周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器时域特性的实验研究

分别采用MOTORULA公司的硅基光电二极管探测器和JUDSON公司的InGaAs光电二极管探测器对泵浦光和信号光的脉宽进行了测量.研究了极化周期、工作温度以及抽运功率与周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器输出的信号光脉冲宽度的作用关系.实验采用LD端面抽运的声光调QNd:YVO4激光器作为抽运源,在晶体温度为30℃、极化周期为29.5μm条件下,当抽运功率为1008mW时,获得了平均功率为238mW的信号光输出,其光-光转换效率为23.6%,最窄脉冲宽度约为9.3ns,相对抽运光脉宽被明显压窄.     

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镁铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1 064 nm的声光调Q Nd∶YVO4激光器,在重复频率为2 kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30 ℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48 mW.当抽运功率为94 mW时获得了25 mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.     

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镬铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1 064 nm的声光调Q Nd:YVO_4激光器,在重复频率为2 kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48 mW.当抽运功率为94 mW时获得了25 mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.     

高功率,红光至中红外可调谐腔内和频光学参量振荡器

本文利用高重复频率,高平均功率大模场面积飞秒光纤激光器作为同步抽运源,抽运以多周期极化掺氧化镁铌酸锂为非线性晶体的单共振光学参量振荡器,获得了高功率可调谐红光至中红外光,信号光调谐范围为1450—2200 nm,闲频光调谐范围为2250—4000 nm,在2 W的抽运功率下,信号光输出波长为1502 nm时获得最大输出功率374 mW,转换效率为18.7%,脉冲宽度为144 fs,此时中红外输出中心波长为3.4μm,平均功率为166 mW.再利用BBO晶体对信号光进行腔内和频,获得和频光输出波长调谐范围为610—668 nm,在4.1 W抽运的情况下,最高平均功率为615 nm处的694 mW,转换效率达16.9%.     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

自调Q、自锁模铒/镱共掺光纤激光器

研究了结构新颖的环形腔铒/镱（Er/Yb）共掺双包层光纤激光器.为了获得高功率激光输出，使用6个激光二极管（LD）同时抽运Er/Yb共掺光纤，采用光纤光栅（FBG）Sagnac环作为波长选择器，得到了中心波长为1548.11 nm、谱线宽度为0.06 nm的窄线宽激光输出；并利用增益光纤作为可饱和吸收体，实现了自调Q、自锁模脉冲输出.当抽运功率为719 mW时，激光器输出自调Q脉冲，脉冲周期为20μs，脉冲宽度为2.8μs，脉冲的平均功率为38.4mW，峰值功率为274.3mW；当抽运功率为3.6 W时，激光器输出自锁模脉冲，脉冲宽度为4ns，平均功率为319 mW，脉冲峰值功率大于10 W，重复频率为7.937 MHz.     

2.8μm增益开关Er∶ZBLAN光纤激光器的数值模拟

建立了适用于2.8μm增益开关掺Er~(3+)的氟化物光纤(Er∶ZBLAN)激光器的计算模型,并进行了数值模拟。模拟发现存在最佳输出镜透过率使得输出功率最大,同时耦合率也影响脉宽、峰值和脉冲形态。模拟了抽运功率对脉冲形态的影响,发现弱抽运时两个抽运周期内仅出现一个信号光脉冲,而强抽运时一个抽运周期内出现多个信号光脉冲的现象。通过模拟发现了若干未被实验报道的新现象和规律,如耦合率对输出功率、能量、脉冲形态的影响规律;抽运功率阈值附近会出现与抽运周期一致的弱信号脉冲等。研究表明,在适当耦合率和抽运功率时,2.8μm Er∶ZBLAN激光器可以实现稳定增益开关脉冲输出。     

利用锁模光纤激光器在色散位移光纤中产生超连续谱的研究

采用主动锁模光纤激光器输出的重复频率10GHz、脉宽7．97ps的脉冲作为抽运光源,无需压缩后直接抽运4．2km的普通色散位移光纤(DSF)．利用色散位移光纤中自相位调制、交叉相位调制等非线性效应的联合作用,获得了20dB带宽达125nm、覆盖整个C波段、L波段和部分S波段的超连续(SC)谱。实验研究了抽运光脉冲峰值功率和抽运波长对超连续谱宽度的影响,结果表明抽运光脉冲峰值功率越高,得到的超连续谱的带宽越宽;通过对抽运波长的优化,可以实现最大程度的超连续展宽;分析了滤波器带宽对脉冲质量的影响;利用0．4nm带宽的可调谐滤波器对从超连续谱中滤出脉冲的特性进行了研究,在超连续谱的不同波长处获得了脉宽为8．90～9．80ps、时间一带宽积为0．44～0．49的稳定的窄光脉冲。     

外腔式宽调谐被动调QNd:YVO_4/PPMgLN光学参量振荡器

报道了一个低阈值宽调谐、被动调Q、单谐振掺MgO的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量振荡器。利用被动调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下,实现了PPMgLN晶体的准相位匹配光学参量振荡。光参量振荡的阈值仅为0.27W(单脉冲能量4.5μJ、脉宽35ns);在泵浦光为1.35W(脉冲能量8.2μJ、脉宽35ns),PPMgLN周期为31μm时,获得了161.9mW,3.202μm脉冲激光输出;同时获得了98.5mW的1.594μm信号光输出,总的光光转化效率达到19.3%。通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm,信号光1.43～1.65μm的宽带可调谐激光输出。     

