激光加热基座法生长高质量Yb^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)单晶光纤

单晶光纤即具有光纤形态的单晶材料,是功能晶体材料一维化发展的重要体现。单晶光纤兼具单晶材料优异的光学性能和激光光纤散热效率高、光束质量高等特点,有望解决传统玻璃材质激光光纤非线性效应强、热导率低等瓶颈问题,实现激光峰值功率、脉冲能量等性能的突破。本工作采用自主研制的激光加热基座(Laser-heated Pedestal Growth,LHPG)单晶光纤炉制备了两组Ф0.2 mm×710 mm的Yb^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)(Yb:YAG)单晶光纤,并对其进行了表征。制备的单晶光纤长径比大于3500,直径波动小于5%,且表现出一定的柔韧性;X射线摇摆曲线测试结果显示Yb:YAG单晶光纤的结晶质量与所用源棒相比有所提升;EDS线扫描结果证明单晶光纤中的Yb3+沿轴向呈现均匀分布。实验结果表明:准一维化的单晶光纤具有良好的结晶质量与光学均匀性,有望成为一种性能优异的高功率激光增益材料。

微下拉晶体光纤生长设备研制及YAG单晶生长

介绍了一种新型单晶生长技术(微下拉:micro-pulling-down),并概述了该方法在Nd∶YAG单晶光纤生长方面的应用及发展。率先在国内开展了微下拉单晶生长炉的研制工作,填补了该领域的空白。同时,生长了直径3mm,长度100 mm、300 mm的Nd∶YAG单晶,晶体整体透明、内部无散射点,表现出了良好的单晶性,有望作为激光工作物质使用。

Yb∶LuAG单晶光纤的连续及脉冲激光性能

单晶光纤是具有准一维结构的功能晶体材料,结合了体块单晶优异的物化性能和传统光纤材料比表面积大的结构优势,是一种极具潜力的激光增益介质。目前单晶光纤激光的研究主要集中于连续激光输出,关于脉冲激光性能的研究相对较少。我们采用微下拉法(μ-PD)制备的Yb∶LuAG单晶光纤(SCF)作为增益介质,获得了输出功率大于4 W、斜效率21.66%、光束质量因子M_(2)接近于1的连续激光输出。在此基础上,采用MoTe_(2)作为可饱和吸收体,实现了Yb∶LuAG SCF最高单脉冲能量3.39μJ的被动调Q脉冲激光输出。该工作为Yb∶LuAG SCF在全固态高功率连续和脉冲激光器中的应用提供了参考。

Sm∶YAG/Sm∶Y_(3)ScAl_(4)O_(12)单晶光纤的生长及光谱性能

采用微下拉法成功生长出Sm∶YAG和Sm∶Y_(3)ScAl_(4)O_(12)单晶光纤。XRD结果表明晶体为立方晶系,晶胞参数分别为a=1.1993 nm和a=1.2000 nm。测试了室温下单晶光纤的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。Sm∶Y_(3)ScAl_(4)O_(12)最大声子能量为766 cm-1。Sm∶YAG和Sm∶Y_(3)ScAl_(4)O_(12)在可见波段的最强吸收位于405 nm附近,非常适合InGaN/GaN二极管泵浦。404 nm激发下,最强发射带位于618 nm处,对应于Sm^(3+)的^(4)G_(5/2)→^(6)H_(7/2)能级跃迁,测得Sm∶YAG和Sm∶Y_(3)ScAl_(4)O_(12)上能级4G5/2的荧光寿命分别为1.86 ms和1.83 ms。实验结果表明Sm∶YAG和Sm∶Y_(3)ScAl_(4)O_(12)单晶光纤是有潜力的红橙光波段激光增益介质。

LED白光源用Pr^(3+),Ce^(3+):YAG光纤制备与特性

采用激光加热基座法制备LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料,对所制备材料的荧光光学特性进行了实验分析结果表明,在Pr3+和Ce3+共掺发光过程中,Pr3+离子的发光可以通过Ce3+敏化作用使得其610nm谱线荧光强度得到有效增强;利用所制备Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料与蓝色LED合成产生高效LED光纤白光源,光源的色坐标为(x=0.322,y=0.335),显色指数84.3,表明光源品质良好,有望用于未来高效大功率光纤白光源.

Tm:YAG光纤生长中熔区光谱的研究

本文报道了用激光加热基座法生长Tm：YAG单晶光纤时，光照区在不同加热功率下光谱变化及其响应时间，分析了形成的原因。

1.7μm LD共振泵浦Tm∶YAG单晶光纤激光器

单晶光纤(SCF)具有长径比高、比表面积大、散热好等优势,近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法,模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7μm激光二极管(LD)作为泵浦源进行共振泵浦,将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合,实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转,在~2.02μm处获得了7.85 W的功率输出,对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。

激光加热基座技术生长超细单晶光纤研究

单晶光纤(SCF)是具有纤维结构的“准一维”功能晶体材料,在高能激光、高温传感、辐射探测、信息通信等国防民生领域展现出了巨大的应用前景。本文采用激光加热基座技术成功制备出直径60~100μm、长径比>6000∶1的超细Al_(2)O_(3)、YAG单晶光纤,单晶光纤平均直径起伏<4%,展现出良好的柔韧性与波导特性,为单晶光纤器件的小型化与集成化创造了条件。

Cr^(4+):YAG作饱和吸收体的被动Q开关复合单晶光纤激光器

采用激光加热基座法(LHPG)将Cr4+:YAG单晶光纤和Nd3+:YAG单晶光纤生长为一体化复合单晶光纤。进一步实验研究该单晶光纤的一些性质,表明它满足全固化被动调Q激光器的要求。已实现了脉宽10ns、最大平均输出功率达30mW、重复频率为16kHz的调Q激光。

LD泵浦的整体式CW Nd:YAG单晶光纤激光器

用LHPG法生长出Nd:YAG单晶光纤,研制成用LD泵浦的整体式Nd:YAG单晶光纤激光器,输出功率大于2mW,斜率效率为5.3％。

氩离子激光泵浦的Nd:YAG单晶光纤激光器

本文报道了以氩离子激光作泵浦源的Nd:YAG单晶光纤激光器的研究结果。获得了波长为1.064μm基模的连续激光输出。其斜率效率高于20％;最高激光输出达35mW。

基于Yb∶YAG晶体衍生光纤的976nm单频激光器

采用熔融芯法制备出高增益的Yb∶YAG晶体衍生光纤,纤芯内Yb_(2)O_(3)的掺杂浓度(质量分数)达到5.25%。光纤在976 nm处的增益系数为12.6 dB/cm,在1550 nm处的传输损耗为1.29 dB/m。采用DBR线性腔结构,将8 mm长的Yb∶YAG晶体衍生光纤作为增益光纤,实现了17.8 mW的976 nm单频激光输出,对应的斜效率为12.1%,激光的信噪比大于45 dB,线宽小于41 kHz。

LD抽运锁模Yb∶YAG陶瓷激光器

YAG陶瓷的硬度比单晶YAG高10％，断裂韧性也是单晶YAG的3倍，因此，陶瓷的抗热冲击能力也要比单晶体高许多。