高功率全光纤光载微波信号功率放大器

为获得可应用于光载微波雷达系统的高功率双频激光源,用1 064nm窄线宽Nd∶YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源,其输出分为两路,一路直接耦合入光纤,另一路经声光移频,与未移频的光束合束后获得中心频差为150 MHz、功率为20mW的双频激光.利用以半导体激光泵浦和掺Yb3+石英光纤为增益介质的3级主振荡功率放大系统对双频固体激光器输出的双频激光进行放大,获得50.3W的双频放大输出,光束质量因子为1.30,第三级主放大斜效率为74%.双频成分的幅度比、频差在放大过程中得到保持,拍频调制深度及信噪比等特性也未有恶化.双频光纤功率放大器在频差稳定和高功率输出等方面均有良好的表现.     

高功率可调谐双频激光全光纤放大实验研究

基于全光纤以及主控振荡功率放大器,设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50mW,通过放大系统将双频功率放大到10W。通过实验及分析得出两束频差为150MHz的激光功率比率在放大之后保持不变,且经过放大的激光信号中,拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。     

高功率宽带射频调制连续激光源

射频强度调制激光作为激光雷达系统的载波可以有效提高系统的抗干扰和抗散射能力,高功率宽带射频强度调制光源是实现高分辨率远距离探测的关键.本文采用在Nd:YAG激光器的耦合腔中插入一对四分之一波片的方法实现了频差调谐范围为30 MHz—1.5 GHz的双频激光输出,结合光纤振荡功率放大技术,将双频信号光功率放大为50 W.耦合腔双频种子源具有良好的功率和频率稳定性,输出功率为9.5 mW时,功率标准差为0.145 mW,稳定性为1.52%,输出双频激光的频差为250 MHz时,拍频的标准差为1.6144 MHz.种子光进行三级光纤功率放大,得到50 W双频激光输出.放大后的双频激光功率波动范围小于0.1 W,双频拍频的标准差为1.777 MHz,很好地保持了放大之前的功率稳定性和双频频差稳定性.     

高效率LD端面抽运准连续355nm激光器

报道了一台激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体腔内倍频和腔外和频相结合的声光调Q准连续355 nm紫外激光器。采用LD端面抽运双侧翼键合YVO4基质的Nd∶YVO4晶体,在腔内置入Ⅰ类相位匹配的LiB3O5(LBO)晶体进行倍频实现1 064 nm和532 nm双波长准连续激光输出,通过消色差透镜将双波长激光聚焦耦合到Ⅱ类相位匹配的LBO晶体中进行和频,并采用双向和频光路,获得了高效率、高光束质量、高重复频率的准连续355 nm紫外激光输出。在抽运功率为28.6 W、重复频率为20 kHz时,355 nm激光最大输出功率4.2 W,脉宽为20.6 ns,光-光转换效率为14.7%,激光器光束质量因子Mx2和My2分别为1.29和1.23。     

激光二极管抽运的高输出单频稳频Nd∶YVO4激光器

研制了光纤耦合的激光二极管抽运的单频稳频Nd∶YVO4激光器。在输入抽运功率为 6W的情况下 ,获得 2W稳定单频红外输出 ,光光转换效率为 33 3% ,电光转换效率为 10 %。通过边带稳频系统将输出激光频率锁定在法布里珀罗共焦参考腔的中心频率上 ,频率稳定性优于 40 0kHz     

大功率激光二极管抽运Nd∶YVO4激光器的特性研究

通过对Nd∶YVO4晶体吸收特性的研究, 对激光输出功率、斜效率与抽运功率的关系进行了理论分析, 发现Nd∶YVO4激光器在大功率激光二极管抽运的条件下, 激光斜效率随抽运功率的增加而减小, 实验表明, 理论结果与实验符合得较好. 选用Nd3+掺杂的原子数分数为0.5%、通光长度为5 mm的Nd∶YVO4晶体, 在抽运功率为5 W左右时, 输出功率为3 W左右时, 获得了71.5%的激光斜效率.     

