主动调Q Nd:YVO4/KTP双波长同步脉冲拉曼激光器

实现了以a切Nd:YVO4晶体为自拉曼介质,以KTP晶体为另一种拉曼介质的二极管泵浦声光调Q双波长同步振荡拉曼激光器的高效运转,获得了1096 nm和1176 nm激光的同步脉冲输出,分别对应KTP晶体的267 cm−1频移和YVO4晶体的890 cm−1位移的一阶斯托克斯光,脉冲重复频率为10、20和30 kHz。当入射泵浦功率为9.16 W,PRF为30 kHz时,由1096和1176 nm光源组成的拉曼激光平均输出最高为1.26 W,其中含1096 nm激光1.05 W,1176 nm激光0.21 W。

LD端面泵浦Nd:LiGd(MoO_4)_2晶体的主动调Q脉冲激光特性

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体,测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性。实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔,其输出镜的耦合透过率为2%。在连续运转条件下,a切和c切晶体的最大输出功率分别为733,550mW,对应的光光转换效率分别为11.3%和6.7%。在声光调Q脉冲运转条件下,a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180,135mW,对应的光光转换效率分别为2.8%和1.7%。当重复频率为10kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果,即:最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体,分别为15.8J和85 W;最小的脉冲宽度来自c切晶体,为153ns。实验结果还显示,不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长,a切晶体为1 061nm,c切晶体为1 068nm,这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用。

主动调Q掺铥双包层光纤激光器

利用790 nm半导体激光器作为泵浦源、声光调制器作为Q开关,将4 m长掺铥双包层D型光纤作为增益光纤,在入纤功率9.17 W、调制频率50 kHz时,获得激光器最大输出功率为1.26 W.调制频率为30 kHz时,获得单脉冲能量40μJ的脉冲激光.激光器在30～50 kHz工作时可以获得稳定的脉冲输出.讨论了在阈值入纤功率附近形成1/2、1/3调制频率脉冲及在较大泵浦功率时形成多脉冲的原因.

Nd:YVO_4与Nd:YAG主动调Q脉冲参数模拟

利用调Q速率方程,确定了最优输出耦合反射率,最大脉冲能量,最大峰值功率和脉冲宽度与无量纲变量z的关系,并分析了谐振腔往返损耗、谐振腔增益和反转衰减因子分别对Nd:YVO4与Nd:YAG调Q脉冲参数的影响。结果表明:最优输出耦合反射率和脉冲宽度随谐振腔往返损耗的增大而减小,最大脉冲能量和最大峰值功率受反转衰减因子的影响很大,并随反转衰减因子的增大而减小。通过确定z值可以将调Q脉冲参数具体化。

角锥棱镜腔主动调Q绿光固体激光器的研究

为了保证激光器在高重复频率运转时的输出能量不下降,采用角锥棱镜作为主动调Q激光器的全反射镜,利用其退偏特性和腔外双通倍频技术,在重复频率为25Hz时,532nm绿光的输出能量比1Hz时上升约6.9%,可满足水下激光主动成像系统对激光光源的要求。

主动调Q腔内和频拉曼激光器的数值模拟

推导了LD泵浦主动调Q腔内和频拉曼激光器的归一化速率方程组,由实际的实验参数确定了方程组中七个综合参量的合理取值范围,然后用数值模拟的方法得到各个综合参量的大小对于和频光的脉冲峰值功率、单脉冲能量和脉冲宽度的影响,分析发现归一化和频因子F和归一化拉曼增益系数M之间能够相互匹配,通过数值拟合得到F和M在不同归一化反转粒子数密度N下的匹配方程,由此得出F和M的匹配值呈线性关系,应用此线性方程可以指导实验中参数的优化,使激光器获得更大的和频转换效率。最后利用拟合的结论对报道的实验进行计算和分析并给出优化措施。

全光纤电光主动调Q激光器

利用Mach-Zehnder(M-Z)结构的尾纤型铌酸锂(LiNbO_3)电光强度调制器作为主动调Q开关元件,采用974 nm半导体激光器作为泵浦源,峰值吸收系数为110 dB/m的掺杂铒光纤作为增益介质,实现了1550 nm波长的全光纤主动调Q激光器。通过电光强度调制器对腔内损耗进行了周期性调制,实现Q开关作用,获得了稳定的调Q脉冲输出.通过改变泵浦功率和调制频率研究了脉冲宽度和峰值功率的变化规律,调制频率在50 Hz^88 kHz内调整时可以得到稳定输出脉冲。调制频率为1 kHz时获得最窄脉冲宽度246 ns,峰值功率近5 W.

