后向泵浦高功率掺镱光纤放大器的非弹性散射效应

 在考虑受激布里渊散射和受激喇曼散射效应的基础上,数值求解了双包层掺镱光纤放大器的速率-传输方程,分析了后向泵浦高功率掺镱光纤放大器在不同信号光线宽、光纤长度和纤芯直径下的输出特性,研究了受激布里渊散射和受激喇曼散射的抑制条件。计算结果表明:在后向泵浦方式下,若掺镱光纤长度小于0.68 m,纤芯直径大于26 μm,信号光线宽大于0.04 nm,则放大过程中的受激布里渊散射和受激喇曼散射能同时得到有效抑制。     

双折射光纤受激喇曼散射的研究

本文详细地研究了双折射光纤的受激喇曼散射.观测到9级斯托克斯受激喇曼谱.文中讨论和测试了阈值和频移与泵浦光偏振方向间的关系;当泵浦光偏振方向与光纤椭圆核的长轴或短轴平行时的传输损耗.并根据测得的阈值在理论上计算了各级斯托克斯线的喇曼增益系数.     

CBrCl3液芯光纤中的受激喇曼散射

以1.06μm调Q-锁模激光泵浦CBrCl_3液芯光纤,观察到11级受激喇曼散射,测量了各级受激喇曼散射的相对峰值功率及第9、10和11级的频谱.这种液芯光纤中的受激喇曼散射可作为获得2μm以上波段红外相干光的手段.     

单模石英光纤中受激喇曼散射的研究

利用连续光纤激光器为泵浦源,对单模石英光纤中的受激喇曼散射进行了实验研究.在较低功率泵浦下,观察到由自发喇曼散射向受激喇曼散射演化的过程中,光谱不断变窄;当Stokes波信号功率较强时,观察到光谱峰值相对于泵浦波的频移量从440 cm－1转化到490 cm－1.在改进耦合系统后,不仅观察到一级喇曼频移,并且观察到了高阶Stokes光.在产生多级喇曼光谱时能量移动比较复杂,每两级的喇曼频移间隔并不完全相同.     

光纤中的受激喇曼散射及泵浦脉冲和斯托克斯脉冲的分离

本文报道在单模光纤中的受激喇曼散射的实验结果,用条纹相机测量了泵浦脉冲和喇曼斯托克斯脉冲时间上的相对延迟;结果表明,受激喇曼散射的喇曼斯托克斯脉冲大约在距光纤输入端一个分离距离的位置上形成。     

XeCl激光泵浦高压氢的衍射极限SRS斯托克斯光输出

利用XeCl准分子激光在高压氢中产生受激喇曼散射获得峰值功率为0.2MW、衍射极限发射角的一阶(353nm)斯托克斯输出,井研究了泵浦激光发散角对受激喇曼散射转换效率的影响.     

皮秒激光瞬态受激喇曼散射的实验研究

本文采用对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器输出10ps脉冲串,经KTP非线性晶体腔外倍频,泵浦喇曼介质为二甲亚砜(DMSO)液体.实验研究了不同透镜焦长、焦点位置及不同喇曼介质氏度对瞬态受激喇曼散射的影响,获得了能量转换效率分别为45.6%和10.5%的前、后向一阶斯托克斯-喇曼散射光,并对实验结果进行了讨论.     

鉴别CS2介质受激喇曼散射和受激布里渊散射阈值的微小差异的实…

本文提出一个测试ＣＳ２介质受激喇曼散射和受激布里渊散射阈值的微小差异的实验方法，并成功地获得阈值稍低的受激喇曼散射，而抑制了受激布里渊散射。     

亚微米直径光纤的非线性特性研究

用电磁场的严格解分析了亚微米直径光纤的非线性系数，发现光纤直径在700 nm左右（亚微米量级）非线性系数较大，喇曼阈值较小，喇曼增益谱线较多；受激喇曼散射特性的分析表明，由于直径小，光纤在较小的泵浦光功率作用下能量密度就很大，因此很容易观察到受激喇曼散射.实验结果表明，理论分析与实验结果吻合得很好.     

