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。     

脉冲单纵模激光器中标准具精度与选模性能

根据脉冲单纵模激光器中的关键器件F-P标准具的选模原理,定量分析了不同参数F-P标准具的加工厚度精度、角度放置精度以及腔长变化对激光器纵模选择性能产生的影响,得到了对不同参数标准具的光学厚度偏差进行补偿所需的角度偏移量,研究了入射角度对标准具中心波长偏移的影响。这些结果对于脉冲单纵模激光器的机械结构设计、器件加工允差与装配调节精度的设计具有重要意义。在线型腔F-P标准具选模激光器中,得到了最大单脉冲能量8.41 J,脉冲宽度32 ns,近衍射极限的单纵模激光脉冲输出。     

420mW全固态连续单频可调谐1542nm激光器

设计并研制了一台激光二极管端面泵浦的全固态连续单频可调谐1 542nm激光器。通过设计谐振腔的镀膜参数调控Er,Yb:YAB激光器的增益谱,实现了1 542nm波段的激光振荡。在此基础上,通过优化激光晶体的厚度和谐振腔的输出耦合镜透射率等参数,并利用扭摆模腔选择单纵模技术,获得了最大输出功率为420mW的连续单频1 541.9nm激光运转。输出激光在3小时内的功率稳定性优于±3%,激光强度噪声在分析频率3 MHz处即达到散粒噪声极限。通过内腔电光晶体和电光标准具调控谐振腔的腔长,实现了激光器在1 541.959nm～1 542.014nm的波长范围内的准连续波长调谐。     

频率可调谐光栅反馈式扩展腔二极管激光器的搭建与测试

采用Littrow结构,用半导体激光器加上光栅反馈组成外腔可调谐半导体激光器.利用光栅的1级衍射光,反射至激光管选择激光频率,获得红光或近红外波长的单纵模、窄带宽、连续可调谐的激光输出.光栅平面同时作为激光外谐振腔的一个端面,外腔的模式选择、光栅选频作用,以及激光管本身的模式选择(内腔模式)的共同作用,最终产生可调谐的单纵模激光输出.     

基于光纤Bragg光栅F-P滤波器及复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器

提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot (F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器输出波长为1 941.56 nm,光信噪比为55.8 dB,70 min内的波长和功率波动分别小于0.019 nm和1.464 dB。由自制的基于非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测试系统测量了所提出的掺铥光纤激光器输出单纵模激光的频率噪声特性,并用β线方法由频率噪声谱估计了不同测量时间下的激光线宽,2 ms测量时间下的典型激光线宽值为14.194 kHz。     

双波长二极管合束端面抽运掺镨氟化钇锂单纵模360nm紫外激光器

报道了一种双波长半导体激光二极管(LD)合束端面抽运掺镨氟化钇锂晶体(Pr~(3+):LiYF_4)全固态、单纵模360nm紫外激光器.该激光器采用V形折叠腔结构,利用反射式体布拉格光栅作为波长选择反射镜来压缩光谱线宽,与法布里-珀罗(F-P)标准具组合构成窄带滤波器进行单纵模的有效选取,通过Ⅰ类位相匹配切割的倍频晶体三硼酸锂对腔内720nm基频光进行倍频.在444nmLD输出功率为1200mW和469nmLD输出功率为1400mW时,合束抽运获得了功率为112mW的连续单纵模360nm紫外激光稳定输出,光-光转换效率为4.3%.测量结果表明,边摸抑制比大于60dB,4h功率均方根值稳定性优于0.5%,1h频率漂移小于220MHz,激光振幅噪声小于0.5%.     

XeF(C-A)蓝绿激光线宽压缩技术

利用表面放电光泵浦XeF(C-A)蓝绿激光器开展了激光线宽压缩技术研究,分别采用谐振腔腔镜谱带重叠法和光栅谐振腔法实现了线宽小于10 nm的窄线宽激光输出。采用谐振腔腔镜谱带重叠法,激光输出线宽约7 nm,采用光栅谐振腔法可以将激光线宽压缩到约1 nm,并实现XeF(C-A)激光的可调谐输出,调谐范围为470~495 nm。     

波长无啁啾调谐窄线宽掺Yb3+双包层光纤激光器

用相位掩模法, 在圆形掺Yb3+双包层光纤上制作了Bragg光纤光栅,并用它作为双包层光纤激光器的输出腔镜, 在光栅反射中心波长1055.2 nm位置得到了窄线宽的激光输出, FWHM为0.271 nm, 信噪比约为40 dB.这种结构的双包层光纤激光器, 在双包层增益光纤和后腔镜间没有连接损耗, 减小了双包层光纤激光器体积. 用自行制作的等强度梁对作为输出腔镜的光纤光栅做双向应力调谐, 实现了激光波长无啁啾调谐输出, 调谐范围1051.1~1060.04nm,调谐量达8.9nm, 调谐过程中激光3 dB线宽基本无变化.     

