吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活，原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光，是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前，基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料，已实现工作波长位于3.77 μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2~4.3 μm的拉曼孤子激光光源。近期，笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并利用其作为非线性介质，先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96~2.82 μm的拉曼孤子激光以及波长为~4 μm的红移色散波，验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展，并对其未来发展趋势进行了展望。
拉曼激光 红外和远红外激光 光纤激光 光纤材料 Raman laser infrared and far-infrared lasers fiber lasers fiber materials 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230228
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光器在基础科学研究、大气通信、环境监测和**安全等领域有着重要应用。拉曼光纤激光技术是实现中红外激光的一种重要手段，通过级联拉曼运转可在光纤透过窗口内输出任意波长激光。目前，以碲酸盐、氟化物或硫系玻璃光纤作为拉曼增益介质，研究者分别研制出工作波长为3.77 μm的二级级联拉曼激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3 μm的中红外拉曼孤子光纤激光光源。最近，本研究组制备出一种具有高稳定性、高抗激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并以其作为拉曼增益介质，先后实现了波长调谐范围覆盖1.96～2.82 μm的中红外拉曼孤子激光以及～3 μm处的“拉曼孤子雨”，初步验证了该氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光器方面的应用潜力。主要对国内外中红外拉曼光纤激光光源的研究进展进行了总结，介绍了碲酸盐、氟化物、硫系以及氟碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼光纤激光器，并对发展趋势进行了展望。
1 上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室，上海 200240
2 上海交通大学IFSA协同创新中心，上海 200240
理论和实验研究了一种2.8 μm Er∶ZBLAN光纤孤子自压缩放大器。 放大器采用锁模Er∶ZBLAN光纤振荡器作为种子源，锁模脉冲宽度为240 fs，峰值功率为16.9 kW，重复频率为54.3 MHz。通过单级孤子自压缩放大，实验获得了脉冲宽度为110 fs、峰值功率达151 kW的中红外飞秒脉冲输出。
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
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室, 福州 350108
红外非线性光学晶体可以通过频率转换输出中远红外激光, 在**和民用领域都具有重要的应用。硫属化物和磷属化物皆是优秀的中远红外非线性光学材料的候选体系, 近二十年来, 硫属非线性光学材料得到了广泛研究和应用, 然而对磷属非线性光学材料的研究还相当匮乏。本文从新材料探索方面, 综述了目前已经报道的磷属非线性光学材料的研究进展, 按照晶体结构将其分为三大类, 即经典的黄铜矿型结构、同原子键结构以及其他四面体堆积结构。主要讨论了这些化合物的晶体结构、非线性光学性能以及构效关系。最后探讨了磷属红外非线性光学晶体未来的发展方向。
红外非线性光学晶体 磷属化物 中远红外激光 黄铜矿型 同原子键 四面体堆积 infrared nonlinear optical crystal pnictide mid- and far-infrared laser chalcopyrite homoatomic bond tetrahedra unit
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
制备出一种具有较好热稳定性和化学稳定性的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出光谱范围覆盖0.6~5.4 μm的宽带超连续谱(SC)激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4 μm的SC激光光源。主要对目前国内外高功率中红外SC激光光源的研究进展进行了总结,包括氟化物玻璃光纤和氟碲酸盐玻璃光纤的材料特点和以其作为非线性介质的SC激光光源,并对此类SC激光光源的进一步发展进行了展望。
超快激光 超连续产生 红外和远红外激光 光纤激光 激光材料 非线性光学
解放军理工大学 通信工程学院， 江苏 南京 210007
激光在雨中传输时，会受到雨滴的散射和吸收作用导致功率衰减。首先，根据Mie散射理论，给出雨中消光系数的计算方法。其次，介绍了Joss和Weibull两种雨滴尺度分布，通过对比分析得出结论Joss分布更加准确。最后，利用Matlab对远红外激光在雨中的消光系数和链路损耗进行分析。结果表明：消光系数随降雨量的增大而增大; 利用光子追踪法计算得到的链路损耗，由于考虑了光束发散角、接收视场角和散射能量，较朗伯-比尔定律更加贴近实际情况。
雨中损耗 远红外激光 雨滴尺度分布 Mie散射 光子追踪法 link loss in rain long wavelength infrared laser raindrop size distribution Mie scattering photon tracing method 红外与激光工程
2015, 44(10): 3092
1 清华大学 物理系, 北京100084
2 清华大学 工程物理系 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京100084
实现了基于光泵浦远红外气体激光器和高莱管探测器的连续波太赫兹成像.从太赫兹光学器件的选择和配置角度讨论了成像系统的设计和搭建流程.详细测试了系统在信噪比、空间分辨率、探测器响应和成像速度方面的性能指标.利用该系统采集了一系列样品的太赫兹透射图像，实验结果验证了系统的成像效果，揭示出太赫兹成像技术在安全检查和质量控制方面的应用可行性.为了消除激光器功率漂移对图像质量的影响，提出了一种对图像背景区强度进行自动校准的数据处理方法.
太赫兹 连续波 成像系统 远红外激光器 terahertz continuous wave imaging system farinfrared laser
在半经典密度矩阵理论和SSH理论的基础上,理论研究了光泵远红外激光的缓冲气体作用,分析了势阱深度和碰撞半径两个参数对光泵远红外激光系统中缓冲气体作用的影响,从而得到选择缓冲气体的规律.研究成果对寻找小型光泵远红外气体激光器的高效缓冲气体,并推动其实际应用起一定的指导作用.
光泵远红外激光 缓冲气体 势阱深度 碰撞半径
中山大学电子与通信工程系, 广东 广州 510275
基于分子振动弛豫理论完善了缓冲气体的作用模型,利用半经典密度矩阵理论与量子力学理论,定量分析研究了缓冲气体对小型光抽运远红外激光过程的作用机理以及缓冲气体作用下小型腔式光抽运NH3分子远红外激光器的频谱特性,讨论了工作气压、抽运功率等工作参数对频谱特性的影响,并对理论计算结果进行了实验验证,二者符合得较好。研究结果表明,在小型光抽运远红外激光器中加入适当的缓冲气体,大量工作气体分子与缓冲气体分子之间的无规碰撞会引起谱线加宽,而且可以使远红外激光输出信号增强。
激光技术 光抽运远红外激光器 缓冲气体 频谱特性
