掺钛蓝宝石与超短脉冲激光

详细阐述掺钛蓝宝石晶体的物理化学与光谱特性，着重介绍了以掺钛蓝宝石晶体为激光介质的各种激光器件及关键技术，对国内外超短脉冲激光的产生与放大技术的发展历史、研究动态和应用前景也作了简单评述。     

掺钛蓝宝石与超短脉冲

 详细阐述掺钛蓝宝石晶体的物理化学与光谱特性，着重介绍了以掺钛蓝宝石晶体为激光介质的各种激光器件及关键技术。对国内外超短脉冲激光的产生与放大技术的发展历史、研究动态和应用前景也作了简单评述。     

掺钛宝石可调谐激光器及其进展

１９８２年掺钛宝石（Ｔｉ３＋Ａｌ２Ｏ３）晶体第一次产生可调谐激光，该晶体性能优异，晶体的物理和化学性质与红宝石相似．Ｔｉ３＋离子能级结构有利于产生具有宽吸收和宽荧光谱的激光．晶体生长的关键是提高掺钛浓度和克服钛离子变价．美国、苏联、中国已生长出这种激光晶体．掺钦宝石可调谐激光器可调范围为 ６７０－１０００ｎｍ，光泵连续输出已达１．６ｗ，脉冲输出为１００ ｍＪ，总效率为４０％，灯泵阈值为２０Ｊ，输出为３００ｍＪ． 预期效率可望达５％．将其倍频，可实现单一系统全可见区可调谐．中国科学院安激光学精密机械研究所已实现６７７－９８７ｎｍ可调谐激光．     

Ti：Al2O3晶体紫外及可见光谱的浓度效应研究

通过对不同浓度的Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３晶体紫外吸收光谱，可见偏振荧光光谱及其激发光谱的研究，发现峰值４２０ｎｍ的宽带可见荧光，室温下较强的σ偏振光在低温（７７Ｋ）下变得比π偏振光弱。在液氮温度下π偏振光谱分裂成３３０ｎｍ，４２０ｎｍ，４６０ｎｍ，５６０ｎｍ等离荧光带。研究认为，这些发光带分别与色心（Ｆ＾＋，Ｆ心）及Ｔｉ＾４＾＋离子的电荷转移跃适有关。并且室温下可见荧光具有的较强的浓度猝灭及现象来源于Ｔｉ     

自启动,长时间稳定,低功率泵浦的超短脉冲掺钛蓝宝石激光器

接钛蓝宝石晶体具有宽增益带（660～1100um）和大的增益截面（～3×10－19cm2），因此用掺钛蓝宝石激光器极易产生超短脉冲、高功率激光。主动锁模、被动锁模、对撞脉冲锁模、耦合腔锁模（APM）以及同步泵浦锁模的掺钛蓝宝石激光器，都已实现超短脉冲激光输出。更引人瞩目的是在掺钛蓝宝石激光器上采用自锁模技术，来获得超短脉冲激光。自锁模掺钛蓝宝石激光器的结构简单、运行稳定，已被广泛应用。目前国际上自锁模掺钛蓝宝石激光器产生的最短脉冲为8．5fs’‘’，对应的光谱宽度为151urn。掺钛蓝宝石激光器能自锁模产生超短脉冲的机理一…     

蓝宝石激光器—90年代的激光器

1982年P.Moulton第一次在掺钛蓝宝石(Ti:Al2O3)中产生激光.此后经过六年的努力,人们解决了生长优质晶体,控制晶体的参数和器件结构设计等技术问题,到1988年底开始有了掺钛蓝宝石激光器商品.美国 Lasers & Optronics杂志推荐的1989年十项尖端产品中有两项是掺钛蓝宝石激光器,它们用连续波氩离子激光器泵浦,调谐范围大约是700-1000nm,最大输出功率可以到 2.5 W.美国光谱物理公司固体激光器产品部主任认为掺钛蓝宝石激光器将成为90年代的激光器. 在室温下掺钛蓝宝石的上能级寿命约为3.2us,比ns量级的染料的上能级寿命长得多,但比一般固体激…     

可调谐掺钛蓝宝石激光器的一种新型倍频器

介绍掺钛蓝宝石激光器的一种新的倍频系统,利用色散棱镜对把不同频率的激光从窨色散开,然后利用透镜使这些光从不同方向入射到ＢＢＯ晶体上,这些方向恰 好是这些光的ＢＢＯ晶体上的相位匹配角,从而不需倍频晶体在掺钛蓝宝石激光器的可调谐范围内均实现角度相位匹配。     

氟化物玻璃中Tm^3＋离子敏化Ho^3＋离子的红外发光性质

研究了氟化物玻璃中Ｔｍ＾３＋和Ｈｏ＾３＋离子的红外吸收光谱性质，用钛宝石激光器作为激发源，研究了Ｔｍ＾３＋离子的交叉弛豫过程和Ｔｍ＾３＋敏化Ｈｏ＾３＋２μｍ的红外发射光谱。研究结果表明，只有发Ｔｍ＾３＋离子浓度较高（～２ｗｔ％）时，才能发生较强的交叉弛豫进行，随Ｍｏ＾３＋离子浓度的增加，２μｍ的发光强度增大，当激发光波长为８１３ｎｍ时，２μｍ的发光强度最大。     

掺钛蓝宝石激光器实现飞秒级自聚焦锁模运转

自1989年Goodbellt等人利用被动锁模方式第一次实现了掺钛蓝宝石激光锁模以来,人们利用多种锁模方式实现了掺钛蓝宝石激光器的锁模运转,其中特别引起广泛兴趣的是利用激活介质自聚焦效应实现掺钛蓝宝石激光器的自锁模,并于1991年达到了几十飞秒至几百飞秒的锁模运转,成为当今超快激光领域研究的前沿和热点.天津大学超快激光研究室经过几个月的研究于最近在我国首次实现了掺钛蓝宝石自聚焦锁模运转,脉冲宽度达到比184fs.     