885nm双端泵准连续微秒脉冲1319nm三镜环形腔激光

采用885 nm半导体激光双端泵Nd:YAG三镜环形腔获取高功率、高光束质量、可调谐的准连续微秒脉冲1319 nm激光,通过腔镜镀膜和腔内插入标准具,分别抑制Nd:YAG的1064 nm与1338 nm谱线起振.薄膜偏振片用作环形腔的输出镜,与半波片配合实现输出耦合率连续可调.885 nm抽运功率150 W时,在热近非稳腔运转条件下获得重复频率800 Hz脉冲宽度150μs、平均功率22.5 W的1319 nm偏振激光输出,光束质量因子M_x~2=1.35,M_y~2=1.24.腔内插入1319 nm的倍频晶体KTiOPO_4。通过二次谐波效应使高强度的尖峰脉冲序列减弱,实现激光脉冲弛豫振荡的有效抑制.精确控制标准具温度,实现激光波长从1318.888 nm精细调谐到1319.358 nm,调谐范围为470 pm(81 GHz),相应的调谐精度为0.7 pm(125 MHz).     

基于无源双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器EI北大核心CSCD

提出并实现了一种基于均匀光纤布拉格光栅(Uniform fiber Bragg grating,UFBG)和双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器。3 dB带宽为0.18 nm的UFBG作为波长选择器件,与可进行模式选择的双环复合子腔滤波器相结合,实现了单纵模激光输出。测得激光器的输出波长为2048.69 nm,光信噪比为71.82 dB。60 min内的最大波长和功率波动分别为0.03 nm和0.76 dB。此外,激光器的相对强度噪声在>0.5 MHz时,低于-127.81 dB/Hz;采用基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪装置测得0.001 s时激光线宽为7.7196 kHz。通过调整微位移平台改变作用在均匀光栅上的应力,单纵模激光实现了5.1 nm范围可调谐输出。     

管状预电离可调谐TEA CO2激光器.

研制了一种新型的预电离结构--管状预电离器,并将其应用于可调谐TEA CO2激光器.利用光栅选线方案,采用光栅谐振腔,实现了激光的调谐输出.在输出耦合率为50%、气压为40 kPa的条件下,10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线获得的最高电光转换效率,分别为9.5%,9.7%,9.8%,9....     

可调谐TEA CO2超辐射激光器分离硼同位素研究

提出了采用可调谐TEA CO2超辐射激光器对硼同位素分离的研究方法。反应室长20cm，内直径5cm，室内BCl3／O2混合物经聚焦单频超辐射激光脉冲照射350次，生成物（B2O3）中加B的富集系数达1.24，选择系数（关于^10B）达1.29，证实了超辐射CO2激光具有选择性激发分离同位素和多光子离解分子的能力。     

Mathematical modeling of tunable TEA CO2 lasers

A mathematical model, based on the Landau–Teller equations of six-temperature model for the CO₂–N₂–He–CO system, to describe the process of dynamic emission in tunable TEA CO₂ lasers is introduced. In this model, the Landau–Teller equations are rewritten with regard to fine longitudinal mode frequencies in the laser resonator. These revised equations can be utilized to estimate the laser output spectra as well as other laser output pulse parameters. Examples are given to show the modeling results of non-tunable, grating tuned or injection-locking TEA CO₂ lasers.     

Laser mode selection in reflective multipass optical cavity

The performance of a simple resonator that couples a reflective multipass interferometer cavity and a Fabry-Pérot etalon to obtain high efficiency tunable single-longitudinal mode (SLM) oscillation in a TEA CO₂ laser is reported. A numerical model of the resonator was explained to predict the mode behavior of the laser as well as to optimize the resonator to achieve SLM operation, and the predicted mode characters are experimentally verified.     

