1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
调Q技术是掺铥光纤激光器获得纳秒脉冲激光输出的主要方式。本文首先介绍主动调Q、被动调Q和增益调制这三种调Q技术在掺铥光纤振荡器中的应用现状，对比和分析三种技术的优点与不足。其次，介绍窄脉宽、高平均功率、大脉冲能量纳秒掺铥光纤放大器的现有典型研究结果和面临的技术瓶颈，并从热管理、非线性效应抑制、放大自发辐射抑制三个方面进行了优化措施分析。最后，对纳秒掺铥光纤振荡器和放大器的技术发展趋势进行展望。
激光器 纳秒掺铥光纤激光器 主动调Q 被动调Q 增益调制 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0900003
1 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230031
3 μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低，在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe2+∶ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er，Cr∶YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明，具有低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度，且具有高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率来压缩脉冲宽度，脉冲宽度与晶体棒直径无关，实验结果与理论结果吻合。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794 μm被动调Q激光输出，激光器在60 Hz重复频率下分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7.0 mJ的调Q激光输出，脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。研究结果为被动调Q激光器的设计提供了理论指导。
激光器 固体激光器 Er，Cr∶YSGG激光 被动调Q Fe2+∶ZnSe
Author Affiliations
Abstract
1 College of Physical Science and Technology, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
2 Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Laser Spectroscopy Technology and Application, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
3 School of Data Science and Technology, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
MXene V2CTx has great practicability because it is not easy to degrade under ambient conditions. In this paper, a V2CTx saturable absorber (SA) was firstly applied to a passively Q-switched (PQS) laser, to the best of our knowledge. The V2CTx was prepared by the spin-coating method. The linear absorption of the V2CTx in the 1000–2200 nm region and the nonlinear absorption near 2 µm were studied. With the V2CTx, a typical PQS operation at 1.94 µm was realized in a laser. The minimum pulse width produced by the PQS laser was 528 ns, and the peak power, repetition rate, and average output power were 10.06 W, 65.9 kHz, and 350 mW, respectively. Meanwhile, the maximum pulse energy was 6.33 µJ. This work demonstrates that the V2CTx can be used as an effective SA to obtain nanosecond pulses with high peak power and high repetition rate simultaneously.
passive Q-switching MXene V2CTx saturable absorber thulium doping Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021402
山东大学新一代半导体材料研究院, 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南
脉冲半导体激光(LD)泵浦被动调Q微片激光器是产生小型化、大能量(mJ量级)、亚纳秒激光脉冲的主要技术途径。基于速率方程理论推导了脉冲LD泵浦被动调Q微片激光器首脉冲建立时间及多脉冲间隔时间方程, 数值求解并分析了泵浦功率、泵浦脉宽等参数对亚纳秒激光输出脉冲数目的影响规律, 在此基础上搭建了脉冲LD端面泵浦YAG/Nd:YAG/Cr4+:YAG微片激光器, 实现了单脉冲能量1.2 mJ、脉冲宽度574 ps、峰值功率2.1 MW, 光束质量因子M2=1.21的1 064 nm近衍射极限亚纳秒脉冲激光输出。
微片激光器 YAG/Nd:YAG/Cr4+:YAG晶体 被动调Q 速率方程 microchip laser YAG/Nd:YAG/Cr4+:YAG crystal passive Q-switching rate equation
光子学报
2022, 51(10): 1014004
王煜 1吴伟冲 1朱占达 1,2,3,4惠勇凌 1,2,3,4[ ... ]李强 1,2,3,4,*
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
确定具有各向异性、非线性吸收特性的调Q晶体内电偶极子的取向,是测量其吸收截面的重要条件。通过对Co 2+∶MgAl2O4晶体所属的空间群以及掺杂Co 2+在晶胞结构中的位置对称性的分析,确定了晶体内电偶极子的跃迁方向主要是沿晶胞的4个体对角线方向分布的,建立了偏振入射光在Co 2+∶MgAl2O4晶体内传输的理论模型。实验测量了沿[100]方向切割的Co 2+∶MgAl2O4晶体在偏振入射光沿晶胞面对角线方向时的非线性透过率曲线,利用建立的模型对实验结果进行拟合,得到Co 2+∶MgAl2O4晶体在1.5 μm波段的基态吸收截面和激发态吸收截面分别为(3.6±0.3)×10 -19 cm 2和(4.5±0.4)×10 -20 cm 2。
