铷蒸气激光器泵浦的双波长激光器

双波长激光器在差分吸收激光雷达(different absorption laser radar,DIAL)等诸多领域具有较为广泛的应用。文章使用半导体泵浦的铷激光器泵浦掺钕氟化锂钇(Nd:YLF)和掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体,实现了(1047 nm&1064 nm)的双波长激光输出,验证了该种技术路线实现双波长输出的可行性。当半导体激光器的功率为16.05 W时,双波长的总激光功率为102.8 m W,斜率效率为1.27%,两波长功率比为404:1,为双波长激光的产生提供了新的技术路线。

用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器

在激光二极管LD泵浦铷蒸气激光器中,窄线宽半导体激光是实现铷蒸气激光高效率输出的关键技术之一。基于体布拉格光栅(VBG)外腔技术,实现了40W功率0.14nm线宽的780nm激光输出。采用半导体制冷片(TEC)控制VBG温度,使得该激光器空气中波长可从779.35nm调谐至780.10nm,可用于铷蒸气激光的高效泵浦。

半导体泵浦铷蒸气激光实现线偏振基模输出

采用2400l/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽,获得中心波长可调的线宽0.16nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源。实验中,使用斩波器将泵浦光变为脉宽1ms,重复频率100Hz的重复脉冲形式,聚焦进长度为8mm的铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。进入铷蒸气泡的泵浦光峰值功率为1.84W时,控制铷泡温度在125℃,获得了峰值功率17.5mW的基模线偏振铷激光输出。

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。

铷原子饱和吸收光谱与偏振光谱对780nm半导体激光器稳频的比较

将激光频率锁定于合适的参考频率,可以有效地抑制激光器的频率起伏。本文采用铷原子D2线超精细跃迁线的饱和吸收光谱和偏振光谱分别获得鉴频曲线,通过电子伺服系统将频率校正信号负反馈到780 nm光栅外腔反馈半导体激光器外腔的压电陶瓷上的方法对激光器进行稳频。介绍了两种方法的基本原理和实验方案。与激光器自由运转300s时激光器典型的频率起伏约6.6 MHz相比,采用饱和吸收光谱和偏振光谱进行稳频,运转300 s时激光器典型的残余频率起伏分别约为1.5 MHz和0.6 MHz。分析表明,饱和吸收光谱稳频采用了相敏检波技术,需要对激光器进行频率调制,带来了额外的频率噪声,而偏振光谱稳频则是一种完全无频率调制的稳频方案。

铷蒸气激光器中的碰撞能量转移效应

为研究高泵浦强度下铷蒸气激光器中的碰撞能量转移效应,建立了考虑碰撞能量转移的铷蒸气激光器速率方程模型。通过计算得到高泵浦强度下(10 kW/cm2),碰撞能量转移不会显著影响激光发射速率。碰撞能量转移强弱与激发态粒子数密度和对应温度下的速率常数有关。随着泵浦强度和激发态粒子数密度提高,碰撞能量转移会减小激光发射速率。但是,在较低泵浦强度、较低粒子数密度条件下,碰撞能量转移对自发辐射的抑制效果更为显著,反而会促使激光发射速率增加。

半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是一种具有广阔应用前景的激光器,近年来发展迅速。使用碱金属铷所需要的中心波长为780nm的半导体激光器线阵作抽运源,采用平面衍射光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.13nm,并使用斩波器将半导体激光变为脉冲输出形式。采用透镜组合对窄线宽半导体激光进行光束扭转整形,整形后光斑近似为方形。半导体激光经线宽压窄和光束整形后,被聚焦进铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。控制铷蒸气泡温度为145℃,注入谐振腔的抽运光峰值功率为最高13W时,获得了峰值功率2.8W的线偏振铷激光输出,光-光转换效率达21%。

布儒斯特角结构16.8W半导体抽运铷蒸气激光器

为了获得高效半导体抽运碱金属蒸气激光器,采用布儒斯特角结构的增益池,有效地提高了激光的单程透射率,p偏振的激光单程透射率达到97%。采用长度为1 cm的增益池,其内填充碱金属铷蒸气作为增益介质和压强为79.99 k Pa的甲烷作为缓冲气体。采用中心波长为780 nm,线宽为0.1 nm,功率为48 W连续输出的半导体激光器作为抽运源。为了降低增益池内的热效应,采用斩波器将抽运光转化成脉冲形式输出,脉冲宽度为1.85 ms,重复频率为15 Hz,占空比2.77%。采用12 cm的平凹谐振腔,利用输出耦合率分别为41%、58%、76%的输出镜进行了优化实验。在增益池温度为160℃时,采用输出耦合率为76%的输出镜,获得了峰值功率最高为16.8 W的中心波长为795 nm的铷激光输出,光-光转换效率为35%,斜率效率为44.2%。

碱金属激光器蒸气室窗口片的标准具效应研究

实验研究了内表面未镀膜的碱金属蒸气室窗口片的标准具效应对激光输出的影响。研究结果表明:蒸气室两个内表面作为激光输出面时的光斑图样不同,且均伴随有寄生光斑;蒸气室窗口片之间的楔角导致了寄生光斑的产生。将激光器在不同输出耦合率下阈值的实验结果和理论结果进行比较,验证了碱金属蒸气室内表面未镀膜时具有标准具效应,存在多次反射;仅碱金属蒸气室作为输出耦合镜时,标准具效应是输出光斑的主要机制,此时获得了1.8 W的铷激光,其光光效率为10.2%,斜率效率为15.8%。