2μm掺Tm^(3+)石英光纤激光器的泵浦效率分析和研究进展

以泵浦效率的分析为视角和线索,综述了2μm掺Tm3+石英光纤激光器研究历史和最新进展。通过对交叉驰豫、能量传递上转换、激发态吸收及基态吸收等过程的考察,详细分析了掺Tm3+石英光纤激光器三个不同吸收带的泵浦跃迁机制。从斯托克斯效率、斜率效率及泵浦结构的角度比较了三个泵浦波带的效率和优劣。指出3H6→3H4跃迁泵浦与LD良好的光谱匹配使其成为掺Tm3+石英光纤激光器最理想的泵浦方案。

Tm:Ho:YAG合作上转换速率理论研究

目的为求得Tm:Ho:YAG合作上转换速率与掺杂离子浓度关系的解析表达式,进而求解激光器速率方程,优化激光器设计。方法以转移受限上转换模型为基础,通过引入矩阵变换和速率方程分析,建立了Tm:Ho:YAG双掺激光系统合作上转换系数与掺杂离子浓度关系的数学表达式。与实验测量值进行了最小二乘拟合。结果得到了一种描述Tm-Ho合作上转换系数与掺杂浓度关系的解析表达式。结论转移受限模型更适用于较高掺杂浓度时的上转换系数计算。

基于啁啾光纤布拉格光栅的掺镱保偏锁模光纤激光研究

利用啁啾光纤布拉格光栅作为光谱滤波器和色散控制元件来控制掺镱保偏锁模光纤激光的光谱形状和腔内色散.实验装置采用线性腔设计,利用半导体饱和吸收镜作为锁模器件,实现掺镱保偏光纤激光器的被动锁模激光输出.当泵浦功率为52 mW时,获得了脉冲宽度为4.26ps,重复频率为15.7 MHz,平均功率为9.8mW的稳定锁模脉冲激光输出.输出激光中心波长为1 030nm,3dB谱宽为7.2nm,对应理想傅里叶变换极限脉宽约为150fs.

半导体激光端泵腔内倍频Nd:YVO_4/LBO连续波8W绿光激光器(英文)

利用两个半导体激光二极管 ,双端泵浦Nd∶YVO4 晶体 ,LBO采用I类非临界相位匹配、腔内倍频 在 2 8.9W的泵浦功率下 ,获得了 8W连续波 0 .5 32 μm绿光输出 ,其光—光转换效率为 2 7.7%

双端抽运Nd:YVO_4激光晶体的半解析热分析

通过对激光二极管双端抽运Nd∶YVO4晶体的分析 ,建立符合实际工作条件的热模型和边界条件 ,利用半解析热分析方法得出了激光晶体内部温度场和端面的热形变计算公式 ,并对影响温度场分布的各种因素进行了理论分析与计算。所得出的结论可以推广到其它激光晶体 ,为有效地解决激光晶体热效应问题提供了理论基础。

自聚焦透镜耦合Nd:YVO_4/LBO全固态绿光激光器

目的为减小传统透镜耦合系统给泵浦光束带来的热畸变,提高耦合效率,较好地实现抽运光与振荡光之间的模式匹配。方法利用自聚焦透镜端面抽运Nd:YVO4/LBO系统,LBO晶体采用了I类非临界相位匹配方式,分析了激光晶体热透镜效应对三镜V型折叠腔稳定性的影响。结果通过对端面抽运Nd:YVO4晶体工作特点的分析,得出了端面抽运方形激光晶体内部温度场的分布规律和热透镜焦距的表达式。结论抽运光功率为28.4 W时,获得了9.9 W的连续绿光输出,其光-光转换效率达34.9%。

双端抽运双Nd:YVO_4连续绿光激光器

为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率,设计并使用了双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器。通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵,分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响,设计了双端抽运双激光晶体折叠腔。在双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器系统中,LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式,当抽运光功率为26.56W时,获得了5.5 W的稳定连续绿光输出,其光-光转换效率为20.7%。结果同时表明,在谐振腔内插入双激光增益介质,不仅可以提高激光器的光-光转换效率,而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性。

二极管侧面抽运Nd:YAG 4波长同时输出激光

为了获得1 064 nm,1 319 nm,589 nm及660 nm 4波长激光同时输出,设计了双激光晶体同步声光调Q"T"型复合谐振腔。通过软件模拟与计算,筛选出理想的谐振腔参数,使2波长基频光在大泵浦电流范围内能稳定运转。以KTP晶体和LBO晶体为和频晶体和倍频晶体,在泵浦电流为17 A,重复频率为10 kHz时,获得了1 064 nm,1 319 nm,589 nm和660 nm 4波长激光输出,最高平均功率分别为150 mW,80 mW,2.3 W和1.7 W,同时测得589 nm激光和660 nm激光的脉冲宽度分别为110 ns和130 ns。结果表明:使用热稳"T"型复合腔,可以获得4波长激光同时稳定输出。