光栅调谐TEA CO2激光器理论计算模型

基于六温度模型速率方程理论 ,建立了系统计算光栅调谐TEACO2 激光器动力学特性的理论模型。利用该模型举例计算了光栅调谐TEACO2 激光器的各种输出特性。计算中 ,激光器的增益体积为 0 .9L ,闪耀光栅的光栅常数为 12 0line/mm ,闪耀角为 30°,激光混合气体气压为 6 1 3kPa ,温度为 30 0K ,采用光栅零级作为耦合输出。计算给出了如下结果 :1)光栅分别调谐于 9R(2 0 ) ,9P(2 0 ) ,10R(2 0 )或 10P(2 0 )线时 ,激光器的输出脉冲能量 ;2 )光栅调谐于 10P(2 0 )线时 ,激光输出谱线的精细纵模结构和输出激光脉冲波形 ;3)激光输出脉冲能量和输出波长随光栅入射角的变化 ;4 )光栅输入失调时 ,激光输出波长的精细纵模结构。这些计算结果与熟知的实验结论一致     

一种新型TEA CO_2激光器的实验研究

设计了一种新型结构的激光器———双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。该激光器通过提高脉冲能量输出水平来增加激光输出谱线数目和激光差分吸收雷达可探测的气体种类。它在增大激光器放电时间长度的同时保证了较小的激光器体积,更好地满足了激光差分吸收雷达光源体积小,重量轻,输出能量高的要求。得到激光器输出能量与气体工作气压的关系曲线,获得了激光器内工作气压与输出脉宽关系曲线,发现脉冲宽度大约在50~70ns之间变化,研究了气体压强对激光器输出脉冲峰值功率的影响。     

具有空间重叠性和时间同步性的双波长TEA CO2激光器研究

提出了一种改进的双波长TEA CO2激光器,不仅具有良好的空间重叠性,而且具有比较理想的时间同步性.该激光器由两个空间上部分重叠的光栅和一个锗镜构成光栅-平面腔,两个光栅前后放置,相互利用,共同建立双频振荡,由锗镜输出双波长激光.通过改变两光栅的有效面积,对两输出脉冲空间重叠性进行调节;通过改变两光栅的角度形成的失谐缩小输出脉冲的时间间隔,达到时间同步性.实验表明,可以在空间重叠性的基础上使两输出脉冲的时间间隔由1 000 ns调整到200 ns.     

注入锁定TEA CO2激光器激光脉冲特性分析

本文在一般的TEACO₂激光器的动力学方程的基础上,给出注入锁定情况下TEACO₂激光器的动力学方程组,并进行数值计算,结果表明,TEACO₂激光器注入锁定激光脉冲宽度比自由运转时的变宽了,脉冲峰值功率降低,而且激光脉冲产生的时间提前,这与实验规律相吻合。     

Mathematical modeling of hybrid CO2 laser

A Teller–Landau six-temperature model describing the dynamic emission of single-mode TEA CO₂ laser has been adapted. This model has been also used to describe the mechanism of obtaining relatively high-power output pulses from hybrid TE-TEA or CW-TEA CO₂ laser consisting of high- and low-pressure sections. The suggested mathematical model allows to investigate the mechanism which limits the TEA oscillation to single longitudinal mode (SLM) due to the narrow gain bandwidth of low-pressure section, and also to study the effect of the laser input parameters on the smooth output laser pulse parameters. In addition, numerical solutions of non-linear rate equation system of the suggested model are quantitatively discussed. The solutions describe the radiation field intensity, the population inversion, and the energy transfer processes. The calculated values of maximum peak power, total energy in pulse, pulse width, etc. are in a very good agreement with the observed experimental values.     

单纵模布里渊掺铒光纤激光器的实验研究

提出了一种具有多环形腔(MRC)和光纤布拉格光栅可调谐滤波器(FBG-TF)相结合的单纵模布里渊掺铒光纤激光器(BEDFL).实验中通过观察激光器输出光的拍频信号分析其光谱精细结构,分别讨论了布里渊增益、FBG-TF、MRC对BEDFL单模输出的贡献,给出了激光器的功率特性曲线和波长稳定性测试图.实验得到了在1550 nm处功率为4 dBm,信噪比(SNR)>60 dB,线宽小于1.5 kHz的稳定单纵模输出光.