金属蒸气激光器冷凝区结构的优化

用蒙特卡罗方法模拟了镉原子在ＨｅＣｄ 激光器冷凝区内的凝结，得到了不同结构下镉原子沉积量的分布。比较这些沉积量的分布，结果表明，合理地选择冷凝区的结构，可以提高冷凝区的效率，有效地防止镉原子对ＨｅＣｄ 激光器窗口的污染，克服光路堵塞。

双光子吸收碱金属蒸气激光器研究进展

蓝紫激光和中红外激光在基础研究和国防工程中有重要的应用前景。单光子吸收的碱金属蒸气激光器具有量子效率高、受激发射截面大和热管理性能好等优点,近些年来已成为激光领域中研究热点之一,目前已实现k W量级的输出。双光子吸收的碱金属蒸气激光器可实现蓝紫激光和中红外激光级联输出的特性,也引起越来越多的关注。本文从碱金属原子密度、泵浦光功率、偏振和频率失调量以及调控激光等几种影响因素出发,综述了双光子吸收碱金属蒸气激光的研究进展,在此基础上分析了影响激光输出特性的原因,最后对双光子吸收碱金属蒸气激光器的发展趋势进行了展望。

高强度泵浦碱金属蒸气激光器的光参量振荡器

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾(KTP)为非线性晶体,搭建了调谐范围为750～800nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2nm处获得单脉冲能量113mJ、脉宽15.43ns、光斑直径5.5mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度(FWHM)为0.38nm。信号光通过120℃的铷蒸气池,观察到清晰的荧光轨迹。证明信号光能有效泵浦铷蒸气,可为铷激光器提供峰值功率7 MW的高强度脉冲泵浦源,进而研究铷激光器在高强度泵浦条件下的动力学过程和基础物理机制。

高功率白光金属蒸气激光器

中国科学院上海光学精密机械研究所最近研制成高功率白光金属蒸气激光器。

流道结构对半导体泵浦流动铷蒸气激光器特性影响

为研究气体流道结构对半导体泵浦流动碱金属蒸气激光器(FDPAL)输出性能的影响,本文结合FDPAL中气体传热、流体力学和激光动力学过程建立了FDPAL理论模型,以侧面泵浦Rb蒸气FDPAL(Rb-FDPAL)为仿真对象,分析气体流动方向、流道横截面积和流道形状等对Rb-FDPAL输出性能的影响。结果表明,采用横流方式,通过提高流道横截面积并将气体流道与蒸气池连接部位设置为砌体结构时,蒸气内涡流得到有效抑制,气体流速增加,蒸气池内热效应更小,Rb-FDPAL的激光输出功率和斜率效率更高,仿真结果与实验相符。

精细结构混合速率对激光二极管抽运碱金属蒸气激光器性能的影响

以速率方程模型为基础研究了精细结构混合速率对激光二极管连续端面抽运碱金属蒸气激光器性能的影响,结果表明,对碱金属蒸气激光器P1/2和P3/2抽运能级的粒子数分布不能采用热平衡假设的方法处理,需要采用双向精细结构混合速率对其弛豫过程进行描述;当精细结构混合速率远远大于自发辐射速率和电子态猝灭速率时对激光器阈值的影响可以忽略;对抽运光的有效吸收不仅需要抽运谱宽与原子吸收谱宽相匹配,还需要足够的精细结构混合速率以克服吸收饱和效应;实际中可通过优化激光模体积和温度在较低的精细结构混合速率下实现较高的光-光转换效率。

考虑抽运光空间分布的半导体抽运碱金属蒸气激光器的模拟计算

为研究半导体激光抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)中抽运光和激光光束匹配对光-光转换效率和斜率效率的影响,在三能级速率方程模型的基础上,用介质内抽运光光强空间分布代替以往简化模型中所用的介质内平均光强,建立了考虑抽运光和激光光强的轴向分布的一维DPAL计算模型和考虑抽运光和激光光强的轴向分布及抽运光在介质中聚焦引起的光强和光斑半径的分布的三维DPAL计算模型。一维模型的计算结果表明,抽运阈值较简化模型结果减小,斜率效率变化不大。三维模型计算结果表明,当抽运光全部在激光的模体积内,斜率效率最大,因此在DPAL实际运转中,优化抽运光的焦参数和激光腔参数,可以提高抽运光的转换效率。

应用于金属蒸气激光器的磁约束溅射放电理论模型

在分析磁约束溅射放电特性的基础上建立了相应的理论模型，给出了金属原子的平均密度与放电电流密度的关系，以及平衡态金属原子密度的空间分布特点．

金属蒸气激光器窗口污染问题的研究

提出了金属蒸气激光器中金属原子在激光器隔离头中运动的理论模式──无规行走模式．从实验上验证了该模式．在此理论模式的基础上．设计出一种新的抗金属蒸气污染的隔离头．其原理是．在金属蒸气原子无规行走过程中．用多片高凝结系数的金属片来吸附碰撞在它上面的金属蒸气原子．从而实现对窗口的保护作用．还用ＭｏｎｔｅＣａｎｌｏ数值模拟方法．模拟了金属原子的运动，显示了新型隔离头的抗污作用．它的抗污能力比普通的隔离头有明显的提高．

