、三倍频激光输出领域具有潜在应用。本文简要介绍了K3B6O10Br晶体生长及基本性能，对晶体倍频与和频实现可见/紫外激光及光参量啁啾脉冲放大方面的研究进展进行了总结，并对K3B6O10Br晶体未来发展及应用前景进行了简要分析。
非线性光学晶体 紫外激光 K3B6O10Br 激光频率转换 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0316002
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室，上海先进通信与数据科学研究院，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
2 中国计量科学研究院，北京 100029
3 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
4 东莞理工学院电信工程与智能化学院，广东 东莞 523808
5 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
6 浙江省引力波精密测量重点实验室国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
利用45°倾斜光纤光栅（45°-TFG）作为光纤型起偏器，搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器，并以此为基础实现了重复频率和载波包络偏移频率的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时，基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出，在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%，且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及自参考拍频干涉光路，获得了信噪比为32 dB的信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路，将和信号溯源至一台GPS时频系统，最终测得和信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10-12和6.41×10-16。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳，表明了基于45°-TFG的锁模光纤激光器在实际应用中的潜力。
锁模光纤激光器 光纤光栅 非线性偏振旋转 光纤激光频率梳 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106005
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
研制了一种具有频率调谐功能的 2 μm 波段分布 Bragg 反射 (DBR) 型单纵模光纤激光器。该激光器基于石英玻璃单模掺铥光纤和 793 nm 半导体激光器泵浦源, 其光电器件分离集成在 1U 机箱内。通过内置压电陶瓷 (PZT), 可实现对激光频率的快速调谐，调谐范围约 6 GHz; 通过 TEC 温度控制, 可实现对激光频率在 29 GHz 范围内无跳模调谐。单纵模激光输出功率为 18.2 mW, 输出激光信噪比大于 60 dB, 泵浦转换效率达 27%。 该激光器样机可望在高分辨光谱、量子信息以及非线性频率变换等领域发挥重要作用。
激光技术 光纤激光器 单纵模 激光频率调谐 laser techniques fiber laser single-longitudinal-mode laser frequency tuning
1 山西大学激光光谱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
提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器（DD-MZM）的激光测距技术。通过对DD-MZM的单路进行调制可产生测距用的类双频光源，DD-MZM中两路光的时间延迟差很小，可有效抑制两路光拍频信号的强度噪声。为了进一步抑制由温度变化造成的两路光的相位差噪声，通过实时反馈控制DD-MZM的直流输入端，补偿了两路的相位差。首先基于光场传输函数建立了测距理论模型，分析了相位反馈控制的机理；然后基于理论模型搭建了测距系统，采用降频法采样信号；最后利用相位法反演出距离值。结果显示，在动态控制相位差后，系统相位差的长期漂移抑制比可达11 dB，距离测量的稳定度达到0.4 μm。该方案有利于提高激光测距系统的稳定性和集成度。
测量 激光测距 双驱动马赫-曾德尔调制器 双频光 激光频率调制
1 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
硒镓钡(BaGa4Se7)晶体是一种新型宽带隙红外非线性光学材料，其在频率下转换输出中远红外激光方面有着独特的优势和良好的应用前景。国内外研究者对其性质和应用进行了广泛的研究。本文总结了近期关于BaGa4Se7 (BGSe) 晶体的性质表征和激光频率转换方面的研究进展，并展望了未来研究方向。
李路 1,2,3,4庄鹏 1,2,3谢晨波 1,2,3王邦新 1,2,3邢昆明 1,2,3
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
4 皖西学院 机械与车辆工程学院，安徽 六安 237012
