二极管侧泵浦高效率连续波10W单横模激光器

对二极管激光器侧泵浦 Nd:YAG板条连续波激光器进行了优化设计 ,用光线追迹的方法计算增益介质内的增益分布 ,优化增益介质的大小 ,通过谐振腔的设计 ,使泵浦体积与激光的 TEM0 0模的模体积匹配 ;建立了高效可靠的连续波 Nd:YAG激光器 ,用 4 0 W的线阵激光器作泵浦源 ,单横模输出功率达 1 1 .8W,光 -光效率近 30 % ,激光功率起伏小于 1 .2 %

1550 nm毫瓦级单横模垂直腔面发射半导体激光器

报道了国内首次实现出光功率达到毫瓦量级的单横模1550 nm波段垂直腔面发射半导体激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL).设计了基于InAlGaAs四元量子阱的应变发光区结构;设计并制备了具有隧穿特性的台面结构,实现了对载流子空穴的高效注入及横向模式调控;采用半导体分布式布拉格反射镜与介质反射镜结合的方式制备了1550 nm VCSEL的反射镜结构.VCSEL中心波长位于1547.6 nm,工作温度为15℃时最高出光功率可达到2.6 mW,最高单模出光功率达到0.97 mW,最大边模抑制比达到35 dB.随着工作温度增加,激光器最高出光功率由于发光区增益衰减而降低,然而35℃下最大出光功率仍然可以达到1.3 mW.激光器中心波长随工作电流漂移系数为0.13 nm/mA,并且激光波长在单模工作区呈现出非常一致的漂移速度,在气体探测领域具有很好的应用潜力.本研究为下一步通过高密度集成获得高功率1550 nm VCSEL列阵奠定了基础.

全固态高功率连续单横模Nd:YVO_4/LBO绿光激光器

报道了激光二极管泵浦的高功率连续单横模绿光激光器。考虑到激光晶体因吸收泵浦光而产生的热透镜效应,我们选择低掺杂浓度Nd:YVO4激光晶体,设计了V字型热不灵敏折叠式驻波谐振腔,利用I类非临界相位匹配LBO非线性晶体,当泵浦功率为23 W时,得到7 W单横模532 nm绿光输出功率,光-光转化效率为33%,长期功率稳定性优于1.6%(自由运转3小时)。

大模场面积光纤激光器79.4 W单横模输出

采用光纤缠绕方法,对国产大模场面积多模光纤激光器缠绕前后的输出性能进行了对比研究。将光纤激光器输出端在半径为65 mm的圆筒上缠绕两圈后,获得了单横模输出。光纤缠绕前后,激光器的光束质量因子由1.24减小为1.06,斜率效率由64.7%减小为54.3%。当泵浦功率为149 W时,缠绕前后的输出功率分别为94.7 W和79.4 W。虽然缠绕后功率有所减小,但激光亮度增加了15%。同时对实验所用光纤的缠绕损耗进行了理论计算,实验结果与理论计算值符合得较好。

小型化单横模单纵模激光二极管泵浦Nd:YAG激光器

在需要利用光的相干性的场合,如倍频、光参量振荡、全息以及光束的相干合成等对激光器输出的线宽有严格的要求,这时就需要对纵模进行选择。介绍一种小型化单横模单纵模激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器,单脉冲能量3.6mJ,重复频率200Hz,脉冲宽度16ns,单横模、单纵模运转。该激光器采用谐振反射器和腔内倾斜标准具对纵模进行选择,试验结果与理论计算比较吻合。该激光器可用作窄脉宽高能激光器的种子源。

1.3μm波段单横模大功率输出量子点激光器

为了制备大功率、单横模输出的量子点激光器,对有源多模干涉波导结构进行了研究。通过优化器件结构设计,采用1×1型有源多模干涉波导结构,以均匀多层InAs/InGaAs/GaAs量子点材料作为有源区,制备了1.3μm波段的有源多模干涉结构量子点激光器。连续电流注入条件下的测试结果表明,与传统的均匀波导结构器件相比,有源多模干涉结构器件具有更低的串联电阻和更好的散热性能;在连续电流为0.5A的小注入情况下,器件的输出功率可达114mW、中心波长为1332nm。结果表明,有源多模干涉结构器件是制备大功率、单横模输出光发射器件的一种有效的器件结构。

