SESAM锁模OP-VECSELs技术

综述了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的理论,分析总结了相关实验技术手段,对SESAM锁模OP-VECSELs的最新研究成果作了介绍。

A 12.1-W SESAM mode-locked Yb:YAG thin disk laser

Pumped by a 940 nm fiber-coupled diode laser, a passively mode-locked Yb：YAG thin disk oscillator was demonstrated with a semiconductor saturable absorber mirror（SESAM）. 12.1 W mode-locked pulses were obtained with pulse duration of 698 fs at the repetition rate of 57.43 MHz. Measurement showed that the beam quality was close to the diffraction limit.

用半导体可饱和吸收镜进行LD泵浦Yb∶YAG激光器被动锁模研究

采用不同的半导体可饱和吸收镜,实现了940nm半导体直接泵浦Yb∶YAG激光器被动锁模,得到了输出中心波长分别在1030nm和1050nm,光谱半宽(FWHM)分别为1nm和2nm的稳定锁模脉冲序列,其重复频率分别为190. 24MHz和178. 6MHz 泵浦光为4W时,两种波长的平均输出功率分别为80mW和60mW。

半导体可饱和吸收镜的光损伤阈值测量

半导体可饱和吸收镜(SESAM)在飞秒脉冲激光器锁模中,是一种非常有潜力的锁模启动器.其损伤阈值的高低与连续锁模阈值比较相近,极易损伤,因而研究在飞秒激光作用下SESAM的损伤阈值很有必要.利用飞秒激光分别对单晶硅、自然生长SESAM及腐蚀后SESAM在50fs、200fs和400fs脉宽下进行了表面烧蚀研究,并且保证每次烧蚀的激光脉冲个数为50个.结果发现单晶硅和自然生长SESAM的损伤阈值要高于腐蚀后SESAM,随脉宽的增加而逐渐增大;而腐蚀后SESAM的损伤阈值却随脉宽的增加而逐渐减小.

基于半导体可饱和吸收镜实现闪光灯抽运Nd∶YAG激光器的被动调Q与锁模

基于同一块半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了闪光灯抽运的Nd∶YAG激光器的被动调Q与锁模。实验结果表明:腔长较小时,激光器运转在调Q状态,调Q脉冲宽度为90 ns;随着腔长的增加,调Q脉冲中出现调制,而且调制深度随着腔长的增加而加深。当腔长为140 cm,全反射凹面镜曲率半径为300 cm时,激光器运转在稳定的被动锁模状态,输出的锁模脉冲序列能量为27 mJ、脉宽为35 ps。实验比较了SESAM器件在平凹稳定腔和平凸非稳腔激光器中实现被动锁模的差异,并给出理论解释。SESAM有望取代有机染料成为闪光灯抽运的Nd∶YAG激光器理想的被动锁模器件。

被动调Q锁模运转Tm∶LuScO_(3)陶瓷激光器特性

利用固态反应烧结方法制做的混合三氧化物陶瓷Tm∶LuScO_(3)作为激光增益介质,在全固态激光器中实现了稳定的调Q锁模运转。利用透过率为3%的输出镜获得最高连续光输出功率为257 mW,中心波长为1993 nm,对应斜效率14.06%。以三种半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模启动元件,系统分析了Tm∶LuScO_(3)陶瓷激光器的调Q锁模运转特性,获得最窄锁模脉冲宽度在749~891 ps之间,重复频率121.9 MHz,对应的调Q包络脉冲宽度为50μs,重复频率45.45 kHz,最高输出功率167 mW,中心波长为1987 nm,对应最大单脉冲能量为1.37 nJ。

半导体可饱和吸收反射镜的损伤机制研究

随着超快激光器向高功率、高脉冲能量发展,半导体可饱和吸收反射镜(SESAM)的损伤机制和高阈值SESAM的研究必不可少,本文用热像仪对高功率超快激光器中工作的SESAM进行热成像,得出不同腔型、不同功率超快激光器中工作的SESAM的热成像图。用平均功率约为83W,单脉冲能量约为24μJ,重复频率为3.4MHz的高功率超快激光器发出的激光脉冲作用于SESAM时,观察到了SESAM表面的热损伤,并用干涉测量法对其表面进行面形分析。

宽带半导体可饱和吸收镜研制方法及选择腐蚀研究

介绍了用于固体激光器被动锁模自启动实现飞秒级脉冲输出的两种波长的带半导体可饱和吸收镜(800nm和1550 nm SESAMs) 的研制方法和应用。制作宽带反射层的关键技术之一是AlGaAs/GaAs和InP/InGaAs/InGaAs的选择腐蚀。分别就几种湿法腐蚀和干法腐蚀进行了详细的分析和比较。

LD侧面泵浦半导体可饱和吸收镜被动锁模激光器

利用半导体可饱和吸收镜锁模技术,在半导体激光侧面抽运Nd∶YAG晶体固体激光器Z型腔结构中实现了连续锁模运转,获得输出功率356mW、重复频率101 MHz、单脉冲能量3.49nJ、脉冲宽度23.4ps和中心波长1 064nm的皮秒锁模激光输出,测得光束质量M2因子约1.2.为了提升锁模脉冲的平均单脉冲能量,实验研究了声光调Q开关与半导体可饱和吸收镜同时作用的调Q锁模激光器,在提高锁模脉冲稳定性的同时,将锁模平均单脉冲能量提高到406nJ,为连续锁模脉冲的116倍.