激光光学 被动调Q Co2+∶MgAl2O4 各向异性 可饱和吸收 吸收截面 光学学报
2022, 42(10): 1014001
1 厦门大学电子科学与技术学院, 福建 厦门 361005
2 泉州师范学院光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
空心光束是一种重要的结构光, 是光场调控研究领域的热点之一。拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束, 因其螺旋状相位且携带轨道角动量, 因而也被称为涡旋光。涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值。本研究以全固态两镜凹平腔 Nd: YVO4 激光器作为实验平台, 通过在输出平面镜上制造点缺陷, 达到抑制低阶高斯模式起振, 从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果。在连续波情况下, 最高获得了 16 阶涡旋激光输出; 在吸收功率为 3.3 W 时, 获得最高功率为 280 mW, 激光斜效率为 18.6%。进一步通过在谐振腔中插入 Cr:YAG 可饱和吸收体, 首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调 Q 脉冲激光, 稳定输出的最短脉冲宽度约为 232 ns, 相应的脉冲重复频率约为 229.1 kHz。本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段, 并且可以与被动调 Q 等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束。
量子光学 光场调控 点缺陷镜 空心光束 涡旋光 连续波 被动调Q quantum optics optical field manipulation spot defect mirror hollow beam vortex beam continuous-wave passive Q switching
1 福州大学化学学院, 福建 福州 351100
2 中国科学院福建物质结构研究所, 福建 福州 351100
3 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200000
4 福建师范大学化学与材料学院, 福建 福州 351100
报道了基于a切Er,Yb∶YAl3(BO3)4晶体的被动调Q微片激光器的性能。使用波长为976 nm的光纤耦合半导体二极管作为端面抽运光源,使用初始透过率为96%的Co 2+∶MgAl2O4晶体作为可饱和吸收体,耦合输出镜在1500~1600 nm波段范围的透过率为2.5 %,整个微片激光器的腔长为2.7 mm。在注入功率为7.2 W 时,激光器成功得到了发射波长为1530 nm、重复频率为127 kHz的稳定线性偏振的脉冲输出,对应的脉冲能量和脉冲宽度分别为1.8 μJ和12 ns。
大气光学 a切Er Yb∶YAl3(BO3)4晶体; Co
2+∶ MgAl2O4晶体; 被动调Q 微片激光器 线性偏振 中国激光
2021, 48(13): 1301004
Author Affiliations
Abstract
1 Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350002, China
2 Fuzhou University, Fuzhou 350002, China
3 Fujian Science & Technology Innovation Laboratory for Optoelectronic Information of China, Fuzhou 350108, China
4 Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
5 Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Semiconductors and Efficient Device, Fuzhou 350108, China
End-pumped by a 976 nm diode laser, a high-repetition-rate microchip laser passively Q-switched by a crystal is reported. At a quasi-continuous-wave pump power of 20 W, a 1553 nm passively Q-switched laser with the repetition rate of 544 kHz, pulse duration of 8.3 ns, and pulse energy of 3.9 μJ was obtained. To the best of our knowledge, the 544 kHz is the highest reported value for the 1.5 μm passively Q-switched pulse laser. In the continuous-wave pumping experiment, the maximum repetition rate of 144 kHz with the pulse duration of 8.0 ns and pulse energy of 1.7 μJ was obtained at the incident pump power of 6.3 W.
1.5?μm microchip laser passive Q-switching Er:Yb:YAl34 crystal high-repetition-rate laser pulse Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071402
方子君 1惠勇凌 1,2,3,4李国泰 1朱占达 1,2,3,4[ ... ]李强 1,2,3,4,*
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
通过实验研究了不同切割方向Co 2+∶MgAl2O4的可饱和吸收特性。测量了[100]和[110]切割方向Co 2+∶MgAl2O4的各向异性透过率特性,测量结果表明,[100]和[110]切割晶体的透过率随入射光偏振方向呈周期性变化。采用[100]和[110]两种切割方向Co 2+∶MgAl2O4分别构成被动调Q激光器,并比较激光器的输出特性,结果表明,采用[110]切割的晶体有明显的优势,相比[100]切割晶体输出能量提高约8%,稳定性、光束质量、消光比均略有提高。
激光光学 Co
2+∶MgAl2O4; 可饱和吸收特性 各向异性 被动调Q 光学学报
2020, 40(22): 2214001
