华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
飞秒差频产生器(DFG)是一种获得宽谱中红外激光的有力工具。为了利用 DFG 产生更高瞬时带宽的中红外激光，可以使用窄带泵浦光、宽带信号光结合大信号光相位匹配带宽的非线性晶体或使用宽带泵浦光、窄带信号光结合大泵浦接受带宽的非线性晶体。研究表明，对于PPLN晶体，当泵浦光波长为1050 nm，闲频光波长在3.4 μm附近时，非线性晶体具有较大的泵浦接受带宽，仅使用均匀极化周期PPLN晶体即可获得宽谱中红外激光。基于高重复频率的掺镱光纤激光放大器系统，通过引入自相位调制效应，获得了中心波长为1050 nm的宽谱光源，将其作为DFG系统的泵浦源。利用飞秒脉冲在负色散光子晶体光纤中的拉曼效应，产生了中心波长为1525 nm的超短脉冲，将其作为DFG系统的信号源。在长度分别为1 mm和3 mm的PPLN晶体中，都获得了宽谱中红外闲频光输出，其－10 dB光谱覆盖范围分别为2.72～4.15 μm和2.87～4.08 μm。
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了探究涡旋空心光束在端面抽运Nd∶YVO4微片激光器中的生成条件及其变化因素, 构建了一种基于轴棱锥-透镜组生成环形抽运光的新方法。采用ZEMAX对抽运光进行了仿真分析, 并基于热效应分析进行了模式匹配计算, 通过实验成功得到了环形抽运光和环形空心激光输出, 并通过实验验证了输出光为1阶涡旋光。结果表明, 该方法能够生成光束大小可控的808nm抽运光, 其光斑半径可随轴棱锥锥顶与透镜焦平面的相对位置快速变化; 并且该抽运光能够使谐振腔长度为300μm的微片激光器输出稳定的1064nm 1阶拉盖尔-高斯涡旋空心光束。此研究结果对于微片激光器输出涡旋空心光束的实际方法的建立具有重要的指导意义。
激光器 涡旋空心光束 微片激光器 轴棱锥-透镜组 环形抽运光 lasers vortex hollow beam microchip laser axicon-lens group ring pump light
1 中国科学院空天信息创新研究院 半导体泵浦激光工程中心, 北京 100094
2 中国科学院大学 光电学院, 北京 100049
3 中国科学院软件研究所 天基综合信息系统重点实验室, 北京 100190
阐述了一种激光二极管叠阵以zigzag方式侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片放大器的模拟研究, 建模对Nd∶YAG晶体内泵浦光的吸收情况进行了深入的数值模拟与分析, 研究了晶体的Nd3+掺杂浓度对泵浦光分布均匀性的影响。研究表明, 采用多个方向泵浦和zigzag泵浦方式易于实现介质内泵浦光的均匀分布, 在晶体的Nd3+离子掺杂浓度为0.25at.%时, 仿真得到的泵浦光吸收分布为平顶型, 分布的均匀性均为0.0505。对侧面泵浦多边形薄片激光放大器的进一步研究提供了参考。
薄片激光器 激光二极管叠阵 侧面泵浦 泵浦分布 thin-disk laser laser diode array side-pumped pump light distribution
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了形成纯净的环形抽运光,以得到端面抽运固体激光器输出拉盖尔-高斯光束,采用轴棱锥系统整形方法(即将激光二极管输出的实心抽运光经过准直系统后,耦合进轴棱锥与聚焦镜组成整形系统,形成环形尺寸可变的区域空心光束)进行了理论分析和实验验证.基于几何光学的方法,对整形装置形成环形抽运光进行了理论分析及基于ZEMAX软件的数值模拟,最后实验验证了此方法的可行性;并在研究过程中,对一种环形抽运光中间暗斑区域不变的现象进行了研究.结果表明,在采用未镀膜的轴棱锥的情况下,该系统形成环形抽运光的效率达到64.5%.
