中波红外固体激光器的指向监视系统

高重频3~5μm中波红外固体激光器由于其多方面的潜在应用而受到了广泛的重视，但由于其本身固体激光的特性，在传输过程中难免受到本身腔体温度梯度及外界环境振动的影响，而产生指向上较大的抖动和漂移，难以用于对指向精度要求较高的场合，需要在激光器出口处加入监视对准系统来抑制激光指向的抖动和漂移。因此，拟采用两种不同的探测器（四象限探测器和热释电探测器）作为此种激光器的监视对准元器件，对其在监视对准系统中的性能进行了对比试验分析。结果表明：两种监视系统得到的激光指向抖动的P-V值都在9″左右，热释电探测器的指向监视误差为5.39″。四象限探测器相比于热释电探测器具有更高的响应带宽，而热释电探测器由于基于图像的方法更加直观，因此，对于中波红外激光器而言，可以根据实际使用需要来选择相应的探测器以搭建指向监视系统。

Tm脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器

介绍了Tm：YAP脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器。首先介绍了Tm脉冲激光器,由实验分析,对YAP固体激光器腔型结构进行优化,确定了适合泵浦ZGP OPO的YAP激光器腔型,得到较理想的2μm脉冲激光输出。中红外固体激光器由优化后的Tm：YAP激光器泵浦ZGP光学参量振荡器（OPO）组成,最终得到输出功率达瓦级以上的3~5μm激光。

中红外固体激光器的振动可靠性

基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型,通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台,通过试验与仿真对比,验证了模态仿真模型的可靠性。然后,在模态仿真的基础上,通过谐响应分析,重点研究了激光器光学晶体组件在车载正弦扫频振动下的振动特性,获得了等效应力、总机械应变以及位移与激振频率的关系。最后,分析了影响激光器振动可靠性的关键位置,为改进设计提供了有益的参考。结果表明,2 000 Hz以内,底面固定约束的中红外固体激光器共有4阶固有频率与振型,试验与模态仿真得到的振型描述一致,且固有频率误差小于8%,车载扫频振动条件下,最大总机械应变和等效应力均出现在扩束器的输入镜边缘,沿光学晶体组件轴向的位移最大,其值约为0.14 mm。

红外固体激光器用硒化镉晶体吸收系数的测试和计算方法

该文介绍的测试和计算红外固体激光器用硒化镉晶体吸收系数的方法,可消除多次反射和测试光非垂直入射产生的误差。

焦耳级大能量中红外固体Fe∶ZnSe激光器

为实现焦耳级大能量中红外4~5μm波段激光输出,基于波长为2.94μm的Er∶YAG激光泵浦源和液氮恒温控制器,搭建了固体Fe∶ZnSe激光器实验装置,研究了温度和晶体参数对Fe∶ZnSe激光器输出时域波形及能量的影响。闪光灯泵浦的Er∶YAG泵浦激光时域波形展现出固体激光典型的弛豫振荡现象,Fe∶ZnSe激光脉冲波形与泵浦激光波形保持强相关性,且单个尖峰脉冲宽度随温度的升高而变小。在低温79 K条件下,当Er∶YAG泵浦能量为2.75 J时,实现了Fe∶ZnSe激光1.04 J大能量输出,对应的斜率效率和光光转换效率分别为36.4%和37.8%,激光中心波长为4.1μm。在热电致冷可达的240 K温度条件下,当泵浦能量为500 mJ时,Fe∶ZnSe激光的能量输出为50 mJ,激光中心波长为4.4μm。研究结果为焦耳级大能量中红外固体激光器的研制提供了参考。

