高功率掺钕钒酸钇参量克尔透镜锁模振荡器(特邀)

全固态被动锁模振荡器具有脉冲能量高、稳定性好的特点,研究了高功率掺钕钒酸钇(neodymium doped yttrium vanadate,Nd:YVO_(4))参量克尔透镜锁模振荡器。该振荡器中的参量克尔效应来自于光在三硼酸锂(lithium triborate,LBO)中产生的级联二阶非线性效应。结果表明,参量克尔透镜锁模振荡器能够实现自启,获得了输出的总平均功率为20 W、重复频率为79.3 MHz、脉冲宽度为22 ps的激光。

紧凑型像散补偿的克尔透镜锁模腔

对紧凑型克尔透镜锁模腔的特性进行理论研究 .运用 ABCD定律得到优化的折叠角 ,从而保证晶体中的光束为高斯基模 .建立含克尔介质在内的三镜腔的光线矩阵 ,以此计算 CW和 KL M运转状态下腔的稳定性条件、腔内某些位置的光束半径 ,以及输出镜处的克尔强度与内腔等效距离的关系 .计算结果表明 ,当激光器工作于稳定区的远端边缘时 。

高功率克尔透镜锁模掺镱全固态激光器研究进展(特邀)

高功率、窄脉宽的超快激光在基础科学研究、精密制造和生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。在众多飞秒光源中,激光二极管泵浦的掺镱全固态飞秒激光器具有输出特性优异、结构紧凑、简单可靠、成本低廉等优点,成为超快激光领域的研究热点之一。特别是克尔透镜锁模的掺镱全固态飞秒激光器,有望兼备同时输出百瓦级平均功率、百飞秒级脉冲宽度的能力。本文总结了近年来克尔透镜锁模掺镱块材料全固态激光器在高功率窄脉冲输出方面的研究成果,并对实现百瓦级平均功率、十微焦级脉冲能量和高功率GHz重复频率运转给出了展望和方案设想。

GHz重复频率亚百飞秒克尔透镜锁模Yb:CaYAlO_(4)激光器

GHz重复频率飞秒激光具有高单纵模功率和高采样速率等优点,在科学前沿和工业加工等领域具有重要的应用价值.受限于锁模原理和泵浦源的可用功率,GHz重复频率克尔透镜锁模激光器的平均输出功率通常仅为数十到百毫瓦量级,限制了其直接应用.基于此,本文报道了利用高功率单模光纤激光器泵浦的GHz重复频率高功率克尔透镜锁模飞秒激光器.通过合理的腔模设计,构建了四镜环形腔结构,使晶体中激光模式可以和整形后的泵浦光形成良好匹配,以利于软孔克尔透镜锁模的实现.在8 W的泵浦功率下,首次在Yb:CaYAlO_(4)激光器中实现了GHz重复频率的亚百飞秒高功率锁模运转,平均输出功率为2.1 W,重复频率为1.8 GHz,脉冲宽度为88 fs,对应峰值功率大于10 kW.该实验结果表明Yb:CaYAlO_(4)晶体具有产生GHz重复频率高功率飞秒激光的潜力,高功率短脉宽GHz飞秒激光器可为光学频率梳和微加工等领域提供优质光源.

GHz瓦级全固态克尔透镜锁模Yb:CYA飞秒激光器(特邀)

掺镱氯酸钆钙(Yb:CaYAlO_(4),简称Yb:CYA)晶体具有生长容易、增益曲线宽广平坦以及比热容高和导热性好等优点,是产生飞秒超短脉冲的优异介质晶体。本文介绍了一种基于Yb:CYA晶体的全固态克尔透镜锁模GHz飞秒振荡器,采用功率为8 W的980 nm光纤激光作为泵浦源,腔型为四镜环形腔结构,Yb:CYA晶体厚度为3 mm。该振荡器能够产生中心波长1051 nm、平均输出功率1.7 W的GHz飞秒脉冲,脉冲宽度为207 fs。基于Yb:CYA晶体的振荡器实现了GHz重频瓦级飞秒脉冲输出,为进一步基于此振荡器实现高重频飞秒光学频率梳打下了坚实基础。

2.4μm波段全正色散飞秒克尔透镜锁模激光器(特邀)