单纵模Nd:YAG激光泵浦H2气中的受激喇曼散射

用单纵模Nd:YAG激光(波长1.06μm,脉宽9ns,线宽0.003cm-1)泵浦氢气中的受激喇曼散射,产生很强的后向一级斯托克斯.当泵浦能量为120mJ,压力为1.5MPaH2时,后向和前向喇曼的光子转化效率分别为66%和15%,而在4MPa时两个数值分别为46%和39%.由于后向喇曼与前向喇曼和泵浦光的传播方向相反,二者的相互竞争产生了张弛振荡,使得后向和前向喇曼的时间波形都分裂为两个峰,后向喇曼的两个峰都被压窄到1ns,使峰值功率达到了泵浦光功率的二倍,这在前向喇曼是不可能的.而且后向喇曼的光束质量要大大优于泵浦光和前向喇曼的光束质量,在4MPaH2和脉冲重复频率为10Hz时,喇曼过程的放热使前向喇曼的光束质量变坏,但对后向喇曼的光束质量影响不大.计算表明,该实验条件下受激喇曼过程没有达到稳态,所有实验结果都可以而且只能用相关的瞬态受激喇曼理论解释.     

Analytical modelling of end thermal coupling in a solid-state laser longitudinally bonded by a vertical-cavity top-emitting laser diode

The intrinsic features involving a circularly symmetric beam profile with low divergence, planar geometry as well as the increasingly enhanced power of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) have made the VCSEL a promising pump source in direct end bonding to a solid-state laser medium to form the minimized, on-wafer integrated laser system. This scheme will generate a surface contact pump configuration and thus additional end thermal coupling to the laser medium through the joint interface of both materials, apart from pump beam heating. This paper analytically models temperature distributions in both VCSEL and the laser medium from the end thermal coupling regarding surface contact pump configuration using a top-emitting VCSEL as the pump source for the first time. The analytical solutions are derived by introducing relative temperature and mean temperature expressions. The results show that the end contact heating by the VCSEL could lead to considerable temperature variations associated with thermal phase shift and thermal lensing in the laser medium. However, if the central temperature of the interface is increased by less than 20~K, the end contact heating does not have a significant thermal influence on the laser medium. In this case, the thermal effect should be dominated by pump beam heating. This work provides useful analytical results for further analysis of hybrid thermal effects on those lasers pumped by a direct VCSEL bond.     

Extraordinary variation of pump light intensity inside a four-level solid-state laser medium

A theoretical investigation of the absorption of the pump light at different intensities through a four-level solid-state laser medium is presented. It is found that the variation of the pump intensity inside the laser medium cannot always simply be dominated by Beer's law. Transmission of the pump light through this laser medium is closely related to the pump intensity itself. In fact, when the pump intensity is relatively low, whose values depend on the characteristics of the medium, the variation of the pump light through the laser medium is consistent with Beer's law. However, while the pump intensity is high enough, the relationship between the transmission of the pump light and its propagation distance is demonstrated to be linear. These theoretical results have been confirmed by the experiment with a medium of YAG:Nd.     

脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器时变热效应分析

建立了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦棒状Nd:YAG增益介质时变热效应理论计算模型。采用有限元Ansys软件模拟分析了脉冲LDA侧面泵浦大能量固体激光器的时变热效应特性。研究结果表明,所研究的脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器热效应具有时变特性,介质横截面内中心点处的稳态温度场分布随时间呈锯齿形周期变化,锯齿形变化频率为LDA泵浦频率,脉冲LDA泵浦参数对介质稳态温度场分布有较大影响。分析和计算了介质内热梯度、应力双折射以及激光晶体端面效应等导致的晶体热透镜焦距。计算表明,介质的热焦距主要来源于介质内温度梯度引起的热透镜焦距。     

薄片激光器热效应及其对输出功率的影响

建立了光强分布为高斯型的抽运光端面单程抽运时薄片激光器的温度模型, 实验测量了不同抽运功率下薄片介质表面的 温度分布、温度随时间的变化特性以及介质表面的温度差. 采用Hartmann法测量了薄片介质的热焦距. 考虑热焦距随抽运功率的变化, 基于四能级系统薄片激光器的速率方程组, 建立了薄片激光器热效应对输出功率影响的物理模型, 薄片激光器输入-输出功率曲线与实际相符. 所得结果对薄片激光器的设计和优化具有一定的指导意义.     