Study on broadly tunable optical parametric oscillator based on MgO-doped periodically poled LiNbO3 crystal

An efficient source of all-solid-state broadly tunable mid-infrared optical parametric oscillator based on a periodically poled MgO-doped lithium niobate is reported. The pump source is a 1064nm acousto-optically Q-switched diode-pumped Nd:YAG laser. A broadly tunable mid-infrared output from 1.56 to 1.67 μm were generated, with corresponding idler wavelengths of 3.34 to 2.93 μm by temperature tuning from 40 to 200°C. When the average pump power is 1.61 W with about 70 ns pulse duration operating at a repetition rate of 10 kHz, the maximum signal output power of the PPMgLN-OPO is about 211 mW at 1631 nm.     

Laser performance of monolithic Cr,Nd:YAG self-Q-switched laser

The self-Q-switched laser performance of monolithic Cr⁴⁺,Nd³⁺:YAG concave-planar resonator with 5-mm length was studied experimentally and theoretically. The slope efficiency is as high as 24% and pump threshold is as low as 64 mW. The pulse width, the single pulse energy and the pulse repetition rate of monolithic Cr,Nd:YAG self-Q-switched laser were measured as a function of absorbed pump power. With the increase of pump power, the pulse width decreases and the pulse energy and the pulse repetition rate increase. The average output power of 91 mW with pulse width of 7 ns at repletion rate of 35.5 kHz was obtained at the maximum absorbed pump power of 440 mW, the peak power is as high as 370 W. The theoretical prediction of pulse energy, pulse width and pulse repetition rate as a function of absorbed pump power based on rate equations is in a good agreement with our experimental data. This can lead to develop the diode laser-pumped monolithic self-Q-switched solid-state microchip lasers.     

An efficient intracavity-pumped KTP optical parametric oscillator at 1572 nm

We demonstrate an efficient and eye-safe wavelength intracavity optical parametric oscillator (OPO),based on a KTP crystal inside a Q-switched Nd:YVO4 laser end pumped by a fiber-coupled diode laser. Inthe acousto-optic Q-switched operation with the pulse repetition rate of 10 kHz, a 1572-nm eye-safe laser with the average power of 237 mW at the incident pump power of 5.64 W is obtained. Under the pulse repetition rate of 5 kHz, the signal light with pulse width of 2 ns and peak power of 18.5 kW is achieved.The conversion efficiency of the average power is 4.2% from pump diode to OPO signal output and thesignal pulse duration is about 13 times shorter than that of the depleted pump light.     

超低阈值Q调制，锁模Yb3+光纤环形腔激光器

 在一种掺镱（Yb³⁺）光纤锁模激光器中。谐振腔采用近“8”字形环形结构，并巧妙地引入半导体可饱和吸收镜（SESAM），腔内引入起偏器和偏振控制器，利用非线性偏振旋转的被动锁模机理，结合SESAM慢可饱和吸收体的自启动作用，在极低的泵浦功率下，实现了稳定的调Q脉冲输出和锁模输出。当泵浦功率为18 mW时，调Q脉冲重复频率为16 kHz，脉冲宽度4 μs，光谱宽度为2.34 nm。当泵浦功率为60 mW时，实现了激光器连续锁模，输出功率8 mW，重复频率20 MHz，光谱宽度3.54 nm，脉宽在ps和亚ps量级，而且在调整偏振控制器的角度时，观察到了波长的调谐现象，调谐范围为1 028~1 530 nm。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。     

二极管泵浦的被动调Q与脉冲幅度混沌Nd:LaMgAl11O19全固态激光器

基于二极管泵浦Nd:LaMgAl₁₁O₁₉无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8~8.6 W范围内时,激光器运转在被动调Q状态;当泵浦功率为8.6 W时,调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2μs。当泵浦功率增加到8.7~10.5 W范围内时,输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象;通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图,判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态;当泵浦功率功率为10.5 W时,脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。     

LD泵浦Nd：YAG/Cr：YAG腔外频率变换高功率紫外激光器

用KTP晶体对激光二极管端面泵浦的Nd:YAG晶体;Cr:YAG被动调Q产生的1064nm脉冲激光器进行腔外倍频,用BBO晶体四倍频产生266 nm紫外激光.用15 W的LD阵列;当LD泵浦功率为12 W的情况下;红外(1064 μm)调Q平均输出功率为2.2 W;脉冲序列周期为40 μs;脉宽为18ns;峰值功率高达4.9kW.采用KTP腔外二倍频;532nm的绿光输出平均功率为850mW;用BBO腔外四倍频;266nm的紫外光输出平均功率高达215mW，绿光-紫外光光转换效率为25.2%, 红外到紫外总的转换效率为9.8%.     

氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器

报道了基于氧化石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器。激光器采用环形腔结构,调Q器件为自制的氧化石墨烯可饱和吸收镜。泵浦功率在81~505 mW范围内时,得到了重复频率68~124 kHz的稳定的调Q脉冲输出,脉宽为0.47~1.60 s。由于泵浦功率限制,激光器最大输出功率为10 mW, 相应单脉冲能量为80.6 nJ。此种基于氧化石墨烯可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器体积小、成本低廉、结构简单、稳定性高、光束质量高,具有广阔的应用前景。