3μm波长Er:ZBLAN光纤激光器研究进展

波长在3μm附近的中红外Er掺杂的氟化物(Er:ZBLAN)光纤激光器凭借其良好的光束质量、体积小、可盘绕、易于实现等优势广泛应用于工业、医疗、军事等领域。本文主要介绍了基于Er:ZBLAN光纤激光器的发展现状,讨论了它们在发展中遇到的技术难题,总结并展望了其未来的发展方向。针对目前研究现状,提出多级放大将会是进一步提升3μm Er:ZBLAN光纤激光器单路激光功率的方法。为了突破单路激光的功率极限,将其与光纤合束技术融合将会成为未来的一个研究方向。

亚3μm填料核壳技术结合UPLC法快速测定降血脂类中成药及保健食品中12种非法添加物

目的:建立亚3μm填料核壳技术结合UPLC法快速测定降血脂类中成药及保健食品中12种非法添加化学药物。方法:样品采用甲醇提取,经Agilent Poroshell 120 EC-C18色谱柱(4.6 mm×100 mm,2.7μm)分离,以20mmol·L^(-1)乙酸铵水溶液和甲醇为流动相梯度洗脱,流速1.0 ml·min^(-1),采用二极管阵列检测器检测,采集波长230 nm处的色谱图进行粗筛和定量,并通过与12种降脂药物对照品的光谱比对进行确证。结果:本方法可在19min内同时分离12种化学药物。12种化合物在0.10~50.00μg·ml^(-1)的线性范围内相关系数(R2)均大于0.999,检出限为5 mg·kg^(-1),平均加标回收率范围为73.2%~108.2%,RSD均低于6.9%。利用建立的高效液相色谱法检测了30批降血脂类中成药及保健品,其中2批检出含有洛伐他汀、去羟基洛伐他汀、洛伐他汀羟酸钠盐等化学成分。结论:本方法可用于降血脂类中成药及保健食品中12种非法添加化学药的高通量筛查和定量检测。

基于SESAM的3μm波段被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜,实现了3μm波段被动调Q光纤激光器平均功率瓦级输出。激光器最大平均功率为1.0 W,对应的最大脉冲能量及最大峰值功率分别为6.9μJ和21.7 W。激光器斜效率为17.8%,最高重复频率为146.3kHz,最小脉宽为315.0ns。

3μm～5μm中红外激光辐照石墨烯非线性散射实验研究

为了研究石墨烯器件在中红外波段的光限幅机理,采用化学气相沉积法制备出层数可控的石墨烯薄膜CaF2镜片,并基于MgO∶PPLN周期极化晶体搭建了全固态中红外光学参量振荡器,利用3μm^5μm波长可调谐的闲频光开展了石墨烯薄膜散射实验,测量了石墨烯薄膜的散射信号与入射光强度变化的归一化曲线。当闲频光能量超过1J/cm2时,石墨烯被迅速汽化,电离形成的微小等离子体和石墨烯微片对入射闲频光产生多重非线性散射,散射能量信号呈现出快速非线性增长趋势,并且散射能量信号值的增长率与闲频光的入射波长成反比,与石墨烯的层数成正比关系,从而验证了石墨烯对中红外波段激光较强的非线性散射使其具有光限幅效应。

掺Er^3+晶体近3μm中红外激光研究进展

Er^3+近3μm激光是高精度激光手术的理想光源,此外其本身可作为中远红外激光系统的泵浦源,对长波激光的发展具有重要价值。研究表明,Er离子间的合作上转换能够抑制激光下能级寿命过长引起的粒子阻塞,显著提高激光效率。据此提出的“高浓度掺杂”方案造成了增益晶体严重的热效应,限制了激光功率提升。本文简要总结了关于掺Er^3+晶体激光自终止和合作上转换的研究成果,介绍了目前实现高功率近3μm激光的实验方案及其研究进展,对高功率Er^3+近3μm激光的发展进行了展望。

基于氟化铝基玻璃光纤的瓦级~3μm激光

研究了基于Ho^(3+)/Pr^(3+)共掺AlF_(3)基玻璃单包层光纤的瓦级~3μm激光。采用单模1150 nm光纤激光器泵浦上述增益光纤,得到了波长2.87μm的激光输出,其最大输出功率为1.02 W,激光斜率效率为10.7%,输出激光的光束质量因子M2≈1.2。研究结果表明,AlF_(3)基玻璃光纤是一种潜在的可获得高功率中红外激光输出的增益介质。