LD侧泵Nd:YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器

报道了LD侧面泵浦Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660 nm连续红光激光器。泵浦组件(呈三角形等间距分布)由9个20 W的激光二极管组成,最大泵浦功率为180 W。通过对谐振腔参数进行优化设计,用LD连续抽运3 mm×65 mm Nd∶YAG激光棒时,获得了波长为1 319 nm的基频光振荡。利用S-KTP II类临界相位匹配腔内倍频技术,当泵浦电流为22 A时,获得了6.8 W的连续红光激光输出,光-光转换效率为4.3%。

宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器

介绍了一种全正色散宽光谱被动锁模掺镱光纤激光器,利用非线性偏振旋转技术实现全正色散掺镱光纤激光器的被动锁模.当泵浦功率输出为500mW时,激光脉冲输出功率大于139mW,重复频率约为28.1MHz,脉冲宽度为3.8ps.为了进一步研究全正色散光纤激光器的宽光谱输出特性,在腔内熔接50m单模光纤,同时去除双折射滤波片,在泵浦功率为500mW时,观察到稳定锁模单脉冲耗散孤子,光谱范围为1 005~1 140nm,输出激光脉冲最大平均功率为90mW,重复频率为3.58MHz,脉冲宽度为519ps.

二极管侧面抽运Nd:YAG/KTP腔内倍频百瓦级绿光激光器

为了获得百瓦级激光二极管侧面泵浦绿光激光器,设计了双棒串接、双声光调Q的Z型谐振腔结构。依据光束传输矩阵,通过软件模拟并计算了激光晶体内基模半径随屈光度的变化以及倍频晶体附近腔内光场在子午面和弧矢面内的分布情况,筛选出理想的谐振腔参数。在总泵浦功率1 080 W,声光调Q重复频率为10 kH z时,获得532 nm绿光最大平均输出功率为174.1 W,脉冲宽度为160 ns,光-光转换效率为16.1%,光束质量因子M2x=9.63,M2y=9.78。实验结果表明,使用双棒串接、双声光调制Z型腔结构,可以获得百瓦级高功率高光束质量532 nm绿光输出。

宽带可调谐单频窄线宽光纤激光器

设计出一种集可调谐带通滤波器、高精度环形滤波器和光纤环形镜于一体的全光纤复合腔结构可调谐单频窄线宽光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为抽运源,掺镱光纤在谐振腔内分别作为增益介质和可饱和吸收体,成功实现波长为1030～1090 nm稳定的宽谱可调谐单频窄线宽激光输出。当抽运光的抽运功率为300 mW时,在波长为1070 nm处得到的输出功率最大,为18.5 mW,斜率效率达到7.95%,持续1 h内没有出现跳模现象,功率不稳定性小于1%;当抽运功率为200 mW时,利用延迟自外差法测量线宽,得到波长调谐范围内的平均线宽为8.7 kHz,弛豫振荡频率为64 kHz。

基于轨道角动量交换实现巨克尔非线性效应调控

拉盖尔高斯旋转腔系统是获得光力学诱导透明(OMIT)效应的一种特殊装置,进一步提出在该腔中利用非线性耦合和轨道角动量(OAM)交换实现三阶克尔非线性效应的调控。利用系统的哈密顿模型可以得到克尔非线性解析表达式,经过数值模拟研究发现,当系统被调节到OMIT窗口附近时,携带OAM的光场会经历极小的吸收和强烈的色散,从而导致巨克尔非线性效应的产生。与传统的电磁诱导透明(EIT)和OMIT相比,该系统可以通过OAM和其他参数实现巨克尔非线性的调控。不仅如此,轨道角量子数还可以被用于控制光传播的群速度、实现快光和慢光效应。

基于环形器的线形腔可控掺镱自扫光纤激光器

展示了一种基于环形器的线形腔可控掺镱自扫光纤激光器,腔两端的反射光在掺镱光纤内形成驻波场,产生空间烧孔效应,进而诱导形成动态光栅,产生自扫效应。当泵浦功率达到22.5 mW时,获得了正向自扫效应,当泵浦功率为48.8 mW时,获得的最大自扫范围约为6 nm(1065.4217~1071.4225 nm)。在整个实验过程中,获得的扫描速度为0.56~8.83 nm/s,平均脉冲重复频率为12.08~115.20 kHz。当泵浦功率为161.3 mW时,获得的最大光学信噪比为53.18 dB。实验中,在环形器内引入一个机械式可调谐光衰减器,通过改变腔内损耗,简单有效地对自扫范围和自扫速度等自扫特性进行了调控,并将自扫范围扩大为10.83 nm。