光抽运中红外气体激光器

光抽运中红外气体激光器可以实现高光束质量、高能中红外激光输出,具有高量子效率、气体介质易于流动散热、可定标放大以及结构紧凑等特点,表现出巨大的发展潜力。概述了光抽运中红外气体激光器基本原理,回顾了其发展历史,分析总结了其发展的重点、难点所在,并预测了未来的发展趋势。

采用4.8μm中红外量子级联激光器的痕量一氧化碳气体检测仪

一氧化碳是一种无色、无味、有毒、易燃的危险气体,且低浓度的该气体可以使人中毒、窒息、危及生命。因此研制一种能够检测一氧化碳气体浓度的检测仪意义重大,尤其在环境复杂(湿度和粉尘浓度都很大)的矿井下。本文所述的是一种紧凑型检测仪器,其能够灵敏、快速、连续地监测环境空气中痕量一氧化碳气体浓度。该仪器采用激发波长为4.8μm的中红外量子级联激光器(QCL)和红外碲镉汞探测器的最新半导体技术,结合中红外光程长度为76m的多次反射herriott吸收气室,可以在4s的采样时间内实现40nmol·mol-1气体检测灵敏度。同时,该仪器利用差分吸收光谱检测原理,设计了双光路双通道空间光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性,有效地提高了仪器浓度检测下限。实验表明,该仪器通过所集成的气体浓度反演算法,能够在无需校准的情况下,可以用于环境监测中的实地痕量气体测量,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的QCL来测量其他气体。

高功率中红外3.8μm激光器

采用1.06μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂(PPMgLN)晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1%,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。

光泵浦远红外气体激光器的研究发展

远红外激光具有穿透性强、光子能量低、带宽宽、通信传输容量大等优点,在公共安全、环境探测、生物医学、天文观测、军事以及通信等方面得到了广泛应用。在介绍了远红外波段激光器发展的基础之上,对产生远红外激光的各种方式进行了对比分析和总结,讨论了光泵浦远红外气体激光器的技术优势,并针对近年来远红外激光工作介质及其新谱线进行了归纳。通过对连续和脉冲光泵浦远红外气体激光器发展的回顾,结合该领域的一些重点研究方向,给出了未来光泵浦远红外气体激光器的研究趋势。

中红外固体激光器研究进展

本文介绍了中红外固体激光器中新型的Fe^2＋∶Zn Se激光器和基于Mg O∶PPLN、Zn Ge P2晶体的光参量振荡器的发展现状,讨论了它们在发展过程中遇到的技术难题,探讨了中红外固体激光器的未来发展方向。波长为3~5μm的中红外固体激光器具有效率高、体积小和重量轻等优点,在工业、医疗、军事等方面具有重要应用价值,研制大尺寸、高质量中红外激光晶体和输出波长更长的红外高功率激光泵浦源已成为中红外固体激光器未来发展方向之一。

宽调谐中红外飞秒及窄带长脉冲激光器件的研制和集成

中红外飞秒光参量放大器(OPA)是重要的红外飞秒激光源,笔者在此领域发展了一系列创新技术,以实现装置高效、稳定、紧凑的目标,成功地将100 fs 的中红外飞秒激光在2.0～4.5μm宽波长范围内可调谐。基于 OPA 输出,研制了产生窄带长脉冲激光的时间望远镜。其集成化器件可输出时间同步的可调谐长短脉冲激光,在一个系统上集成了波长可调谐,高光谱(-0.1 nm)分辨率和高时间(-100 fs)分辨率等三种独特的功能。

用于光电对抗的高重频中红外激光器综述

高重频中红外激光器在光电对抗及其它领域具有重要的应用价值,其输出的激光波长覆盖了3μm~5μm,主要包括直接抽运式高重频中红外固体激光器、高重频中红外光纤激光器和高重频中红外光学参量振荡器3种类型。介绍了产生高重频中红外激光的主要技术方案,并讨论了上述3种类型激光器的相关进展状况。最后,对各种技术所存在的问题和未来的发展方向进行了分析与展望。