3μm光纤激光器的研究进展

3μm波段的激光在激光医疗等领域发挥着重要的作用,同时鉴于光纤激光器的突出优点,使研究3μm波段的光纤激光器具有极高的应用价值。本文从不同的掺杂稀土离子角度对3μm波段光纤激光器的工作原理和研究状况进行了简要概述,介绍了几种不同离子掺杂的ZBLAN光纤激光器。最后分析了当前3μm波段光纤激光器发展所面临的问题和今后的研究方向。

半导体激光泵浦的3μm掺铒固体激光研究进展

3μm激光在国防安全、生物医疗、光谱分析等领域具有广阔的应用前景。与非线性频率变换、半导体激光技术相比,利用掺Er的激光增益介质产生3μm激光是一种比较直接、高效的方法。随着3μm掺Er激光器在输出功率和效率方面的突破,半导体激光泵浦的3μm掺铒固体激光已成为热点研究方向。回顾了不同基质材料掺杂Er离子产生3μm激光的输出特性和研究进展;从铒离子能级结构出发,分析了铒离子间的能量传递上转换、激发态吸收等跃迁过程对3μm激光输出性能的影响,并对3μm稀土离子掺杂固体激光器的功率提升潜力和发展前景进行了展望。

基于倍半氧化物Er∶Lu_2O_3的2.85μm连续激光输出

文章研究了晶体Er∶Lu_2O_3的生长、光谱特性、热传导率和能级跃迁表现。室温下采用971 nm的半导体激光器泵浦,获得了1.4 W的2.85μm连续激光输出,斜效率为36%。这超越了斯托克斯系数,因为低能级返回高能级粒子循环利用的的上转换过程,产生了目前为止效率最高的3μm激光输出。在激光二极管泵浦下,获得了5.9 W的激光输出,斜效率为27%。

Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体生长及光谱性能分析

采用提拉法生长出了尺寸为∅30 mm×50 mm的Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体。通过X射线衍射得到了晶体的粉末衍射数据,使用GSAS软件进行了全谱拟合,得到了晶体的结构参数。测试了晶体的拉曼光谱,在100~700 cm^(-1)观察到18个拉曼振动峰。对Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体的光谱特性进行了表征,并计算了Yb^(3+)的吸收截面,其在940、975 nm处的吸收截面分别为0.31×10^(-20)、0.42×10^(-20) cm^(2)。采用Judd-Ofelt理论计算了Ho^(3+)的跃迁强度参量Ω_(t),Ω_(4)/Ω_(6)值为2.04,并计算了辐射跃迁概率、能级寿命及荧光分支比等光谱参数。结果表明,Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体的发光性能良好,是一种有前景的2~3μm激光晶体候选材料。

面向2～3μm光纤激光应用的稀土掺杂氟磷酸盐玻璃光纤的研究进展

2~3μm光纤激光在军事、传感、通信、生物医疗和环境监测等领域具有非常广阔的应用前景。利用稀土掺杂氟磷酸盐玻璃制备光纤是直接获得2~3μm光纤激光的有效途径。本研究综述了国内外面向2~3μm光纤激光应用的稀土掺杂氟磷酸盐玻璃光纤的研究概况,指出了研究中存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

导模法生长Er:Lu_(2)O_(3)连续激光特性

导模法是一种超高熔点晶体的有效生长方法,可以生长高质量、大尺寸、高掺杂的Er:Lu_(2)O_(3)晶体。本文测试了导模法生长的Er:Lu_(2)O_(3)晶体的荧光发射谱及连续激光特性,在室温下获得了斜效率为23.1%的2.85μm连续激光输出,最高输出功率5.24 W。80 min功率RMS(Root mean square)稳定性优于1.4%,不同输出功率水平的激光光束质量M^(2)因子优于2.17。实验结果表明,导模法生长的Er:Lu_(2)O_(3)激光晶体具备输出高功率、高效率中红外激光的能力。

3～5μm中红外激光对抗武器系统

本文论述了3～5μm中红外激光对抗武器系统发展的迫切性,讨论了现有中红外激光对抗武器技术体制,分析了3～5μm中红外激光对抗武器系统的研究现状和发展趋势。

亚3μm填料核壳色谱柱结合HPLC-DAD法快速测定降压类中成药及保健食品中添加的34种化学药物

目的:采用亚3μm填料核壳色谱柱建立快速检测降压类中成药及保健食品中非法添加的34种化学药物的HPLC-DAD方法。方法:样品以甲醇为溶剂超声提取,采用Shiseido Capcell Core C_(18)色谱柱(150 mm×4.6 mm,2.7μm)分离,以甲醇-0.02 mol·L^(-1)乙酸铵(用甲酸调节pH=3.0±0.1)为流动相梯度洗脱,流速0.7 mL·min^(-1),柱温40℃,检测波长215、230 nm,二极管阵列扫描光谱进一步确证。结果:34种化学降压药在相应浓度范围内呈良好线性关系,相关系数均大于0.998,检测下限为0.1～10.5 ng·mL^(-1),3个浓度水平回收率(n=6)在82.7%～118.9%之间,RSD为0.50%～4.1%。收集的94批样品中有16批呈非法添加阳性,其中卡维地洛为首次报道检出,5批阳性样品存在不同降压机制化学药的组合添加。结论:本方法可用于降压类中成药及保健食品中非法添加化学药的高通量筛查和定量检测。