Ti：Al2O3晶体的电子自旋共振谱研究

Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３晶体中的顺磁中心Ｔｉ＾３＋由于强烈的晶格自旋耦合而使其电子自旋共振吸收只有在液拟温度附近才能看到，本实验在液氮温度附近记录到由许多强的的吸收峰迭加于Ｔｉ＾３＋宽吸收线所组成的电子自旋共振谱，这些吸吸收峰被认为是Ａｌ２Ｏ３基质中的Ｆｅ＾３＋，Ｍｎ＾２＋，Ｃｒ＾３＋，Ｍｏ＾３＋，Ｆｅ＾２＋，Ｃｏ＾２＋等杂质的共振吸收及Ｔｉ＾２＋３Ａ２ｇ基态的双量子跃迁造成的。     

高效连续波钛宝石激光器的优化设计及实验研究

运用ABCD律及自再现条件对钛宝石线性腔的折叠角进行了优化,从而大大提高了钛宝石晶体中光束束腰的耦合效率同时实验上对连续钛宝石激光器进行了研究,采用20mm长的钛宝石晶体和10%输出耦合镜,并运用优化后的折叠角,最终用全线氩离子激光器泵浦的连续波钛宝石激光器的斜率效率高达34.2%,在泵浦功率为7.7W下,连续钛宝石激光器输出功率达1.89W.     

高效全固化紫外四倍频激光器的研究

用半导体激光器抽运的调Q YLF倍频激光器抽运掺钛蓝宝石激光器，用LBO晶体在腔内产生二次谐波，再聚焦到BBO晶体上产生四次谐波深紫外激光。为了提高谐波转换效率，在腔内分别插入了单片、组合双折射滤光片和聚焦透镜，在平均功率为3.6W，波长为527nm的抽运光下得到410mW，417nm的蓝光。用长焦距的透镜聚焦二次谐波，得到34mW，208nm的紫外脉冲激光。从实验上详细研究了基频光的线宽对二次谐波效率的影响，二次谐波的线宽对四次谐波效率的影响、基频光的波长对四次谐波产生效率的影响。全面地分析了单片和组合大拆射滤光片及抽运功率对钛蓝宝石激光器基频光的脉宽、线宽等参量的影响。     

大口径掺钛蓝宝石晶体放大的实验研究

 分析了口径为80 mm的钛宝石晶体内的增益特性,对大口径钛宝石晶体中的泵浦光能量密度和泵浦光口径进行了优化设计。对于80 mm×17 mm的晶体,最佳工作光束口径为55 mm,泵浦能量为50 J;对于80 mm×30 mm的晶体,最佳工作光束口径为60 mm,泵浦能量为90 J,且其横向小信号增益远小于80 mm×17 mm晶体的。对影响大口径钛宝石晶体放大的横向放大自发辐射（ASE）和寄生振荡采用折射率匹配的包边技术进行了抑制。实验表明,该方法把允许横向增益从13提高到了2 100。实验系统为100 J绿光台面泵浦激光器,100 TW主放大器采用四程空间构型放大光路。80 mm×17 mm钛宝石晶体c轴水平放置,泵浦光和主激光均为水平偏振。当以泵浦光能量为49 J对主放大器进行双端泵浦,注入信号光能量为1.2 J,光束口径60 mm时,获得了14.2 J的放大光输出和286 TW的最高峰值功率。     

Tunable solid state UV laser

A tunable Ti:sapphire laser pumped by an intracavity frequency-doubled YAG laser was designed, and third-harmonic generation of the tunable Ti:sapphire laser was achieved by rotating the cardinal plane of the crystal through a multi-crystal cascade method. The parameters such as crystal length, time predelay, and intensity ratio related to the efficiency of third-harmonic generation are analyzed by nonlinear equations.     

PW级掺钛蓝宝石激光放大器中横向寄生振荡控制

 介绍了目前世界上在建的第一台掺钛蓝宝石激光系统中大口径晶体内横向寄生振荡的抑制方法。采用一种掺炭的热塑料MeltMount 1.704作为折射率匹配材料，掺入炭粉作为吸收体。理论上它可以将晶体中的寄生振荡阈值从13增加到2100。     

Repetition Operation of Flashlamp Pumped Ti: sapphire Laser

ＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＦｌａｓｈｌａｍｐＰｕｍｐｅｄＴｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅＬａｓｅｒ￥ＬＩＺｉｙａｏ；ＧＡＯＧｕｏｃｈａｎｇ；ＹＩＮＳｈａｏｔａｎｇ（ＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃ...     

由自锁模钛宝石激光器产生19fs脉冲

由自锁模钛宝石激光器产生１９ｆｓ脉冲林位株，赖天树，陈毓川，郑向阳，徐杏绍，莫党（中山大学物理系，广州５１０２７５）自锁模钛宝石激光器是９０年代发展起来的新型固体可调谐激光器，它以其激光频谱调谐范围宽、能够产生飞秒级短脉冲、输出功率高、装置简单和工作...     

Tunable Sum Frequency Mixing of a Ti:sapphire Laser and a Nd:YAG Laser

In this paper the theoretical and experimental results of sum-frequency mixing of a Ti:sapphire laser and a 1.064 μm Nd:YAG laser are presented. By using two KTP crystals cut at θ=76° and 85° (φ=90° in both crystals), respectively, the sum-frequency mixing tuning range from 459.3 to 509.6 nm in one Ti:sapphire laser setup is experimentally achieved. The maximum output energy was 14.6 mJ and the energy conversion efficiency was up to 15.2%.