高功率连续光和波长可调谐Er∶CaF_(2)激光器

本文报道了一种高功率半导体激光二极管双端泵浦Er∶CaF_(2)连续激光器和宽波长调谐范围的中红外激光器。在单端泵浦的谐振腔系统中,当泵浦功率为19.7 W时,输出功率达到了3.54 W,斜率效率为19.6%;在双端泵浦的谐振腔系统中,当泵浦功率为32.5 W时,连续光输出功率达到了5.04 W,斜率效率为16.5%,中心波长为2799.27 nm。据笔者所知,这是目前所有报道的激光二极管泵浦掺铒氟化物晶体激光器实现的最高连续光功率。采用厚度为1、2、4 mm的MgF_(2)双折射滤光片,实现了波长可调谐范围分别为168.89、148.87、141.17 nm的Er∶CaF_(2)激光器,这是目前所有报道的掺铒氟化物晶体激光器中实现的最宽的波长可调谐范围。

激光二极管抽运的Tm,Ho∶YLF单模激光器

为了获得高效率、小型化、稳定性好的激光器,种子激光器由激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF微片获得单模输出。短腔的自由光谱区比较宽,易于选单纵模,微片厚度0.9mm,两端镀膜,构成微型谐振腔。微片置于杜瓦瓶中,采用液氮制冷的方式,在低温下工作,增加了输出激光的稳定性。利用光纤延时自拍法进行频率短期稳定度测量,得到单模激光器短期稳定度为2.6kHz/μs,利用示波器估测长期稳定度小于35MHz。获得2.067μm的单模输出,线宽小于40MHz。利用刀口法测量得到光束质量为1.082,最大单模输出功率为32.8mW,斜率效率达到25.2%,光-光转换效率达23.8%,功率输出不稳定性小于1%。

室温下高效率连续波激光二极管端面抽运Tm:YAP激光器

报道了一种室温下高效率运行的激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP连续波激光器。抽运源使用波长为795 nm的光纤耦合二极管激光器,Tm:YAP晶体c轴切割,掺杂原子数分数为3%,尺寸为3 mm×3 mm×7 mm。当输出镜透过率T为10%时,获得8.12 W的1.94μm连续波激光输出,相对应的抽运功率为26.2 W,阈值抽运功率为4.67 W,斜率效率为52.1%,光-光转换效率为31.0%。使用光栅单色仪测得激光器输出中心波长为1938.2 nm,谱线半峰全宽约为2.9 nm。

激光二极管直接抽运中红外固体激光材料综述

利用激光二极管（LD）直接抽运稀土离子或过渡金属离子的方式产生中红外激光可以大幅度降低系统的复杂程度,提高效率。而找到合适的基质材料和离子能级结构是实现LD直接抽运产生中红外激光的关键。总结了相关研究进展和发展方向,主要包括高功率、高效率、激光二极管直接抽运的过渡金属离子掺杂II-VI族材料激光器和稀土离子掺杂晶体、玻璃、光纤、陶瓷等材料的固态激光器,这些激光器的输出涵盖了2-5μm波段,具有结构简单、成本低等优点。其中过渡金属离子掺杂II-VI族化合物,如Cr：Zn Se/Zn S,具有吸收和发射截面大、室温量子效率高、激发态吸收小等优点;而稀土离子掺杂材料,如Er^3＋/Tm^3＋/Ho^3＋：玻璃,具有能级丰富,可多波长抽运获得多波长发光等优点。通过对稀土离子在不同基质材料中晶格场结构能级调控有望实现波长可控的中红外激光输出。

高效紧凑型Tm∶YLF抽运的中红外ZGP光参量振荡器

效率一直是制约中红外固体激光器发展的瓶颈因素,起始的激光二极管(LD)波长(λLD)与中红外激光(MIR)波长(λMIR)之间的巨大差异产生了难以逾越的量子亏损(1-λLD/λMIR),低效率直接导致废热的增加,中红外激光功率或能量降低、光束质量变差,甚至出现材料和器件的损伤。因此,通过各种技术途径(近带泵浦、交叉弛豫、能量上转换、非线性级联变换等)提高中红外固体激光器的效率成为了研究的热点。