多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速，为提高风场探测精度，从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中，分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移，设计并研制了种子激光器温控箱，通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移，将激光频率稳定在±50 MHz以内；针对激光频率的短期抖动，采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统，通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温，控温精度达0.03 ℃，提高了稳频精度，将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内，满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统，对发射激光稳频装置进行系统验证，连续4组风场观测结果表明：系统探测高度为17 km，绝大部分方差在4 m/s以下，满足测风激光雷达测量指标的要求。
多普勒测风激光雷达 激光频率漂移 稳频 碘分子吸收池 温控 Doppler wind measurement lidar laser frequency drift frequency stabilization iodine molecular absorption cell temperature control 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200289
中国科学院空间主动光电技术重点实验室, 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
大气二氧化碳作为最重要的温室气体之一, 它的变化和分布备受关注, 差分吸收激光雷达(DIAL)系统是探测大气二氧化碳浓度的重要手段, 对于研究温室气体的源和汇具有重要意义。 主要研究正弦调制连续波差分吸收激光雷达在水平路径上探测CO2平均浓度, 利用HITRAN数据库中CO2及H2O的吸收光谱, 综合考虑CO2的吸收截面及H2O的干扰, 选择差分吸收激光雷达的工作波长On-line: 1 572.335 nm, Off-line: 1 572.180 nm; 声光调制器取代电光调制器对连续波激光强度进行正弦波调制, 两路调制信号频率有细微差别, 其中On-line调制频率为101.833 kHz, Off-line调制频率为99.733 kHz; On-line光源激光器通过光谱调制技术将激光频率锁定在气体池吸收峰1 572.335 nm处, 并采用在相位调制器上施加直流偏置反馈电压来消除相位调制器的残余幅度调制(RAM), 使波长锁定精度大幅提高, 激光频率锁定系统实现On-line光源激光器在12小时输出波长均方根误差为0.05 pm; 在CPU中实现快速傅立叶变换获取回波光信号和发射监视端激光强度的功率谱, 并选择窗函数和频谱校正算法来提高计算精度; 通过调制连续波激光强度的正弦波相位鉴别获取路径的长度; 系统光路为光纤光路, 使其结构紧凑; 对系统进行外场实验和对比实验; 获取上海市区1.3 km路径上二氧化碳平均浓度, 实验数据显示系统观测精度为4 ppm(百万分之一), 且探测到的CO2日变化趋势与二氧化碳点探测器LI-7500A探测到的日变化趋势相吻合。
路径积分差分吸收激光雷达IPDA CO2柱浓度(混合比) 声光强度调制 激光频率锁定 激光相位测距 Integral path differential absorption lidar IPDA CO2 column-averaged mixing ratios Acoustic-optic intensity modulation Laser frequency locking Phased laser rangefinders 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3653
华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
激光诱导等离子体受激光能量大小、激光频率、样品特性、采集延时等实验参数的影响, 这些因素变动直接影响物质成分定量分析的准确性。本文搭建激光诱导击穿光谱实验平台, 以炉渣为研究背景, 以炉渣中原子谱线CaI:428.28 nm、离子谱线CaII:393.37 nm和Si原子谱线SiI:252.91 nm为研究对象, 观察信号强度随采集延时、激光能量的波动和激光聚焦位置的变化规律。通过实验测得最佳延时时间为1us时信号强度最好, 激光能量的波动对信号的影响并无明显影响, 激光聚焦位置在样品表面以下2-3 mm处为最佳实验条件。
激光诱导击穿光谱技术 炉渣 激光能量 激光频率 样品特性 laser-induced breakdown spectroscopy slag laser energy laser frequency sample characteristics
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 太原 030006
2 省部共建极端光学协同创新中心, 教育部-山西省, 山西大学, 太原 030006
结合光纤激光器、光纤放大器和非线性光学高效频率转换技术及准位相匹配材料, 服务于原子物理领域铯原子单光子跃迁里德堡激发的实际需求, 研究并掌握了产生3186 nm波长连续单频紫外激光的关键技术。采用1 5605 nm与1 0769 nm连续激光先通过单次穿过PPLN非线性晶体和频, 再经腔增强谐振倍频过程高效地产生了输出功率大于2 W的3186 nm紫外激光, 半小时内, 光功率的方均根起伏优于087%。采用电子学边带锁频方案, 实现了整个紫外激光系统在保持相对于高精细度超稳腔锁定条件下较大范围连续调谐, 其连续调谐范围大于4 GHz, 残余频率起伏约16 kHz。采用本文研制的高功率窄线宽可调谐3186 nm紫外激光系统, 在铯热原子气室中实现了6S1/2 →nP3/2(n=70~100)的单光子跃迁里德堡激发, 并对相关现象作了相关的理论分析与研究。采用纯光学探测方案观察到了3186 nm紫外激光对磁光阱中铯冷原子系综的单光子跃迁里德堡激发。
紫外激光 铯里德堡原子 激光频率转换 非线性光学效应 激光技术 ultraviolet laser cesium Rydberg atoms laser frequency conversion nonlinear optical effects laser technology