Cr~(2+):ZnSe全固态中红外激光器

建立了一种高质量、高效率全固态中红外激光系统,并对激光输出的效率、光束质量等指标进行了测试。首先,以二极管激光器为泵浦源,Tm~(3+):YAP晶体为增益介质,搭建了输出波长为1.97μm的近红外激光器。然后,以Tm~(3+):YAP激光器为泵浦源,自行开发研制的Cr~(2+):ZnSe单晶为增益介质,搭建了全固态中红外激光器。最后,测试了全固态中红外激光器的光束质量及激光器出光效率,并对谐振腔光效率的理论输出值与实际的激光器出光参数进行了对比。实验结果表明:此全固态中红外激光器的光光转换效率为17.2%,斜率效率为20%,在最高输出能量为3 W时的光束质量(M~2)在x和y方向分别为1.7和1.73,光束基本为圆形的高斯光斑。     

半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器理论建模与性能分析

建立了半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器(DPRGL)速率方程模型,以Ar为例,仿真分析泵浦强度、亚稳态原子数密度以及增益介质长度对DPRGL工作性能的影响。结果表明:高泵浦强度(约kW/cm2)条件下DPRGL理论上具有大于55%的光-光效率;亚稳态原子数密度和增益介质长度对激光器性能影响具有等价性;实际中需综合优化泵浦强度、亚稳态原子数密度、增益介质长度等激光器参量以实现激光器最大的光光转换效率。     

环形激光二极管抽运棒状激光器中瞬态温度和热应力分析

直接从激光二极管发光强度的角分布出发,采用光线追迹方法获得激光棒内的热沉积分布,在此基础上采用热传导模型和热力模型,比较了不同抽运功率、不同棒半径下达到稳态温度分布的时间,并且对稳态和瞬态热应力进行了详细模拟计算。结果表明,采用环形激光二极管阵列侧面抽运的棒状激光器中的热效应问题十分严重,不同的抽运结构参量下,温度分布不同;达到稳态所需时间随棒半径增大而增加,而不受抽运功率的影响;抽运功率越大,棒内温差增大,热应力也越大;热破坏主要集中于激光棒中心区域和表面区域。     

Temporal dynamics of high repetition rate pulsed single longitudinal mode dye laser

Theoretical and experimental studies of temporal dynamics of grazing incidence grating (GIG) cavity, single-mode dye laser pumped by high repetition rate copper vapour laser (CVL) are presented. Spectral chirp of the dye laser as they evolve in the cavity due to transient phase dynamics of the amplifier gain medium is studied. Effect of grating efficiency, focal spot size, pump power and other cavity parameters on the temporal behaviour of narrow band dye laser such as build-up time, pulse shape and pulse width is studied using the four level dye laser rate equation and photon evolution equation. These results are compared with experimental observations of GIG single-mode dye laser cavity. The effect of pulse stretching of CVL pump pulse on the temporal dynamics of the dye laser is studied.     

二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器技术研究

固体激光器向高平均功率发展的最大障碍是激光介质的热效应.采用薄片激光介质可以实现热流近一维分布,因而是解决固体激光器热效应的有效手段之一,但许多因素都会影响薄片的一维热分布.对薄片热分布的主要影响因素进行的计算分析表明,在均匀泵浦条件下,泵浦区径向温度的均匀性不仅和泵浦区面积与薄片厚度之比有关,而且和冷却区与泵浦区的相关尺寸有关.采用均匀耦合技术并合理设计薄片的散热冷却结构以实现热流近一维分布,用平均功率336 W的激光二极管阵列泵浦一块NdYAG薄片,获得了平均功率超过120 W的准连续激光输出.