1550nm InAs/GaAs量子点调Q光纤激光器

调Q光纤激光器在光纤传感、激光雷达、激光加工和光纤通信等众多方面有着广泛的应用。半导体量子点(QD)由于具有较高的损伤阈值和宽光谱特性,是一种优良的可饱和吸收体(SA),但是目前制备发光中心波长为1550 nm的QD SA依然是一个巨大的挑战。通过在分子束外延(MBE)生长InAs QD过程中加入两次间断制备了1550 nm InAs/GaAs量子点半导体可饱和吸收镜(QD-SESAM),并通过构建光纤直线腔,研制出发光中心波长约为1550 nm的被动调Q光纤激光器。该激光器最大输出功率约为2.5 mW,实现了55 kHz的重复频率,同时达到了1.45μs的脉冲宽度和45.36 nJ的单脉冲能量,表现出了InAs/GaAs QD材料在1550 nm调Q光纤激光器应用中的巨大潜力。

基于量子点可饱和吸收镜的锁模激光器

锁模光纤激光器在工业加工、光通信、光学传感等领域有广泛的应用。由于在GaAs基板上制备的InAs量子点(QD)半导体可饱和吸收镜(QD-SESAM)增益谱较宽、成本较低,将其应用于锁模光纤激光器具有非常大的潜力。然而,生长发光中心波长(λ)为1550 nm的高性能QD-SESAM仍然十分困难。采用分子束外延(MBE)生长制备了1550 nm GaAs基InAs QD-SESAM,通过在SESAM上表面生长厚度为λ/4的SiO_(2)层,将QD-SESAM的调制深度提升至1.4%。使用这种新型的QD-SESAM优化了耦合效率,成功地构建了稳定的环形腔被动锁模掺铒光纤激光器,其斜率效率为2.2%,脉冲宽度为2 ps,重复频率为16.5 MHz,最大输出功率约为4.1 mW。结果表明,这种带有λ/4厚度SiO_(2)层的QD-SESAM在制备高性能锁模激光器方面具有非常大的应用潜力。

飞秒激光作用蓝宝石光纤产生超连续谱的研究

对飞秒激光作用蓝宝石光纤产生超连续谱进行了实验研究。选用脉冲宽度为50 fs的飞秒激光器作为泵浦光,9 cm蓝宝石光纤为非线性介质;当激光器中心波长分别为1 200 nm、1 300 nm、1 400 nm、1 500 nm时,在蓝宝石光纤输出端均可获得红外和可见波段的超连续光源;为了寻求可见波段更好的超连续光源输出,在实验装置中加入半导体可饱和吸收体（SESAM）,利用光纤端面和SASEM构成谐振腔,通过SESAM的反馈实现多次作用光纤。结果表明,在可见波段内能够获得460~780 nm平坦稳定的超连续光源输出。

半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd∶YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜 (SESAM ) ,在 5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd∶YAG激光中 ,实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模 ,获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量 ,其锁模激光脉冲宽度小于 10 ps。实验采用直腔结构的谐振腔 ,该腔结构简单 ,易于调整 ,实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时 ,光 光转换效率达到 19%。

半导体可饱和吸收镜被动锁模侧面抽运Nd∶YAG激光器研究

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术实现的超快脉冲激光器具有结构简单紧凑、脉冲序列稳定等优势,在许多领域有着重要用途,自问世以来受到国内外的广泛关注。分析了SESAM被动锁模侧面抽运固体激光器的具体要求,进行了不同条件下的SESAM被动锁模侧面抽运Nd∶YAG激光器实验。获得了最高平均功率9.5 W,脉冲重复频率71 MHz,单脉冲能量约141 nJ的皮秒激光脉冲。对SESAM被动锁模侧面抽运Nd∶YAG激光器进行了实验和理论分析,对实现高功率连续超短脉冲激光器进行了探讨。

含负克尔效应半导体可饱和吸收镜的五镜腔飞秒钛宝石激光器的理论分析

基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的负克尔效应,对含SESAM的五镜腔进行了理论计算和分析.结果表明,由于SESAM的负克尔效应,与没有SESAM的相比,锁模激光器的稳区在上稳区的内边缘有明显扩展,这使得激光器锁模启动的工作点更加靠近直流运转时的稳区边缘,从而获得更大的非线性因子.这说明SESAM的可饱和吸收机理具有锁模自启动效应外,其负克尔效应也有助于锁模的自启动.

可饱和吸收镜制造误差及其对飞秒激光器腔型设计的影响（英文）

目的:从可饱和吸收镜(SESAM)制造误差所引起其光学特性的改变出发,提出采用飞秒激光器腔型设计的方法,避免SESAM误差对激光输出性能造成的影响。创新点:从激光器腔型设计方案出发,采用不同曲率镜,调整激光腔中激光晶体及可饱和吸收镜上的光斑半径大小比值,解决SESAM制造误差对激光器输出的影响。方法:采用传递矩阵法计算SESAM半导体膜层厚度对其光学性能的影响。对于不同的SESAM设计,影响大小不同(表1)。结论:通过改变腔内曲率镜M1,M2和M3的曲率值大小以及腔的长度值,可以减弱SESAM制造误差对飞秒激光器输出的影响,实现对所有SESAM的连续锁模。