激光二极管抽运Nd∶YVO_4和频黄光激光器的理论及实验研究

为了达到最佳和频593nm黄色激光输出,采用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体,根据四能级系统的速率方程理论,建立了空间相关的两波长激光运转速率方程模型,由此导出两波光子数表达式。对LD端面抽运Nd∶YVO4/KTP三镜复合腔结构的腔内和频黄光激光器,在满足参与和频的两基频光光子数密度相等的条件下,理论上得到了谐振腔的各个参数。实验比较了在满足两波光子数密度相等和两波振荡阈值相等两种情况下激光器输出的593nm黄色激光功率。在抽运功率为12W时,二种情况下分别得到了410mW和340mW的黄光输出,光-光转换效率分别为3.4%和2.8%。由此可见,在满足两波光子数密度相等的条件下可以得到更高转换效率的和频黄光输出。     

掺钕晶体双频微片激光器的频差温度特性研究

对不同参数的掺钕晶体双频微片激光器(DFML)进行频差温度特性研究.探索了在不同腔长、不同种类掺钕介质的DFML中,晶体温控温度对双频信号频差的影响.结果表明,双频信号频差与谐振腔光学腔长成反比,与晶体温控温度呈正相关;其中0.5mm腔长DFML(Nd∶YVO_4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.34GHz/℃,0.8mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.12GHz/℃,1mm腔长DFML(Nd∶YVO_4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.044GHz/℃;即腔长越短,晶体温控温度对频差的影响越大.不同材料Nd∶YVO_4和Nd∶GdVO_4晶体1mm腔长的DFML双频信号频差随晶体温度的变化率相近,仿真与实验结果符合较好.     

板条激光放大器中寄生振荡的研究

寄生振荡的存在使得放大器在信号光到达之前消耗了大量的反转粒子数,降低了放大器的激光增益和储能效率,严重地影响了激光放大器的性能,尤其对高功率激光放大器。在理论分析和实验研究的基础上,以Nd∶YAG晶体板条为例,用8条半导体激光阵列对晶体进行双侧抽运,研究了高功率激光放大器的寄生振荡现象,分析了板条晶体寄生振荡产生的原因,并详细比较了晶体在不同的抽运功率和表面处理下的放大效果,得到了2倍的单程放大,当输入能量为140 mJ时,获得了278 mJ的激光输出。     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO_4实现1386nm连续波激光输出

在Nd:YVO4晶体的4F3/2-4I13/2跃迁带内,除了1342 nm激光辐射之外,其它的跃迁谱线由于小的受激发射截面和强的寄生振荡,很难形成激光振荡。通过调整谐振腔损耗,获得了光纤耦合激光二极管端面抽运1386 nmNd∶YVO4激光器激光连续输出。在抽运功率达到4.24 W时,得到了305 mW的1386 nm激光连续输出,最高输出功率下的斜效率为13.9%。实验中还观察到了1342 nm和1386 nm的双波长运转。根据抽运阈值能量和实验数据,计算得到了Nd∶YVO4晶体中1386 nm激光辐射处的受激发射截面大约为(3±1)×10-19cm2。     

LD抽运Nd∶YVO_4自喇曼倍频黄光激光器

报道了LD抽运的自喇曼c切Nd∶YVO4调Q腔内倍频黄光激光器.Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和喇曼晶体,通过声光调Q技术,产生了1178.7nm的喇曼激光,经过KTP腔内倍频,输出589.4nm黄光.测量了平均输出功率随抽运功率和脉冲重复率的变化.典型的1066.7nm基频光、1178.7nm喇曼光和589.4nm倍频光的脉冲宽度分别为24.9ns、11.2ns和6.8ns.在脉冲重复率为15kHz,抽运功率为7.56W时,产生了平均功率为151mW的589.4nm光的输出.     

LD抽运被动调Q固体激光器的脉冲稳定性

报道了二极管激光抽运Cr,Nd∶YAG被动调Q Nd∶YVO4 1064 nm激光输出.为了提高被动调Q激光的输出稳定性,谐振腔采用长腔,增益介质位于谐振腔中间位置.实验中获得了稳定的被动调Q激光输出.在最高入射抽运功率为17.5 W时,脉冲重复频率达到71.3 kHz,脉冲宽度为0.4 μs.调Q脉冲幅度不稳定性低于±10%,脉冲时间波动性低于±3.5%.     

扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器

为了产生频差可调谐1 064nm双频激光输出,设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质,以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应,使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡,从而获得正交线偏振1 064nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理,实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明:双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出,其频差大小可随激光腔长的改变而调谐,频差调谐范围可达1个纵模间隔,实验观察到的频差调谐范围为0.3GHz~3GHz.     