激光器 环形抽运光 光束整形 轴棱锥 模式匹配 lasers annular pump light beam shaping axicon mode matching
1 东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
2 东北石油大学 黑龙江省高校校企共建测试计量技术与仪器仪表研发中心, 黑龙江 大庆 163318
原子磁力仪的灵敏度直接取决于抽运光对原子的极化率.分析了Cs原子气室中充入13 332.2 Pa He缓冲气体,两束抽运光频率分别锁定在Cs原子D1线F=4→F′=3和F=3→F′=4共振跃迁线时,基态和激发态各磁子能级上粒子数变化的动力学过程,发现在抽运光的持续作用下Cs原子基态F=3和F=4各磁子能级上的粒子被完全抽运至|F=4,mF=4>态,Cs原子极化率达到最大值.同时,实验结果证明双光束抽运有效提高了磁力仪响应特性曲线的信噪比,从而使原子磁力仪的灵敏度提高了34%.
双光束抽运 原子磁力仪 抽运光频率 原子气室 速率方程 two pump beams atomic magnetometer pump light frequency atomic vapor cell rate equation
1 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
2 总装备部西安军代局,陕西 西安 710032
为LDA侧面泵浦Nd∶YAG棒状固体激光器的优化设计、参数选取及后续试验提供了理论依据和参考,建立了环形侧面泵浦棒状介质泵浦光场分布数值计算模型，研究了LDA侧面泵浦固体Nd∶YAG激光器泵浦光场的分布特点。模拟分析了LDA的bar间距、玻璃管厚度、激光晶体半径等几个主要泵浦结构参数对泵浦光场分布的影响。通过对不同泵浦参数下泵浦光分布特性的数值计算，优化了LDA侧面泵浦固体激光器的泵浦结构参数，优化后的仿真结果表明：在泵浦距离为2 mm条件下，晶体直径为4 mm，玻璃管套筒厚度为1 mm，冷却水层厚度为1 mm时，泵浦光在晶体中心处强度相对值为40.8%，在晶体轴心附近分布比较均匀，且均匀分布区域相对较大。
激光二极管阵列(LDA) 侧面泵浦 泵浦光场分布 光场均匀性 laser diode array(LDA) side-pumped pump light distribution homogeneity of light field
国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南 长沙 410073
为了研究不同缠绕方式对于光纤包层抽运光吸收的影响，理论研究了圆形缠绕光纤和跑道型缠绕光纤包层光场传输特性。数值模拟了不同长度、纤芯包层比、吸收系数和弯曲半径时不同缠绕方式的光纤抽运光吸收情况。计算结果表明，弯直周期缠绕光纤对抽运光的吸收优于圆形缠绕光纤，全直光纤对抽运光的吸收最不好。同时结果表明，光纤的纤芯包层比和弯曲周期数目存在一个最优范围，使得弯直周期缠绕光纤对抽运光吸收最好。而且增加光纤总长、增大吸收系数、减小弯曲半径等方式均可以提高光纤包层抽运光的吸收。
光纤光学 光纤激光器 缠绕方式 抽运光吸收 光学学报
2014, 34(s1): s106008
1 东北石油大学电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
2 大庆师范学院物理与电气信息工程学院, 黑龙江 大庆 163712
全光铯（ Cs）原子磁力仪是一种高灵敏度弱磁检测装置，核心器件 Cs原子气室中通常充入适量的缓冲气体避免被极化原子扩散至器壁引起壁碰撞弛豫，同时缓冲气体压强值将影响抽运光的工作频率。介绍了全光 Cs原子磁力仪的工作原理，分析了 Cs原子气室中充入 1.333×104 Pa He缓冲气体时，抽运光工作频率对原子磁力仪灵敏度的影响，并采用速率方程计算了不同抽运光频率下的原子极化率。当抽运光频率锁定在 Cs原子 D1线 F =3 → F′ =4共振线，检测光频率锁定在 Cs原子 D2线 F =4 → F′ =5共振线时，原子磁力仪可达到最佳灵敏度。
光学器件 原子磁力仪 抽运光频率 原子气室 速率方程 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 042301