高功率高重频中红外激光器

为了获得高功率高重频中红外激光输出,采用LD侧面泵浦技术和高重频调Q技术,获得高功率高重频窄脉宽1064 nm激光输出。通过1064 nm泵浦KTP产生高峰值功率2100 nm激光输出,并抽运ZGP晶体获得12 m J的4200 nm中红外激光输出。通过1064 nm分别泵浦PPLT和PPLN获得8. 3 W的2100 nm激光输出和5. 6 W的3900nm激光输出。试验结果表明:通过高重频调Q技术和LD侧面泵浦技术,可以实现高重频窄脉宽1064 nm激光输出,泵浦非线性晶体可以获得高功率高重频中红外激光输出。

用于3～5μm中红外固体激光器的光学薄膜

文章介绍了一种3-5μm中红外固体激光器所用光学薄膜的制备过程，重点说明如何进行膜系设计、工艺实验等，研究的目的是最终使中红外激光器光参量振荡器中输入镜和输出镜的指标达到用户要求。

基于中红外量子级联激光器的痕量CO检测仪研制

为了提高一氧化碳(CO)气体浓度的检测下限和灵敏度,研制了一种痕量CO检测仪。该检测仪采用激发波长为4.8μm的中红外量子级联激光器(QCL),结合中红外光程长度为76 m的多次反射herriott吸收气室,有效地提高了CO气体浓度检测下限和灵敏度。同时,利用差分双光路空间光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性。实验表明,该检测仪能够灵敏、快速和连续地检测环境空气中痕量CO气体浓度,在4 s的采样时间内达到了40 nmol/mol气体检测灵敏度,也可通过替换在不同波长下运行的QCL测量其它气体。

基于半导体激光器的光声光谱气体检测及其进展

介绍了半导体光声光谱气体检测的基本工作原理和相关技术,阐述了半导体激光光源特别是中红外半导体激光器的研究进展及其与光声光谱方法结合的应用现状,讨论了声信号的常用检测方法与改进方案,并展望了发展和应用的新方向。

利用51微米激光器测量中红外光波导损耗(英文)

一种新型的采用AlGaAs材料设计制成的光波导显示了其在中红外激光器方面的应用。波导部分包含在两个GaAs的包层之间,两个包层的掺杂材料限制光场在波导中传播并且降低损耗。三个不同长度的波导经过切入式测量得到它们的内部传播损耗为1 5dB/cm和耦合损耗为9dB。所采用的中红外激光器的波长是5 1μm,输出功率在45毫瓦以上。从光波导输出的光功率只有几个毫瓦。

一体化的小型腔式光泵NH_3分子远红外激光器

研制了包括泵浦源在内的一体化小型腔式光泵ＮＨ３远红外激光器，实验测量了输出功率、工作气体压强、腔体长度与腔体耦合条件之间的优化规律：发现了小型腔式光泵远红外激光器中普遍存在的特别宽带的激光辐射现象，这将是解决远红外激光频率大范围连续可调谐的一个新途径．

高效率中红外可调谐激光器

中红外波段光在大气环境监测、医学、特殊环境远距离监控以及光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值。产生中红外激光主要有以下技术途径：气体激光器、化学激光器、二极管激光器、稀土掺杂固体激光器、光纤激光器和光参量振荡器（OPO）等。基于OPO技术的可调谐中红外固体激光器由于其具有波长调谐范围宽（2～12μm）、转换效率高、结构紧凑、重量轻、维护简单等特点。

多波长高效率中红外激光器研制

3～5μm波段的中红外激光具有广泛的应用背景，目前中红外固体激光器已实现了满足一定应用需求的功率输出。基于频率变换的光参量振荡器（OPO）由于其波长调谐范围宽、转换效率高等优点而备受关注。设计了一种新型光参量振荡器，将1．064um的泵浦光子转换成3个中红外光子，获得了多波长中红外激光输出的同时提高了中红外激光的转换效率。