LD抽运Nd∶YVO4自喇曼倍频黄光激光器

报道了LD抽运的自喇曼c切Nd∶YVO4调Q腔内倍频黄光激光器.Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和喇曼晶体，通过声光调Q技术，产生了1 178.7 nm的喇曼激光，经过KTP腔内倍频，输出589.4 nm黄光.测量了平均输出功率随抽运功率和脉冲重复率的变化.典型的1 066.7 nm基频光、1 178.7 nm喇曼光和589.4 nm倍频光的脉冲宽度分别为24.9 ns、11.2 ns和6.8 ns.在脉冲重复率为15 kHz，抽运功率为7.56W时，产生了平均功率为151 mW的589.4 nm光的输出.     

Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器的功率均衡实验研究

实验研究了Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器在不同抽运功率条件下,通过调节热沉温度达到功率均衡时的输出特性.实验结果表明:对于Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器,当提高抽运功率,需要重新降低热沉温度达到功率均衡输出,降温幅度与抽运功率增加之比为11.23℃/W.与此同时,随着抽运功率和热沉温度的变化,双波长激光器的中心波长会出现小幅度的漂移,左峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.056 nm/W,右峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.054 nm/W.实验还发现功率均衡条件下激光器的输出总功率随抽运功率的增加而增加,拟合斜效率为8.7%,当抽运功率为5.58 W时,输出最大总功率达到115.7 mW.     

LDA抽运Nd∶YAG/KTP腔内和频589nm连续波激光器

报道了一种激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG双波长和频黄光激光器.黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生.以KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配,在12 W的808 nm抽运功率下,获得了最高功率为430 mW连续波基横模的589 nm黄激光输出,光光转换效率为3.6%,光束质量因子M2<1.2.实验结果表明采用激光二极管阵列抽运Nd∶YAG/KTP腔内和频技术是获得黄激光的高效方法,并可以应用到其它激光增益介质的两条谱线进行腔内和频,获得更多不同颜色的单谱线激光输出.     

耦合腔结构可调谐双频固体激光器的研究

研究了一种激光二极管(LD)抽运的频差可调谐双频固体激光器,对耦合腔实现双频的方法进行了分析。实验中使用输入镜与腔内插入标准具形成耦合腔实现单频运转,双λ/4波片使单纵模激光频率分裂,通过改变两个λ/4波片快轴之间的夹角来实现频差调谐。在LD抽运光功率为290mW的条件下,获得了频差在0～1.1GHz范围内可调、功率为34mW的双频激光输出。     

同带抽运高效率光纤放大器

以光纤光栅为谐振腔搭建了波长为1020 nm的光纤激光器,并通过两级级联放大获得了590 mW的最大输出功率. 利用获得的波长为1020 nm的激光进行了波长为1064 nm种子光同带抽运放大,实验研究了不同增益光纤长度时放大器的输出功率和转换效率. 当增益光纤长度为8.5 m时,放大器最大输出功率为385 mW,斜率效率为81%. 进行了波长为976 nm的半导体激光器直接抽运波长为1064 nm种子光的实验. 在增益光纤长度最优时,其斜率效率为56.4%. 实验结果表明,同带抽运方式比传统抽运方式具有更高的转换效率. 研究结果可为波长为1020 nm的激光高功率放大和波长为1064 nm的光纤激光高功率同带抽运放大提供一定的参考. 关键词： 同带抽运 光纤放大器 斜率效率     

激光二极管抽运Nd∶YVO4/LBO红光激光器研究

报道了激光二极管抽运的Nd∶YVO4晶体、LBO晶体Ⅱ类非临界相位匹配腔内倍频大功率红光激光器。通过对激光晶体热效应的考虑 ,设计了热不灵敏腔 ,采用低掺杂浓度Nd∶YVO4晶体 ,获得了 6 71nm红光的最高输出为890mW。     

1018nm光源及光纤激光同带抽运实验研究

设计了级联式全光纤1018nm光源。该光源采用两级级联放大方案,实现了对低功率1018nm种子光的放大,获得了4.2W的最大输出功率,并分析了影响放大效率的因素。以获得的1018nm激光为抽运源,进行了1070nm信号光的同带抽运放大器实验研究,测量了放大器的输出特性。在纤芯抽运实验中,获得了明显的放大效果和较高的功率转换效率。进行了瓦量级包层同带抽运的实验研究,分析了导致包层抽运实验中功率转换效率偏低的原因并提出了解决方案。