Nd:LuYAG混晶1123nm被动调Q激光器

文章报道了一个二极管激光抽运的1123 nm被动调Q激光器.激光晶体为混晶Nd:LuYAG,饱和吸收体选为Cr^(4+):YAG晶体.在连续运转情况下,最高输出功率为2.77 W,对应的光-光转换效率为29.53%.调Q运转时,在9.38 W吸收抽运功率下,最高输出功率为0.94 W.脉冲宽度整体在105 ns左右.在最高吸收抽运功率下,1123 nm激光的输出重复频率为9.40 kHz,对应的单脉冲能量可达100μJ,高于目前报道的单晶Nd:YAG 1123 nm单脉冲能量,证明其在能量存储方面较单晶Nd:YAG更具优势.另外,据我们所知,这是关于混晶Nd:LuYAG 1123 nm输出的首次报道.

基于Re:YAG-SiO_(2)光纤的单频光纤激光器研究进展(特邀)

Re:YAG-SiO_(2)多组分玻璃光纤是以Re:YAG作为纤芯材料,以石英管作为包层材料,采用熔芯法利用拉丝塔在高温下拉制的特种光纤,具有掺杂浓度高、增益大、机械强度高、易与石英光纤熔接等优点,适用于短腔单频光纤激光器。文中介绍了Re:YAG-SiO_(2)光纤的制备工艺,结合笔者课题组在该领域的研究工作,综述了近年来基于Re:YAG-SiO_(2)光纤的单频激光技术在1.0μm,1.5μm及2.0μm波段的研究进展,并对Re:YAG-SiO_(2)光纤的制备及基于该类光纤单频激光器所存在的问题进行了归纳分析,对未来的发展进行了展望。

晶体光纤及晶体衍生光纤制备与应用综述

晶体光纤是一种新型的高性能光纤材料,具有稀土离子掺杂浓度高、传光性好、耐高温、耐腐蚀等优点.晶体光纤在激光及传感方面具有巨大的应用潜力,然而至今还没有成功制备出真正意义上的同时具有晶体纤芯和晶体包层的小芯径晶体光纤.与传统的玻璃光纤相比,晶体光纤的制备工艺更加复杂,如何对晶体光纤制备工艺进行完善和创新是当前需要解决的重要问题.为了探索提高晶体光纤质量的途径,本文以晶体光纤的四种制备技术为主线,回顾了晶体光纤及其制备方法的发展历程,讨论了每种制备方法的局限性,对晶体光纤目前的应用状况进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望.

太赫兹参量源研究进展

太赫兹参量源是一种激光驱动的太赫兹辐射源,它具有高相干性、可调谐、室温运转等优点。在简要介绍太赫兹参量源的基本原理后,重点总结了近年来国内外对太赫兹参量源的代表性研究成果,主要包括:1)太赫兹参量源中常用的几种非线性晶体,包括铌酸锂、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷;2)大单脉冲能量太赫兹参量源,主要产生方法包括使用垂直表面出射结构、使用环形腔、增加非线性晶体损伤阈值等,目前报道的最大单脉冲能量达到17μJ;3)高平均功率太赫兹参量源,主要产生方法包括使用半导体激光器侧面泵浦激光器、兼顾提高泵浦光脉冲能量和脉冲重复频率等,目前报道的最大平均功率为367μW;4)太赫兹参量源的理论模拟,主要包括以耦合波方程为基础的,分别针对太赫兹参量产生器、种子注入式太赫兹参量产生器、内腔泵浦与外腔泵浦太赫兹参量振荡器建立的理论模型。

内腔泵浦的BaWO4反斯托克斯拉曼激光器实验研究

实验研究了内腔BaWO4反斯托克斯拉曼激光器的激光特性。通过在调Q的基频谐振腔中插入一倾斜的BaWO4拉曼谐振腔,实现基频光、一阶斯托克斯光和一阶反斯托克斯光的非共线相位匹配,进而实现了内腔反斯托克斯拉曼激光器在968nm的运转。测量了不同泵浦电压下输出的一阶反斯托克斯光的单脉冲能量,当泵浦电压为750V时,获得的最大输出能量为0.79mJ,相应的基频光到一阶反斯托克斯光的转化效率为1.5%。一阶反斯托克斯光的典型脉冲宽度为4.9ns。

