1 深圳大学微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室,广东 深圳 518060
2 中国科学院高功率激光物理重点实验室,上海 201800
中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器(MOPA)结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器,获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输出。得益于MOPA结构中光纤随机激光种子源在激光放大过程中的光谱带宽保持特性,100.40 W激光输出时的3 dB光谱带宽仅为~0.2 nm。激光器的短时时域强度波动和长时功率波动均表现出优良的稳定性。所提实验技术方案和实验结果有望进一步拓宽中红外高功率光纤随机激光器的应用范围。
激光器 光纤随机激光器 高功率激光器 瑞利散射 中红外激光器 高稳定性
1 南京大学固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093
2 南京大学现代工程与应用科学学院,江苏 南京 210023
3 南京大学物理学院,江苏 南京 210093
4 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心,江苏 南京 210093
5 南京信息工程大学大气物理学院,江苏 南京 210044
为了实现远程气体探测,基于由超晶格材料构成的光参量振荡器,研制了一台双波长输出的中红外激光器。该光参量振荡器通过种子注入的方式,实现了纳秒级窄线宽的中红外脉冲激光输出,重复频率为500 Hz,单脉冲能量超过1 mJ,并能够对准2.6~4.0 μm波长范围内的NO、NO2和SO2的吸收峰。通过气体动态排放实验,在远程气体探测实验中对该激光器进行了验证。
光参量 窄线宽 光谱 中红外激光器 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114001
1 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏 南京 210094
2 内蒙古北方重工业集团有限公司技术中心,内蒙古 包头 014033
针对红外触发装置在经过长时间工作之后出现失稳现象,在分析红外触发装置工作原理的基础上,通过实验监测和分析手段得出如下结论:红外触发装置经长时间工作后,因温度累积导致温度上升,引起红外激光触发装置的光源——红外激光器阈值电流上升,而温度升高同时引起激光光源驱动恒流源输出电流降低,当时,红外激光器无法正常发出激光,输出功率不稳定,导致红外触发器失稳。在此研究基础上,通过提高恒流源的输出电流至最大阈值电流的1.44倍,即640 mA后,可保证在系统温度变化范围内,,红外激光器始终处于稳定发光状态,从而使红外触发装置也处于稳定工作状态。经过长时间的上电运行验证实验,红外触发器工作稳定,未发生误触发信号,较好解决了其失稳问题。此研究对提高红外触发装置的稳定性有重要的工程应用价值。
激光器与激光光学 红外激光器 恒流源 触发装置 阈值电流 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714009
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心,北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心,北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室,北京 100124
报道了室温下基于循环级联的高效率Er∶YAG中红外脉冲激光器,采用循环级联谐振腔,通过优化晶体长度提高光束交叠效率,获得高效率中红外激光输出。实验中使用两种掺杂浓度(原子数分数分别为25%和10%)的长度为2 mm Er∶YAG晶体作为增益介质,测得波长为2937 nm的中红外激光的输出斜效率分别为37.2%和36.5%,均突破了33.2%的Stokes极限。据我们所知,这是首次在室温下使用较低掺杂浓度(原子数分数为10%)的Er∶YAG晶体获得了超过Stokes极限的高效率3 μm中红外激光输出。
激光器 Er3+激光器 循环级联 中红外激光器 高效率
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220069
光子学报
2022, 51(11): 1130001
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所, 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
提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy 3+)的2.8 μm波段的吸收截面与铒离子(Er 3+)发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8 μm掺铒氟化物光纤激光器全光纤结构的被动调Q脉冲运转;通过在可饱和吸收体两端引入中心波长为3.1 μm的光纤光栅,解决Dy 3+上能级寿命较长所导致的高泵浦功率下Dy 3+吸收饱和、进而导致被动调Q失效的问题。基于该结构建立了2.8 μm被动调Q掺铒光纤激光器的速率方程模型,计算了可饱和吸收体的参数及其两端的谐振腔反馈条件对2.8 μm激光器的脉冲运转功率和时间特性的影响。计算结果表明,通过在可饱和吸收体两端引入光纤光栅可以加快可饱和吸收体的恢复过程,使激光器能够在高泵浦功率下保持调Q脉冲运转。
激光器 中红外激光器 被动调Q激光器 光纤可饱和吸收体 掺铒光纤激光器 光学学报
2022, 42(10): 1014002
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
报道了室温下级联中红外Er∶YAG脉冲激光器。通过实验观测到级联发射的特征波长为1469 nm,确定了激发态吸收的特征波长为1676 nm。采用掺杂浓度(原子数分数)分别为7.5%和10%的两种Er∶YAG晶体,通过实验对比了级联与非级联条件下的中红外输出能量。掺杂浓度为7.5%的Er∶YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的0.62 mJ提高至级联时的0.99 mJ,提高了约59.7%;掺杂浓度为10%的Er∶YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的1.04 mJ提高至级联时的1.51 mJ,提高了约45.2%。实验结果表明,常温低掺杂Er∶YAG晶体可实现级联输出,并且级联有助于中红外激光单脉冲能量的提高。
激光器 Er
3+激光器 级联 中红外激光器 激发态吸收
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8 μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和“8字腔”锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8 μm纳秒脉冲激光输出。
激光光学 中波红外激光器 光纤激光器 激光差频