主动调Q全光纤激光器的发展评述

调Q全光纤激光器相比非全光纤激光器具有效率高、结构紧凑和携带方便等潜在优点，并且主动Q开关的重复频率稳定、易于控制，所以全光纤化和主动Q开关的完美结合将引发调Q光纤激光器质的飞跃。在调Q全光纤激光器的发展历程中，布喇格光栅的出现是调Q全光纤激光器发展的重要一步，Q开关的光纤化更是关键的环节。目前，已光纤化的主被动Q开关均很常见，但主动光纤型Q开关技术并不成熟，或许将传统工艺上比较成熟的声光或电光Q开关光纤化是解决该问题的可行途径。

LD侧面泵浦主动调Q Nd:YAG/YVO_4内腔式拉曼激光器

以半导体侧面泵浦Nd:YAG作为1 064 nm基频激光源,长度40 mm的a切YVO_4作为拉曼晶体,采用声光调Q,获得了高效的1 176 nm拉曼激光输出。当脉冲重复率为10 k Hz、15 k Hz和20 k Hz时,测量了拉曼光输出功率和脉冲宽度随抽运功率的变化。在117.7W的输入泵浦功率和15 k Hz的脉冲重复率下,获得了6.98 W的1 176 nm激光输出,而从LD到拉曼光的光-光转换效率为5.93%。

主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO_4拉曼激光器

研究了激光二极管(LD)端面抽运的主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器的激光特性,测量了不同抽运功率和脉冲重复频率条件下的平均输出功率和脉冲宽度。当注入的抽运功率为7.44 W,脉冲重复频率为20 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大平均输出功率为1.3 W,对应的光-光转换效率为17.4%;当注入抽运功率为6.8 W,脉冲重复频率为15 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大单脉冲能量为74.4μJ。与Nd∶GdVO4自拉曼激光器进行实验比较和分析,实验结果表明主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器可以获得比Nd∶GdVO4自拉曼激光器更高的平均输出功率和转换效率。

激光二极管抽运主动调Q Nd∶GdVO_4自受激拉曼激光器

采用激光二极管(LD)抽运、主动调Q的方式,利用c向切割的Nd∶GdVO4晶体的自受激拉曼散射(self-SRS)效应,实现了结构紧凑、高效的脉冲拉曼激光器。在输入功率为1.8W,主动调Q10kHz时,自受激拉曼激光器产生了稳定的1176nm的斯托克斯(Stokes)脉冲光,斯托克斯光的单脉冲能量为10μJ,脉冲宽度为19ns。此时,自受激拉曼散射的阈值仅为510mW,斯托克斯光的转换效率为5.6%。实验结果表明,有效的自受激拉曼变频可以通过一个c向切割的Nd∶GdVO4晶体,采用主动调Q的方式来实现。

主动调Q掺镱光纤激光器中放大自发辐射影响的研究

实验研究了主动调Q掺镱光纤激光器(YDFL)中放大自发辐射(ASE)对调Q脉冲形成和演化的影响。结果表明,尾纤型声光调制器(AOM)打开过快和掺镜光纤(YDF)增益瞬态特性间的综合相互作用结果,使得注入至腔内的初始宽带ASE形成功率波动,并在腔内循环放大,导致输出脉冲呈多峰结构;而注入的宽带ASE因功率过高会导致YDF的增益自饱和效应,制约高增益的获取,使激光器难以获得调Q激光脉冲,输出脉冲主要为调Q的ASE脉冲;通过引入光纤布拉格光栅(FBG),可以有效抑制YDF中因ASE产生的增益饱和效应,YDF工作在高增益状态,有利于获得低阈值、窄脉宽和高峰值功率的调Q激光脉冲。引入FBG后,在160 mW抽运时,实验测得的调Q激光脉冲峰值功率和脉宽分别为40.7 W和30 ns。

掺Yb^3＋全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb^(3+)增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。

