Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Crystal Materials and Institute of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Topological nodal-line semimetals attract growing research attention in the photonic and optoelectronic fields due to their unique topological energy-level bands and fascinating nonlinear optical responses. Here, to the best of our knowledge, we first report the saturable absorption property of topological nodal-line semimetal HfGeTe and the related pulse modulation in passively Q-switched visible lasers. Few-layer HfGeTe demonstrates outstanding saturable absorption properties in the visible-light band, yielding the saturation intensities of 7.88, 12.66, and 6.64 µJ/cm2 at 515, 640, and 720 nm, respectively. Based on an as-prepared few-layer HfGeTe optical switch and a Pr:LiYF4 gain medium, Q-switched visible lasers are also successfully achieved at 522, 640, and 720 nm. The minimum pulse widths of the green, red, and deep-red pulsed lasers are 150, 125.5, and 420 ns, respectively. Especially for the green and red pulsed laser, the obtained pulse width is smaller than those of the low-dimensional layered materials. Our work sheds light on the application potential of topological nodal-line semimetals in the generation of visible pulsed lasers.
visible pulsed laser topological nodal-line semimetals saturable absorption Q-switching Pr doping Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031601
1 中国计量大学 光学与电子科技学院, 光电材料与器件研究院, 浙江 杭州 310018
2 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
3 中国科学院 上海高等研究院, 上海 201200
4 中国科学院大学, 北京 101408
3 μm激光处于分子指纹区,在医疗外科、气体检测、**应用等领域都有重要的应用价值。Er3+∶ZBLAN光纤激光器具有效率高、可集成的优点,是3 μm激光的主要输出方式。本文从铒离子跃迁产生3 μm激光出发,围绕Er3+∶ZBLAN光纤激光器,介绍了3 μm激光产生的结构原理及能级系统,总结了实现该波段高功率连续输出和脉冲输出的技术方案和研究进展,重点介绍了基于不同材料可饱和吸收体的调Q和锁模激光器实验研究,并对目前实现3 μm波段高功率输出需要解决的问题进行了分析,最后对Er3+∶ZBLAN激光器的发展方向进行了展望。
3 μm激光 掺Er3+光纤 光纤激光器 脉冲激光 3 μm laser Er3+-doped fiber fiber lasers pulsed laser
1 天津大学微电子学院,天津 300072
2 光电信息控制和安全技术重点实验室,天津 300308
为实现脉冲激光回波信号参数的高精度测量,利用全波形采样技术设计了一种微弱激光信号检测系统,对信号的脉宽、实时功率以及能量等参数进行分析。所提系统硬件平台使用低噪声宽动态范围模拟前端进行信号预处理,基于现场可编程逻辑门阵列、模数转换器等模块实现数据量化与动态时域锁存。针对低采样率平台数据离散程度高引起的波形重构失真,提出了一种基于非均匀周期触发信号的多帧积累算法以降低硬件平台成本。通过对量化数据的拟合补偿,所提算法提升了系统激光信号参数的解算精度。所提系统对脉宽3 ns、峰值功率9 μW的脉冲激光器进行参数检测并与高采样率平台进行对比。结果表明:所提系统对激光信号的脉宽解算误差约为0.041 ns,峰值功率解算误差约为0.53 μW,能量积分误差约为4.52 fJ,所有参数重复测量不确定度小于8%。
脉冲激光器 微弱能量测量 高斯拟合 全波形数据 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512006
1 山东师范大学物理与电子科学学院,光场调控及应用中心,山东省光学与光子器件技术重点实验室,山东 济南 250358
2 华东师范大学与山东师范大学光调控科学与光子集成芯片联合研究中心,上海 200241
采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm2,调制深度为7.8%。通过搭建1 μm 全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能量为0.38 μJ、峰值功率为0.98 W的脉冲激光。结果表明,由于硫空位的存在,硫铟锌纳米花能够吸收能量低于其带宽的光子,在近红外区域,表现出良好的可饱和吸收特性,且在激光器中,能够获得高重复频率和短脉冲宽度的激光输出。因此,基于硫铟锌纳米材料的可饱和吸收体在调Q脉冲激光器中具有广阔的应用前景。
非线性光学 脉冲激光 可饱和吸收体 二维材料 硫空位 硫铟锌
Author Affiliations
Abstract
Department of Electronic Engineering, School of Electronic Science and Engineering (National Model Microelectronics College), Xiamen University, Xiamen 361005, China
We present a study on a watt-level acousto-optically Q-switched Pr:YLF laser at three different repetition rates (10 kHz, 20 kHz, and 50 kHz) for the first time, to the best of our knowledge. The corresponding average output powers and pulse widths were measured to be 1.14 W, 1.2 W, and 1.32 W, and 40 ns, 52 ns, and 80 ns, respectively. A maximum pulse energy of 0.11 mJ was obtained, corresponding to a peak power of up to 2.8 kW at a repetition rate of 10 kHz. The simulated dynamics of a fast Q-switched Pr:YLF laser is in agreement with the experiment. The laser’s ability to generate stable pulses with high peak power and short pulse width makes it highly desirable for various practical applications, such as laser machining and material processing.