100GHz光谱扫描测量碱金属蒸气激光器增益介质浓度

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)具有量子效率高、气体介质循环流动散热、全电操作、结构紧凑等特点,是极具发展潜力的新型高能激光光源。其中,增益介质内碱金属原子浓度测量是对DPAL进行诊断测试的重要研究内容。通过利用单频分布布拉格反射(DBR)激光器波长扫描测量铷蒸气的吸收光谱,采用对激光器进行温度调节与电流扫描相结合的方法进行扫描光谱范围拼接,利用无跳模调谐范围为23GHz的激光器实现了100GHz的无跳模光谱扫描范围,在此基础上测量了充入大气压量级缓冲气体铷蒸气的完整吸收光谱。通过与理论计算结果进行参数拟合得到了铷原子浓度。该方法可应用于高功率抽运条件下流动介质DPAL中碱金属原子浓度的测量。

碱金属蒸气激光器的研究进展

碱金属蒸气激光器具有高量子效率且易于流动散热,显示出良好的发展潜力。概述了光抽运碱金属蒸气激光器的基本原理和国内外的研究进展。对于其在发展中遇到的问题进行了简要分析,并总结了目前所采用的相应解决方案,指出了几种方案所存在的优、缺点。对碱金属蒸气激光器未来可能的研究方向进行了展望。

半导体泵浦铷蒸气激光器国内首次出光

采用体光栅对商用线阵半导体激光器进行线宽压缩,得到线宽0.1nm、中心波长780.2nm、最高连续输出功率80W的泵浦激光输出。为了降低热效应,通过外加斩波器将泵浦光转化为脉冲模式,脉宽440μs,占空比为1∶5。采用长度为5mm的铷金属饱和蒸气作为增益介质,并在常温下充入33kPa乙烷和47kPa氦气,进行了出光实验。在泵浦峰值功率35.4W,铷吸收池温度120℃时,得到峰值功率600mW的795nm铷激光输出,斜率效率为1.7%。

LD端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配

以光纤耦合半导体激光器作为泵浦源,5mm长的铯蒸气池作为激光增益介质,开展了端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配实验研究。分析了泵浦光聚焦光斑半径和聚焦位置对铯激光输出性能的影响。以激光器的工作斜效率和光光效率为指标对各模式匹配参数进行了优化,同时对激光器的阈值泵浦功率进行了研究。结果表明:在一定的激光振荡模束腰下,存在最佳的泵浦光聚焦光斑半径使斜效率最大。此外,聚焦位置在蒸气池中央时有利于提高斜效率和光光效率。对阈值泵浦功率的研究显示,阈值泵浦功率随泵浦光聚焦光斑半径的减小而减小,而且当泵浦光聚焦于蒸气池前端时有利于降低阈值泵浦功率。基于以上研究,获得了一组最佳模式匹配参数,即泵浦光聚焦光斑半径为333μm,激光振荡模束腰为167μm,泵浦光聚焦位置位于蒸气池中央。

半导体泵浦铷蒸气激光器出光实验

针对中心波长780nm的商用连续波半导体激光器,使用斩波器将连续激光变为脉冲输出形式,用2400line/mm的平面全息光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.2nm以下。采用透镜组对线宽压窄后的半导体激光进行光束整形,半导体激光经线宽压窄和光束整形后,经透镜聚焦进长约8mm的铷蒸气泡进行半导体泵浦碱金属激光实验。首次出光得到17.5mW的基模线偏振铷激光;在最新的改进实验中,半导体泵浦铷激光输出功率已达到2.8W。

50瓦铜蒸气激光器放电管设计

激光放电管是铜蒸气激光器的关键部件,激光放电管的设计优劣直接影响着铜蒸气激光器的研制。本文主要描述了50瓦铜蒸气激光器激光放电管的设计过程,对放电管的绝热层进行了热计算,结合实际情况得到了结构参数。对放电管的真空密封、缓冲气体循环系统、水冷套等部件进行了设计,给出了各部件的具体结构形式。用该激光放电管进行实验研究,振荡级功率稳定在36瓦以上,用作放大级时平均提取功率达到了52瓦。

准分子宽带泵浦碱金属激光器实现铷激光输出

采用自主搭建的光学参量振荡器作为泵浦源:脉宽15ns,脉冲能量10mJ,中心波长756.3nm,谱宽0.5nm;增益介质为Rb-Ar混合气体,封装于长75mm的吸收池内,常温下Ar的含量为67kPa,开展了出光实验。在温度为136℃时,实现了780nm铷激光输出。

Talbot外腔压窄线阵大功率半导体激光器输出谱宽

线阵半导体激光器(LDA)内部发光元周期排列,基于Talbot效应,改进传统Littrow外腔窄线宽系统,在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽,并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明:铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%,说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性,提高半导体激光器泵浦效率。

商品气体激光器进展

本文综述了近年来国外商品气体激光器(CO_2、离子、He-Ne、氮分子、准分子及金属蒸气激光器)的研制概况。