主动调Q内腔式Nd…YAG/m-LaVO_4拉曼激光器

实验研究了具有单斜独居石结构的钒酸镧(m-LaVO_4)晶体的室温拉曼光谱,报道了基于m-LaVO_4晶体作为拉曼增益介质的主动调Q内腔式脉冲拉曼激光器。受激拉曼变频实验以波长为808nm的光纤耦合半导体激光器(LD)作为抽运激发光源,Nd…YAG晶体为产生基频激光的增益介质,融石英声光调Q器为主动调Q元件,采用紧凑的法布里-珀罗两镜平凹谐振腔可有效地产生波长为1170.9nm的一阶斯托克斯脉冲激光。当注入抽运功率为6.51W,脉冲重复频率为30kHz时,实验产生的一阶斯托克斯脉冲激光的最高平均功率为767mW,相应的脉冲宽度为13.8ns,单脉冲能量为25.6μJ,峰值功率为1.85kW。

近衍射极限输出的大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器

利用激光器实现高光束质量、高峰值功率输出是近年来的研究热点。采用芯层与包层折射率匹配的方法,同时利用模式竞争的选模特性,通过模拟晶体波导芯层各阶模的相对增益,计算出在腔内不同饱和光强下芯层的截止尺寸,制备了大芯径尺寸晶体波导,试验研究了大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器输出特性。采用芯径尺寸为320μm×400μm的1.0%(原子百分数)Yb:YAG,包层尺寸为7 mm×30 mm的0.5%(原子百分数)Er:YAG,长度为77 mm的单包层矩形晶体波导,平凹腔电光调Q,获得脉冲能量1.29 mJ@10 kHz,脉冲宽度10 ns,光束质量M^(2)=1.15×1.10的输出。试验证明大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器可获得近衍射极限高峰值功率脉冲输出。

激光二极管泵浦的瓦级主动调Q翠绿宝石激光器

报道了连续红光激光二极管(LD)泵浦的主动调Q翠绿宝石激光器。利用β相偏硼酸钡晶体(BBO)制成的普克尔盒作为主动调Q开关,在V型腔中实现了平均功率为1.16 W的755 nm激光输出,对应的重复频率为10 kHz,脉冲宽度为961 ns,单脉冲能量为116μJ;通过在腔内插入双折射滤光片(BRF),实现了728~793 nm的波长调谐,并进一步研究了不同重复频率下的脉冲特性。此外,采用腔倒空技术,成功将脉冲宽度压窄至10 ns,对应的中心波长为767 nm,峰值功率超过3 kW。

2μm可调谐全光纤脉冲激光器

本文采用光纤尾纤型马赫曾德型(MZ)结构的周期性铌酸锂(LiNbO 3)电光强度调制器进行主动调Q,设计了在环形腔结构中加入可调谐滤波器,实现了波长在1882 nm~1992 nm可调谐脉冲激光的稳定输出。调节施加在调制器上的信号频率,产生了激光器重复频率在15~70 kHz可调的脉冲激光。在重复频率为15 kHz时,泵浦功率为1 W时,获得最大单脉冲能量6.4μJ,峰值功率5.1 W。本研究具有全光纤化,波长大范围可调等优势,有助于进一步探索调Q脉冲激光的可调谐范围及其潜在应用。

Nd∶YLiF_4晶体的声光调Q脉冲激光特性研究

在激光二极管端面泵浦的情况下,采用耦合透过率为10%的输出镜,研究了Nd∶YLiF4晶体的声光调Q脉冲激光特性。当重复频率为10kHz,泵浦功率为5.94W时,获得了540mW的最大平均输出功率,光光转换效率和斜效率分别为9.09%和10.7%。当重复频率为1kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果:最高峰值功率为49.2kW,最大单脉冲能量为295μJ,最小脉宽为6ns。

被动调Q激光器优化的研究

被动调Q激光器以其结构简单、紧凑而获得了广泛的应用。为优化其性能参数,在总结近些年被动调Q基本理论基础上,对于具有能量上转换(Energy-transfer upconversion)的激光工作物质构成的被动调Q激光器,提出了可以将能量上转换引起的损耗归到线性损耗中进行优化设计的方法,并给出了输出镜的反射率和饱和吸收体的小信号透过率两者优化选择的直接关系图。根据被动调Q激光器的特有参数α,在总结提高调Q峰值功率的方法基础上,得出当α接近无穷大时,从被动调Q过渡到主动调Q,实现了被动调Q和主动调Q理论的统一。

调Q双包层光纤激光器研究新进展

综述了近几年来在高能量输出(毫焦)、高重复频率(千赫兹)、纳秒级脉冲输出的调Q光纤双包层光纤激光器研究的最新进展,包括饱和吸收体和受激布里渊散射被动调Q、声光和电光主动调Q等,并分析各自的特点。