1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05 μm波段全光纤主振荡功率放大器（MOPA）。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子，利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比，基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型，理论分析了主放大级的注入信号光功率和增益光纤长度的优化关系；实验中在102.6 W的793 nm泵浦功率下获得了输出功率为57 W、光谱线宽为0.08 nm、光信噪比为58.8 dB的单横模激光输出，主放大级斜效率为52.6%。
激光器 掺铥光纤激光器 2 μm激光 单模光纤激光器 速率方程
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
3 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室，广东 深圳 518060
报道了基于掺铥光纤可饱和吸收体的单频2.05 μm线性腔铥钬共掺全光纤振荡器。腔内采用4.6 m长的铥钬共掺光纤作为增益介质，并利用未被泵浦的掺铥光纤作为可饱和吸收体实现选频，通过调整可饱和吸收体的长度可优化选频能力。在3.5 W的1570 nm激光泵浦下，获得了最高714 mW的2048.6 nm单频激光输出，相应的斜率效率为25.1%，激光光谱线宽为17 kHz。
激光器 单频光纤激光器 铥钬共掺光纤 可饱和吸收体 2 μm激光
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
报道了基于Nd∶YVO4激光晶体和钨酸钆钾（KGW）拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器，实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时，901 cm-1拉曼频移增益较高，在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的 1177.3 nm连续波斯托克斯光输出，光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%；而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时，由于768 cm-1和901 cm-1两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm-1小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振，拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。
激光器 受激拉曼散射 连续波拉曼激光器 内腔拉曼激光器 钨酸钆钾晶体
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室，天津
作为最具代表性的定向能载体，激光可用于高功率、长距离的无线能量传输。传统上激光无线传能一般通过跟瞄系统实现，而近年来发展的谐振激光自适应无线传能技术提供了一种无需跟瞄的新解决思路，受到广泛关注。文中分析比较了这两种方法的特点，展望了未来发展趋势，并对后者的核心免调试激光器的实现方法进行了总结。
激光无线传能 谐振激光传能 免调试激光器 猫眼逆反射器 wireless laser power transmission resonant laser power transmission alignment-free laser cat-eye retroreflector
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
利用不同阶拉盖尔-高斯（LG）模式激光具有不同光束尺寸的特性，在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差，使各阶LG模式激光的空间光路发生分离，从而实现对高阶横模的选择并产生高阶LG模式涡旋激光输出。通过对高阶LG模式激光的聚焦特性和透镜球差进行分析计算，给出了高阶LG0，±m模式涡旋激光的角向指数（m）随谐振腔参数变化的理论模型。搭建端面泵浦的1064 nm Nd∶YVO4激光器开展了实验研究，在2.06 W泵浦功率下获得了角向指数可便捷调控且m最高可达到280的超高阶LG0，±m涡旋激光输出。实验产生的超高阶涡旋激光具有良好的功率和模式稳定性，模式变化规律与理论计算结果相符。通过增加泵浦功率或优化泵浦交叠以提高激光增益，理论上可以产生任意高阶的涡旋激光输出。研究结果为超高阶LG模式涡旋激光的产生提供了参考。
激光光学 拉盖尔-高斯模式 涡旋激光 模式选择 高阶横模 球差 中国激光
2023, 50(11): 1101021
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
为了提升中红外光纤激光器的功率和效率，基于掺铒氟化物光纤的高效热管理技术、高性能中红外光纤端帽制备技术和高功率泵浦激光的高效耦合技术，利用高功率976 nm半导体激光器，单端泵浦8 m长、掺杂铒离子的摩尔分数为7%的氟化物增益光纤，实现了33.8 W的中红外2.8 μm激光输出，据我们所知，这是单端泵浦中红外光纤激光器的最高功率水平，此时激光器的光光转换效率达26.4%。
激光器 中红外光纤激光器 单端泵浦 高功率激光 掺铒氟化物光纤
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
报道了基于掺Yb3+石英有源光纤的高峰值功率脉冲单频激光主振荡功率放大器（MOPA）。实验研究了主放大器中有源光纤长度对脉冲单频激光峰值功率、受激布里渊散射（SBS）阈值和光-光转换效率的影响，为优化激光器的转换效率和抑制SBS效应提供了依据。当使用的有源光纤长度为0.9 m时，21 W泵浦功率下脉冲宽度为2.4 ns、重复频率为20 kHz的1064.4 nm脉冲单频激光的平均输出功率为4.37 W，且没有明显的连续波放大自发辐射（ASE）成分，对应的单脉冲能量为0.22 mJ，峰值功率可达91 kW。最大输出功率时脉冲单频激光光谱线宽为279 MHz，光信噪比为45 dB，光束质量因子M2为1.44。
光纤光学 脉冲单频激光 光纤激光器 主振荡功率放大器 受激布里渊散射
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
报道了基于混合增益光纤实现的1064 nm高能量单频掺Yb3＋百纳秒脉冲全光纤激光器。当主放大级的泵浦功率为13 W时，获得了最大0.59 mJ的脉冲能量，重复频率为5 kHz，脉冲宽度为104 ns。主放大级采用芯径分别为35 μm和50 μm的掺Yb3＋光纤级联作为增益介质，以此来提高受激布里渊散射阈值和激光信噪比。为了保证转换效率，对有源光纤长度和盘绕方式进行了优化，实现了较好的光束质量，最大脉冲能量时光束质量为1.50，光谱线宽为40 MHz。
激光器 光纤激光器 脉冲激光器 激光放大器 受激布里渊散射 中国激光
2022, 49(13): 1301005
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
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Laser and Optoelectronics, School of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Information Science and Technology (Ministry of Education), Tianjin University, Tianjin 300072, China
3 Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics, Tianjin 300308, China
4 Tianjin Suowei Electronic Technology Co., Ltd., Tianjin 300384, China
5 Qian Xuesen Laboratory of Space Technology, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China
A multi-lens retroreflector with field curvature compensation was designed and used in an alignment-free distributed-cavity laser with a long working distance for resonant beam charging applications. The multi-lens design, which makes use of off-the-shelf components, also allows a large field of view (FoV) without requirement of large element aperture. By implementing this design, an end-pumped 1063 nm laser could deliver over 5 W continuous-wave output power over a large range of working distances (1–5 m) and with receiver FoV under an incident diode pump power of 16.6 W. The output power fluctuation was less than 10% when moving and tilting the receiver over such a large range, without requiring any realignment of the cavity.
alignment-free laser retroreflector field of view field curvature laser charging Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031407