red pulsed laser Pr:YLF diode pump acousto-optical Q switching Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011402
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 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
紫外激光具有单光子能量大、易聚焦的特点, 且大多数材料对其吸收较强, 在标记、复合材料切割、钻孔、精细加工等领域有着广泛的应用。本文报道了一种基于1 064 nm红外光, 采用非线性光学频率变换技术实现10 W、355 nm紫外脉冲激光输出的全固态实验装置。实验中设计了用888 nm半导体激光器端面泵浦的结构紧凑、功率稳定、光斑质量好的“Z”型声光调Q 1 064 nm谐振腔, 再利用腔外倍频、腔外和频技术得到355 nm紫外激光。当输入的泵浦功率为80 W、重复频率为50 kHz时, 得到了平均输出功率为10 W, 光束质量为M2x=1.13, M2y=1.02的355 nm紫外脉冲激光, 泵浦光到紫外光的光-光转化效率为12.5%。
紫外激光 脉冲 全固态激光 高功率激光器 355 nm pulsed laser all-solid-state laser high power laser 量子光学学报
2023, 29(3): 031002
强激光与粒子束
2023, 35(9): 096002
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室,北京 100084
2 密尔医疗科技(深圳)有限公司,广东 深圳 518000
3 福建医科大学附属三明第一医院,福建 福州 365000
4 莱凯医疗器械(北京)有限公司,北京 101300
激光自诞生以来就在众多领域中有着广泛应用,激光碎石技术就是其中之一。相比目前激光碎石技术的“金标准”钬激光器,掺铥碎石光纤激光器在近些年不断发展,而且逐步被证明可实现更快的碎石速率与粉末化碎石、产生较小的碎石反推力、允许更高的液体灌溉速率等手术优点,同时整机系统支持免水冷工作、高电光效率运转、全光纤高效耦合以及大幅度体积缩减,因此受到了越来越多的关注。本文从连续性、准连续型和纳秒短脉冲型掺铥光纤激光器三个角度出发,详细总结了掺铥光纤激光器的部分重要研究进展及其在碎石领域的研究,介绍了掺铥光纤激光器用于碎石的优势与原理,并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 掺铥光纤激光器 掺铥连续光纤激光器 掺铥准连续光纤激光器 掺铥纳秒短脉冲激光器 掺铥激光碎石 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500007
1 中国科学院物理研究所, 北京 100190
2 松山湖材料实验室, 东莞 523808
超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色, 而且是超导机理研究的良好载体, 是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展, 并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术: 超导带材和大面积薄膜制备。最后, 本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术, 构建与高温超导相关的高维相图和定量规律, 有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。
超导薄膜 脉冲激光沉积 超导机理 超导应用 高温超导 高通量组合薄膜 superconducting film pulsed laser deposition mechanism of superconductivity application of superconductor high-Tc superconductor high-throughput combinatorial film