单横模光子晶体微腔激光器的研究

对单横模激射的光子晶体垂直腔面发射激光器的设计具有指导作用。把单横模光子晶体光纤理论用于光子晶体微腔,分析有效归一化频率随晶格常数和填充比的变化关系;采用时域有限差分方法计算二维空气孔型三角结构光子晶体的完全带隙。利用上述计算结果,选取合适的光子晶体结构参数,实现单横模激射。从载流子数面密度和光子数面密度的速率方程出发,分析了光子晶体的引入对激光阈值的影响。

高可靠性1060 nm单横模半导体激光器

研制了一款基于In Ga As/Ga As P应变补偿量子阱结构的1 060 nm单横模半导体激光器,并采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法实现了外延生长。使用张应变的Ga As P势垒层对量子阱的应变进行补偿,并优化了MOCVD外延生长条件。所制备的单横模激光器的脊宽为4μm,腔长为2 mm,25℃时测得其阈值电流为23 m A,最大斜率效率为1 W/A,直流电流为500 m A时光功率为437 mW。脉冲驱动时,器件最高输出功率达到1.2 W,并未发生腔面光学灾变损伤失效。器件快慢轴发散角分别为46.3°和7.4°,65℃时,器件的输出功率为270 mW。采用高温加速老化试验对器件的可靠性进行了评估,试验器件在3 150 h内未发生失效,功率缓慢退化速率为5×10-6h-1。

二极管激光侧泵浦单横模100Hz电光调Q激光器

介绍了二极管激光侧泵浦单横模１００Ｈｚ电光调Ｑ激光器的实验结果。泵浦源为一个线阵准连续１００Ｗ二极管激光器，激光工作介质为ＮｄＹＡＧ薄梯形板条，板条与泵浦源间用柱透镜耦合，ＫＤ＊Ｐ电光晶体调Ｑ。在１００Ｈｚ重复频率下，获得单脉冲能量２．３７ｍＪ，脉宽小于７ｎｓ，光束质量因子Ｍ２＝１．１的１．０６μｍ激光，光－光效率为８．５％，斜效率为１８．７％。

输出功率5.2W的全固态连续单横模671nm红光激光器

设计了全固态连续单横模671nm红光激光器。利用880nm LD双端端面泵浦Nd:YVO4复合晶体,实现了均匀泵浦并改善了激光晶体热效应;考虑到影响倍频转化效率的各种因素,优化设计了Z字形四镜激光谐振腔,采用Ⅰ类临界相位匹配晶体LBO作为腔内倍频晶体;当泵浦功率为42.5 W时,获得了5.2 W的连续单横模671nm红光输出,光-光转化效率达到12.2%,激光器长期功率稳定性优于±2.5%(1h)。

湍流下运转的新型CW CO_2单横模高功率激光放大器

本文对湍流下运转的 CW CO_2激光等离子体的透镜效应进行了理论和实验研究。湍流的引进大大增强了激光气体的二维扩散和热传导,导至欧姆加热更加均匀。对一个2米长的快速流动 CO_2激光放大器的计算,透镜焦距约为-200米。实验观测值为-100米。这表明,不加任何光学补偿元件,一个十米长的线型 CO_2激光放大器达到5千瓦输出是可能的。

封离型玻璃CO_2激光器输出光强与横模稳定性的研究

我们在17°玻璃封离型CO2激光器的条件下，达到了一小时内的光强稳定度为1．1％，四小时阻上连续运转时稳定单横模输出。作到了每次实验都有良好的一致性。

SBS相位共轭补偿现象的实验研究与图示化分析

通过实验观察了受激布里渊散射相位共轭波前补偿现象,分析了单横模激光、波前弱畸变及强畸变激光受激布里渊散射现象的差异.由于工作介质中强烈的热畸变所引起的波前破碎效应,高功率固体激光器的输出光束一般都不是理想的高斯型单横模,而是具有弱畸变或强畸变波前结构的光束,其包含多个子光束.只有总能量足够大的激光束被聚焦到布里渊介质中时,其包含的所有子光束才能各自按单横模受激布里渊散射规律产生后向散射光,再合并而实现完全的相位共轭波前反转,否则就只能实现部分相位共轭波前反转,即部分相位共轭补偿.