面向脉冲量子级联激光器气体检测的锁相放大器

为了在基于脉冲式中红外量子级联激光器的气体检测系统中,精确提取窄脉冲传感信号的幅度,设计并实现了一种微秒级窄脉冲锁相放大器.根据微秒级窄脉冲的特点,窄脉冲信号经过窄带通滤波电路,得到基频正弦波信号,再经过主放大、移相、相敏检波电路,得到与脉冲幅值有关的直流信号.利用信号发生器产生的幅度、频率、相位可调的窄脉冲待测信号,对锁相放大器进行功能验证实验.结果表明,锁相放大器输出直流信号与输入信号的幅度呈良好的线性关系,线性拟合度约为98.043%;信号幅值的相对测量误差不超过3%;在1 h的测试时间内,信号波动范围在1‰以内.利用配备的不同浓度的一氧化碳样品及研制的锁相放大器,开展了一氧化碳气体检测实验.在0~180 ppm范围内,随着一氧化碳浓度的增加,锁相放大器的输出电压值与一氧化碳浓度呈现良好的e指数关系.根据A11an方差预测的系统检测下限为0.4123ppm.与商用锁相放大器相比,该放大器具有体积小、成本低、易于集成等特点,在基于脉冲式中红外量子级联激光器的气体检测中具有较好的应用前景.

中红外量子级联激光气体检测系统

为了满足基于室温连续量子级联激光器(QCL)的中红外气体检测系统的需求,研制了板级量子级联激光器的驱动电路以及谐波锁相放大电路。通过信号发生电路产生高精度的直流偏置信号、低频锯齿波扫描信号和高频正弦波调制信号,控制激光器的工作电流,进而扫描/调制激光器的输出波长;为了探测痕量气体吸收光谱的二次谐波信号,并获得较高的信噪比,研制了锁相放大电路,主要包括倍频电路、正交转换电路和数据转换电路;为了提高系统的稳定性和可靠性,研制了高稳定性的线性供电电路以及保护电路.采用中科院半导体所研制的波长为4.76μm的QCL作为光源,开展了电学系统的功能验证实验以及气体检测实验.实验结果表明:QCL驱动电路线性度为0.006 3%,长期电流稳定度为5.0×10^(-5),QCL光强稳定度为5.07×10^(-4);锁相放大器系统具有较高的稳定性和较低的误差,一次谐波的最大误差在2.4%以内,二次谐波的最大误差在5.5%以内.通过动态配气方式开展了低浓度一氧化碳(CO)气体检测实验,在0~100×10^(-6)范围内,二次谐波信号的幅值与CO气体浓度具有较高的线性度(拟合优度>0.99),表明所研制的电学系统具有良好的稳定性和可靠性,为中红外CO气体的检测提供了安全可靠的保障.

中波红外激光技术最新进展

3～5μm中红外波段激光源是近年来备受国内外关注的研究热点,本文综合评述了产生中红外波段激光的5种主要方法(CO2激光倍频技术、泛频CO激光技术、光学参量振荡器、氟化氘激光器、Fe2+∶ZnSe固体激光技术)的国内外发展现状,总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题,指出了该技术的未来发展趋势。

中红外高能量输出复合腔抽运光参量振荡器(英文)

报道了采用复合腔技术研究Nd∶YAG激光抽运LiNbO3晶体光参量振荡器(OPO)的实验研究结果。得到OPO输出单脉冲平均能量56.4mJ,闲频光(3097nm)脉冲平均能量22.8mJ,脉宽8ns,抽运光转换成参量光输出效率46%(重频1Hz^10Hz)。测得角度调谐的波长范围是:信频光1479nm^1621nm,闲频光3097nm^3793nm。

用于远程气体探测的双波长中红外激光器(特邀)

为了实现远程气体探测,基于由超晶格材料构成的光参量振荡器,研制了一台双波长输出的中红外激光器。该光参量振荡器通过种子注入的方式,实现了纳秒级窄线宽的中红外脉冲激光输出,重复频率为500 Hz,单脉冲能量超过1 mJ,并能够对准2.6~4.0μm波长范围内的NO、NO_(2)和SO_(2)的吸收峰。通过气体动态排放实验,在远程气体探测实验中对该激光器进行了验证。