基于单一分光棱镜干涉仪的双通路定量相位显微术

仅仅使用一个单独的分光棱镜(BS),实现了一种用于生物细胞三维成像的双通路定量相位显微术.不同于传统的使用方法,将BS倾斜放置,使中央半反射层与入射光光轴之间存在一个非常小的角度.这样基于BS的分光特性,经过BS后的透射光束和反射光束将会叠加在一起并形成干涉.调节样品位置,利用相机拍摄同时获得了存在π相移的双通路干涉图.这种离轴干涉模式,只需要记录单幅干涉图就可以获得真实的相位信息,方法结构简单,易于操作,适用于微小透明样品的三维形貌测量.

外腔抽运SrWO_4反斯托克斯拉曼激光器

报道了外腔抽运的969nm SrWO4反斯托克斯拉曼激光器的特性。利用主动调Q Nd:YAG激光器产生的1064nm激光作为抽运源,SrWO4拉曼谐振腔的光轴与抽运光的传播方向偏离一个角度,实现了抽运光、一阶斯托克斯光和一阶反斯托克斯光之间的非共线相位匹配,得到了一阶反斯托克斯光和一至三阶斯托克斯光的输出,测量了输出激光的脉冲能量、时间和光谱特性。当抽运光能量为120mJ时获得的969nm反斯托克斯光的最大输出能量为0.74mJ,脉冲宽度为3.9ns。同时,获得的斯托克斯光的总能量为23.9mJ,其中1323nm二阶斯托克斯光的输出能量为19.6mJ。由抽运光向斯托克斯光和反斯托克斯光转换的总效率为20.5%。

真空紫外193nm波段固体激光器研究进展综述

综述了真空紫外193 nm波段固体激光光源的发展情况,具体包括所涉及到的主要非线性晶体[偏硼酸钡(BBO)晶体、三硼酸锂(LBO)晶体、六硼酸铯锂(CLBO)晶体、氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体等]的各类特性及其对比分析、近几十年来193 nm波段连续固体激光和脉冲固体激光的发展脉络、用于产生193 nm固体激光的各种基频光源组合,并对它们的优劣势进行了分类分析和对比。对影响非线性晶体紫外透过率和紫外激光输出功率的双光子吸收效应进行了描述,并对深紫外激光器中的激光诱导污染效应进行了描述,指出几类常用的避免或者缓解该效应的方法。最后对实现超高重复频率准连续真空紫外激光的难度和应当解决的问题进行了探讨。

Nd^3+:YAG/KTiOAsO4可调谐拉曼激光器

将KTiOAsO4(KTA)Stokes参量振荡器置于LD侧面泵浦的1064 nm调Q Nd^3+:YAG谐振腔内,通过KTA晶体的非共线受激电磁耦子散射获得在1078.20~1088.20 nm范围内不连续调谐的Stokes激光。该Stokes激光又作为共线拉曼激光器的泵浦源在同一块KTA晶体中实现了受激拉曼散射,通过设计Stokes谐振腔的输出镜透过率,选择对一阶拉曼光进行输出,其在1106.08~1116.62 nm范围内不连续调谐。当LD泵浦功率为94.20 W,重复频率为5 kHz时,在1116.34 nm处得到了最大功率为1.62 W的拉曼激光输出。