3～5μm中红外光学参量振荡器国内外发展状况研究

随着一批新型优质非线性光学晶体的发明、生长成熟、广泛应用以及非线性光学频率变换和可调谐光学技术的飞速发展，由光学参量振荡器实现的宽频可调谐激光已显示出重大的应用价值，尤其在现有激光器输出波长不能涵盖而在军事上具有较高应用价值的3-5μm这一中红外波段的光源，国内外需求紧迫。文章主要从中红外非线性材料的光学性能、泵浦波长、输出波长、输出功率、转换效率和光束质量等方面介绍了国内外3-5μmOPO的研究状况，对国内中红外3-5μm激光的发展具有重要的指导意义。

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。

Spectrally flat supercontinuum generation in a holmium-doped ZBLAN fiber with record power ratio beyond 3μm

A spectrally flat mid-infrared supercontinuum(MIR-SC) spanning 2.8–3.9 μm with a maximum output power of 411 mW was generated in a holmium-doped ZBLAN fiber amplifier(HDZFA). A broadband fiber-based SC covering the 2.4–3.2 μm region was designed to seed the amplifier. Benefiting from the broadband seed laser,the obtained SC had a high spectral flatness of 3 dB over the range of 2.93–3.70 μm(770 nm). A spectral integral showed that the SC power beyond 3 μm was 372 mW, i.e., a power ratio of 90.6% of the total power. This paper,to the best of our knowledge, not only demonstrates the first spectrally flat MIR-SC directly generated in fluoride fiber amplifiers, but also reports the highest power ratio beyond 3 μm obtained in rare-earth-doped fluoride fiber until now.

基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器

本文研究了一种采用氙灯侧泵方式,并基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器。首先成功将石墨烯转移至Al_(2)O_(3)衬底制备得到石墨烯可饱和吸收体,并对其进行了形貌、结构及化学状态等性能表征。此外,对基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光特性进行了研究,结果表明单脉冲能量从0.4 mJ增加至7 mJ,输出激光单脉冲宽度从761.2 ns下降至510 ns,最大峰值功率为13.7 kW。激光中心波长位于2935和2945 nm,且主波长在2935 nm处对应的半峰全宽(FWHM)为1.535 nm。沿x和y方向的光束质量因子分别为4.45和5.76。实验结果表明,该研究为推进更低成本、谐振腔设计简单且紧凑的2.94μm波段Er∶YAG激光器的发展提供了有效的参考依据。

GH3128镍基高温合金的高温氧化及红外辐射行为研究

本文研究了GH3128合金在600℃、700℃、800℃、900℃下氧化行为,对氧化后的样品进行氧化膜相组成、表面形貌、显微组织的分析,同时研究了合金表面状态以及氧化行为对合金红外发射率的影响。试样在900℃氧化速率最快,氧化100 h的平均氧化速率为0.006481 mg·cm^(-2)·h^(-1)。GH3128合金在氧化初期合金表面以NiO为主,随着后生成保护性氧化膜Cr_(2)O_(3)。GH3128合金在800℃、900℃氧化100 h氧化层厚度分别为3~5μm、5~7μm。粗糙度Ra为0.2μm与2.5μm的GH3128合金试样的3~5μm波段红外发射率分别为0.20与0.50,并随氧化温度升高与氧化时间延长而显著升高,GH3128合金900℃下氧化100 h的红外发射率最大达到0.84。

10 W二极管泵浦Er∶YAP中红外激光器

在室温条件下,采用脉冲激光二极管侧面泵浦原子数分数为10掺杂浓度的Er∶YAP晶体,实现了工作波长为2712nm的中红外固体激光器成功激射,并得到最大静态平均输出功率1012W,光束质量56,对应光-光转换效率55,斜效率64。这也是目前已报道的唯一实现平均功率10W量级的Er∶YAP激光器。此外,利用声光调Q技术,还实现了脉冲重复频率500 Hz,脉冲宽度63ns,单脉冲能量为58mJ的脉冲激光输出,为推动国内中红外波段激光应用提供了强有力的技术支撑。