2μm波段的飞秒激光光源在高分辨分子光谱学、中红外光学频率梳产生和超宽光谱的中红外光源产生等方面都具有重要的应用价值。Cr:ZnS/ZnSe具有很宽的发射峰,使其成为该波段产生宽光谱短脉冲中红外飞秒激光的重要材料。全正色散锁模的飞秒激光由于更容易实现较短的脉冲宽度与较高的峰值功率而受到青睐。文中在Cr:ZnS上实现全正色散条件下的克尔透镜锁模运转。在5.1 W的泵浦功率下实现波长覆盖范围2.0~2.7μm,平均功率660 m W,脉冲宽度37 fs的稳定锁模脉冲输出,这是首次在Cr:ZnS中实现全正色散锁模运转的固体激光器。Cr:ZnS全正色散锁模的飞秒激光器在高分辨分子光谱学、宽光谱中红外光光源产生等方面具有广阔的应用前景。

克尔透镜锁模超短脉冲的时空往返模型

本文解决了由克尔透镜锁模的飞秒脉冲固体激光的时空模型中脉冲和波束形状的相互关系。根据随时间变化的脉冲的形状和KLM飞秒脉冲激光对于谐振腔中的空间光束参数建立了时空往返模型。

克尔透镜锁模固体激光器在半导体吸收中产生亚10fs脉冲理论研究

介绍了连续波克尔透镜锁模固体激光器在半导体饱和吸收体中产生超短脉冲的结果。在考虑吸收体-脉冲相干相互作用的理论框架里解释了超短脉冲的产生。根据耦合广义Landau-Ginzburg方程和Bloch方程对相干吸收体构造了解析模型。研究发现,当KLM不存在时半导体吸收体会产生非2π-双曲正割脉冲的自感应透明,KLM存在时则产生超短2π-双曲正割脉冲,KLM的出现会消除掉吸收体的最小调制度的限制。

绿光泵浦的克尔透镜锁模翠绿宝石激光器

翠绿宝石激光器在医疗美容等领域发挥着重要的作用,其通常采用红光二极管(LD)激光器作为泵浦源,可以获得较高的转化效率,但红光LD激光器的光束质量较差,不适合直接作为克尔透镜锁模激光器的泵浦源,商用的绿光激光器以其优异的光束质量成为了克尔透镜锁模翠绿宝石激光器的首选泵浦源。报道了一种绿光泵浦的克尔透镜锁模翠绿宝石激光器。实验采用商用532 nm全固态绿光激光器作为翠绿宝石激光器的泵浦源,当泵浦光功率为10 W时,实现了稳定的锁模脉冲输出,重复频率为92 MHz,平均功率为369 mW,脉冲宽度为86 fs,中心波长为749 nm,光谱半峰全宽为6.3 nm。

激光二极管抽运的克尔透镜锁模Yb∶YAG激光器

为了实现激光二极管抽运的Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转,采用波长在930nm的激光二极管单向抽运Yb∶YAG晶体,利用五镜谐振腔,在腔内没有插入硬光阑的情况下,实现了Yb∶YAG晶体的稳定克尔透镜锁模运转,得到输出功率为20mW的稳定锁模脉冲,其中心波长在1038nm,重复频率为94MHz,谱线半宽度大于9nm,理论上可以支持124fs的锁模脉冲。

激光晶体角色散对克尔透镜锁模激光器二阶、三阶色散的影响

对常规的带有棱镜对色散补偿的四镜腔固体克尔透镜锁模激光器 ,现有文献只考虑晶体的材料色散而忽略了晶体的斜入射所带来的角色散 .首次给出了由于在晶体处的斜入射 ,不同波长的光线在该激光谐振腔中的振荡回路 .给出了考虑晶体处的斜入射后二阶、三阶色散的解析表达式 .并计算了斜入射带来的对激光晶体和棱镜对系统二阶、三阶色散的影响 .

热透镜效应下的克尔透镜锁模

讨论了在增益介质与克尔介质分离情况下热透镜效应对克尔透镜锁模的影响，计算了克尔透镜领模在热不敏感腔中需满足的条件，结果表明：通过适当地调整激光腔参数，有可能实现热不敏感的克尔透镜锁模。最后通过计算机数值模拟获得了对典型振荡腔设计参量的修正。

脉冲式Nd∶YAG激光器克尔透镜锁模的研究

在平凹临界稳定腔脉冲式Nd∶YAG激光器中插入LiF∶F-2 晶体实现稳定锁模运转。分析LiF∶F-2 非线性吸收在锁模过程中的作用 ,计算Nd∶YAG自聚焦引起的腔的稳区范围和激光振荡模式的变化。理论和实验结果均表明 。

半导体可饱和吸收镜启动克尔透镜锁模机理的实验研究

对采用腔内新型宽带半导体可饱和吸收镜 (SESAM)掺钛蓝宝石激光器中的启动克尔透镜锁摸 (KLM)的机理进行了实验研究 .讨论了SESAM在阻挡 恢复过程中 ,启动锁模时间与其他因素的关系 .获得了SESAM启动KLM过程较为完整的物理图像 ,并对其机理进行了分析和讨论 .