LD泵浦翠绿宝石晶体实现760 nm、10.5 W激光输出

翠绿宝石是性能优良的宽带可调谐激光晶体,具有荧光寿命长、饱和能量密度高、吸收带宽较宽以及热力学性能优良等诸多优点。翠绿宝石晶体独特的吸收带表明除了使用闪光灯泵浦,还可以使用蓝光激光二极管(LD)、绿光激光器、黄光激光器、红光LD等多种可见光光源作为泵浦源。其中,基于日渐成熟的高功率红光LD泵浦源的翠绿宝石激光器具有效率高、体积小等优势,逐渐成为固体激光领域的研究热点。利用两台光纤耦合输出的638 nm高功率LD作为泵浦源,使用双端偏振泵浦结构对翠绿宝石晶体进行抽运,实现了中心波长为760 nm、功率达10.5 W的可见光波段激光输出,光-光转换效率为20%。这是目前国内利用红光LD泵浦翠绿宝石晶体实现的最高输出功率。

椭偏成像技术研究进展

椭偏成像技术是为适应各种器件和材料小而精的趋势,在传统椭偏技术的基础上结合成像技术发展起来的一门测量技术。随着纳米技术的快速发展,该技术也呈现快速发展的趋势,在材料科学、生物学、半导体等很多领域有着广泛的应用。围绕该技术介绍它的原理和优缺点,对该技术的发展历程进行了梳理,描述该技术在材料科学、生物医学领域的应用进展,展望该技术的发展趋势。椭偏成像技术综述有助于促进该技术的发展和在更多领域的应用。

Gabor同轴数字全息的多重再现与自动聚焦

对于近场同轴数字全息在聚焦再现(再现距离精确等于实际记录距离)时,采用多重再现方法可以很好地消除共轭像的影响,但该方法没有考虑和分析再现距离与实际记录距离存在偏差时的影响。然而在实际应用中,实际记录距离难于精确测定,数字再现时采用的再现距离往往与实际记录距离存在偏差。对该方法进行了进一步的深入分析,分析发现该方法对距离偏差十分敏感,且随着距离偏差增大其共轭像消除效果会急剧下降;利用该方法对距离偏差的敏感特性,可以提高同轴数字全息自动聚焦的精准性和灵敏性。对上述结论进行了原理分析和实验验证。

KTP和KTA晶体在3~6THz波段的折射率测量

利用太赫兹（THz）光参量发生器,测量了KTP晶体和KTA晶体在3-6THz波段的折射率。利用一束脉冲宽为5ns的Nd：YAG 1 064nm激光作为泵浦源,分别泵浦KTP晶体和KTA晶体,获得了一束宽谱的Stokes光;测量了泵浦光和产生的Stokes光的非共线相位匹配角度以及对应Stokes光的波长,通过计算得出了KTP晶体在3.07-6.12THz波段对应的折射率为2.81-5.05;KTA晶体在3.71-6.19THz波段对应的折射率为3.26-4.68。

广义相移干涉术相移提取算法的分类与评估方法

在对各种广义相移干涉相移提取算法进行总结分类的基础上,提出一种利用实验可探测量对广义相移干涉相移提取算法进行比较评估的方法。基于离轴数字全息、以重建光波场中直流项和共轭像的残留量作为判据,通过定义重建光波场的信噪比,实现对不同广义相移干涉相移值提取算法的比较评估。理论分析和计算机模拟实验证明:重建光波场的信噪比越大,重建光波场中直流项和共轭像的残留量越小、提取的相移值越准确。选取六种典型的广义相移干涉算法在计算机模拟和光学实验中进行了评估和比较,其结果是一致的,证明了该方法的可行性和有效性。

数字合成莫尔条纹的频谱分析与滤波处理

莫尔轮廓术是实现物体三维面形测量的主要方法之一,它基于莫尔条纹产生和分析技术。莫尔条纹产生方法主要有阴影法、投影法和数字合成法三种。对于数字合成法,目前通常采用低通滤波提取莫尔条纹,低频区域含有许多无用频率成分,会降低所提取的莫尔条纹的质量。通过分析参考条纹图像和变形条纹图像经相乘、相加、相减运算结果图像的频谱,比较不同滤波处理方法对提取莫尔条纹的影响,提出一种采用带通滤波提取莫尔条纹的新方法。与低通滤波相比,带通滤波可以产生衬比度更高的强度分布为标准余弦分布的莫尔条纹;此外,相加和相减运算产生的莫尔条纹之间相位相差p,明暗反转。计算机模拟和实际实验均验证了上述分析结论的正确性和该方法的有效性与可行性。