微结构垂直腔面发射激光器的设计

具有高功率、单横模工作特性的垂直腔激光器(VCSEL)将会极大地扩展 VCSEL 激光器的应用领域,具备此性能的 VCSEL 激光器除了能增强它在短距离通信及光存储网络的应用之外,还将成为长距离光通信以及光传感系统里重要的器件。然而对于传统的 VCSEL 激光器,高功率和单横模工作特性很难同时获得,这是因为高功率输出通常将会增大输出孔径,大的输出孔径则会带来多横模振荡。文中通过在 p-DBR 层中引入纳米微结构,设计了一种能同时提供高功率、单横模输出的 VCSEL 激光器。这种新型的 VCSEL 激光器通过采用光子带隙的波导结构,使得设计的激光器在大输出孔径(直径达12μm)时仍然保持单横模工作。

重庆市光机所两项科研成果通过鉴定

七月下旬，重庆市科委主持召开了YAG激光器鉴定会，来自国内21个单位26名专家，同行和使用单位代表参加了会议，对重庆市光机所的“重复率调Q倍频YAG激光器及电源”，“连续单横模、腔内倍频YAG激光器及电源”两项科技成果进行了鉴定。

He—Ne管制造工艺中的几点改革

输出功率与寿命是表征He-Ne激光管质量的两个主要指标。对小功率He-Ne管来说，寿命更为重要。经验证明：对于250毫米长的管子，要达到1～3毫瓦的输出功率（单横模）是不难的。但要达到较长的寿命，却有赖于多方面的努力。下面谈谈我们在250毫米内腔同轴式He-Ne激光管研制中，为提高管子寿命所作的几项工作。

输出功率12.9 W的全固态连续TEM_(00)模绿光激光器

选择低掺杂浓度的Nd∶YVO_4/YVO_4复合晶体,设计了V字型热不灵敏折叠式谐振腔,利用Ⅰ类非临界相位匹配LBO非线性晶体倍频,当抽运功率为30 W时,获得连续单横模绿光最高输出功率12.9 W,光-光转换效率为43%。当输出功率为11.7 W时,测量其长期功率稳定性优于±0.83%(自由运转3 h),光束质量传输因子M^2小于1.5。

利用限制扩散湿法刻蚀法制作GaAs微透镜

采用微透镜作为输出耦合镜,与垂直腔面发射激光器(VCSEL)的p-DBR和n-DBR构成复合腔,可以获得大功率单横模激光输出,改善光束质量。在GaAs衬底上采用限制扩散湿法刻蚀技术制作出不同直径的微透镜,研究了微透镜形成的基本原理、工艺流程,通过控制腐蚀的时间和腐蚀溶液的配比度,得到了不同曲率半径的微透镜,并且对微透镜表面形貌进行了研究。

大芯层尺寸Yb:YAG晶体波导的设计

采用无胶键合(AFB)技术制备的晶体波导具有良好的模式限制作用。在考虑模式竞争的情况下,对晶体波导的单横模条件进行计算,得出在芯层材料为原子数分数为1%的Yb∶YAG,内包层材料为原子数分数为0.5%的Er∶YAG中,芯层和内包层的单横模厚度范围。计算结果表明芯层厚度上限可以增大为传统计算结果的1.79倍,为同时实现大模场面积和单横模输出提供了理论支持。通过实验制备出芯层尺寸为320μm×400μm的大芯层尺寸Yb∶YAG晶体波导,并将该晶体波导作为增益介质搭建了晶体波导激光器,得到了1030nm激光输出,其最高输出功率为26W,斜率效率为31.5%,此时光束质量因子为M_x^2=1.22,M_y^2=1.05。实验结果证明该晶体波导能够实现近衍射极限输出,引入模式竞争来实现大芯层尺寸晶体波导单横模输出的设计方法可靠。