克尔透镜锁模激光器中的色散波

利用孤子微扰理论分析了克尔透镜锁模激光器中由高阶色散效应引起的色散波，给出了色散波的频率位置、时间宽度和所包含的能量的解析表达式，与实验结果符合得很好。此结果对于设计腔内色散，以改善脉冲光束质量，减少脉冲能量损失，获取最短光脉冲具有重要意义。

克尔透镜锁模碟片激光振荡器研究进展

高功率大能量的超快碟片激光振荡器在基础科研、工业生产、生物医学以及国防军事等领域有着广泛的应用。克尔透镜锁模是碟片激光器实现超短激光脉冲产生最常用的方法之一,围绕克尔透镜锁模碟片振荡器展开详细的论述。首先介绍了克尔透镜锁模的工作原理,然后概述了目前高功率、高重复频率、窄脉宽以及新波长的克尔透镜锁模碟片振荡器的研究现状,最后对克尔透镜锁模碟片振荡器的具体应用及未来发展趋势进行总结与展望。

具有像散的克尔透镜锁模腔的研究

从非线性薛定谔方程出发，经严格计算求得了在具有像散情况下，偏振垂直于传播方向的光束在克尔介质中传输的一般特性，所用的计算方法可应用于高斯光束及克尔透镜锁模腔的研究，并能对高功率情形进行计算。研究表明，在有其他锁模启动机制下，不一定要用［ｄω／ｄｐ］ｐ＝０＜０作为克尔透镜锁模的必要条件。对于光脉冲的压缩来说，椭圆形光阑将优于圆形光阑。

基于72通泵浦的克尔透镜锁模Yb∶YAG薄片激光器

基于自主研制的72通薄片泵浦模块进行了克尔透镜锁模薄片激光技术研究。首先,分析了薄片克尔透镜锁模原理。然后,基于ABCD矩阵和孤子锁模理论设计了谐振腔。最后,基于72通泵浦模块进行了克尔透镜锁模谐振腔飞秒脉冲实验研究,当泵浦功率为72 W时,获得了平均功率为11.78 W、脉冲宽度为243 fs、重复频率为81.45 MHz的飞秒脉冲输出;优化腔型后,在94 W泵浦时得到了22.33 W的输出功率,脉冲宽度为394 fs。

基于宽带高反镜色散补偿的高功率克尔透镜锁模飞秒激光器

半导体激光器泵浦的高功率飞秒激光器在工业加工和生物医学等领域中均发挥着重要的作用。一般而言,无论是被动锁模飞秒激光器还是克尔透镜锁模飞秒激光器,都需要在腔内引入一定的负色散平衡自相位调制,产生稳定的飞秒孤子。特别是随着平均功率的增加,腔内自相位调制增强,需要更多的负色散量进行平衡。常用的色散补偿器件有棱镜对、啁啾镜以及GTI(Gires-Tournois interferometer)镜等,棱镜对导致振荡器结构复杂,而啁啾镜和GTI镜的价格较为昂贵。实现了基于宽带高反镜色散补偿的高功率克尔透镜锁模运转,在泵浦功率为18 W时,利用Yb∶CYA晶体获得了平均输出功率为3.6 W、脉冲宽度为92 fs、100 min功率稳定性均方根值(RMS)为0.46%的稳定锁模脉冲,有利于进一步降低高功率飞秒激光器的成本。

激光二极管泵浦的吉赫兹重复频率克尔透镜锁模Yb∶KGW飞秒激光器

报道了激光二极管(LD)直接泵浦的吉赫兹(GHz)重复频率克尔透镜锁模Yb∶KGW激光器。采用976 nm单模光纤耦合LD作为泵浦源,在基于Yb∶KGW的“蝴蝶形”结构环形腔中,实现了1 GHz重复频率的克尔透镜锁模激光输出,平均功率为90 mW,脉冲宽度为265 fs。进一步利用979.5 nm单模光纤耦合LD作为泵浦源,将锁模脉冲的平均功率提高到了151 mW,对应的脉冲宽度为249 fs、中心波长为1045 nm。