基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器

报道了一种基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器的运转特性,非线性晶体为MgO:LiNbO3,太赫兹波采用垂直表面耦合的输出方式,斯托克斯环形腔由3个腔镜和MgO:LiNbO3晶体的全反射面构成。抽运源为调Q脉冲激光器,其输出波长为1064.2nm,脉冲宽度为7.5ns。当抽运脉冲能量为105.5mJ、斯托克斯光输出镜的透过率为20.1%时,获得的太赫兹波脉冲能量使得示波器的输出电压为3.3V,对应的斯托克斯光脉冲能量为16.1mJ,抽运脉冲能量阈值约为10mJ。在相同的抽运条件下,将基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器、种子注入式太赫兹参量产生器与环形腔结构的无种子注入式太赫兹参量振荡器的输出能量和抽运脉冲能量阈值进行比较。结果表明,基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器具有较高的输出能量及较低的抽运脉冲能量阈值,当抽运脉冲能量较小时,其在输出能量方面的优势更明显。

采用单像素桶探测器的数字全息成像方法

针对面阵探测器的靶面尺寸较小、分辨率较低,并且某些波段的面阵探测器难以制作等问题,提出基于单像素桶探测器的数字全息成像方法。该方法采用光寻址空间光调制器(OASLM)作为数字全息与计算幻影成像的中间转换器件,待成像物体的全息图作为写入光直接写入OASLM;用可以动态刷新、携带有参考矩阵编码信息的结构光作为电寻址空间光调制器的读出光读出全息图,并由单像素桶探测器探测其光强;该光强信号与参考矩阵进行关联运算,经由计算幻影成像算法得到重建全息图;再根据数字全息成像再现算法得到待成像物体的再现像。通过原理分析和模拟实验验证了该方法的可行性。

二维二硒化铂薄膜光学性质的椭偏研究

近年来,二维二硒化铂(PtSe_(2))由于其独特的性质,在锁模激光器、光电探测器、太阳能电池等领域均表现出巨大的应用潜力,引起了科研人员的广泛兴趣。本实验使用化学气相沉积法,在蓝宝石衬底上生长出不同层数的PtSe_(2)薄膜。使用原子力显微镜和拉曼光谱仪对样品的表面形貌和拉曼振动模式进行研究。吸收光谱表明,PtSe_(2)具有随着层数增加而减小的带隙。使用椭圆偏振光谱仪对样品的光学常数进行表征,结果表明,PtSe_(2)的光学常数与厚度有明显的相关性。使用变温椭偏光谱仪分析温度对PtSe_(2)光学常数的影响,并得到不同波长下的热光系数。本实验结果可以为基于PtSe_(2)的光电器件的设计和优化提供参考。

大能量磷酸钛氧钾太赫兹参量源

使用磷酸钛氧钾(KTiOPO4,KTP)晶体,采用斯托克斯参量振荡器与太赫兹波表面垂直出射的斯托克斯参量放大器相结合的实验方案,获得了大能量的太赫兹波输出。抽运源是调Q脉冲激光器,输出波长为1064.2nm,脉宽为7.5ns,脉冲重复频率为1Hz。斯托克斯光波长为1086.2nm,抽运光与斯托克斯光的夹角为4.4°,太赫兹波频率为5.7THz。抽运光路上的延时装置可以保证抽运光脉冲与待放大斯托克斯光脉冲有很好的时间重合性。当抽运光脉冲能量为770mJ、待放大斯托克斯光脉冲能量为16.8mJ时,放大后斯托克斯光脉冲能量为185.4mJ,太赫兹波脉冲能量最大为6.4μJ。