Ti∶S激光器外腔选频产生820 nm带激光研究

首次报道了用Ti∶ S激光器及Tm-Ho共掺石英光纤等构成复合腔,通过外腔选频产生波长为820 nm波段高性能单模激光的实验研究,复合腔Ti∶ S激光器的光-光转换效率达15.7%,斜率效率可达17.3%.研究了输出激光功率、输出光谱随泵浦功率、激活光纤长度的变化关系,并对相应结果进行了分析.     

端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器

从双包层光纤激光器的速率方程出发，得到了光纤中泵浦光与激光的功率分布、输出功率与泵浦功率的关系、腔镜反射率及光纤长度对输出功率的影响。研究结果表明：输出激光功率与光纤长度及后腔镜反射率有很强的依赖关系，存在一个输出功率最大的最佳光纤长度。后腔镜反射率越大，输出激光功率越小；当光纤长度较短时，在输出端放置反射镜使泵浦光高反射，可以提高输出功率和效率。通过对端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器进行理论分析和实验研究，得到输出激光的中心波长为1088.3nm，斜率效率为33.7%，最大输出功率为1.75W。     

光纤复合环形腔单模激光器的研究

单模光纤激光器在光通讯和光传感中具有广阔的应用前景。分析了复合腔光纤激光器的构成及单模的实现特点,提出了一种新颖的光纤复合环形腔激光器结构,并对其进行了实验研究。该激光器使用了波长为980nm的半导体激光器作为泵浦源。三个腔长均为2m,彼此之间的腔长差为1～2mm的光纤环形滤波器与主谐振腔构成复合腔。此激光器在波长为1562nm处得到了线宽小于0.1nm的单模激光输出,输出的光功率可达到1mW。该激光器的阈值为5mW,斜率效率为4%。     

掺镱双包层光纤激光器的理论与实验研究

从速率方程出发，对F—P腔掺镱双包层光纤激光器的输出特性进行了理论分析与数值模拟；根据模拟结果进行了光纤激光器的实验研究，获得中心波长为1081nm、最大功率为2．4W的近单模连续光纤激光输出，光一光转换效率为34．3％，斜率效率为50．0％，实验结果与理论模拟结论一致．     

两路关联光纤激光器互注入锁相实验

基于角锥互注入锁相相干合成方案,利用光纤Bragg光栅（R=85％@1064nm）作为两路光纤激光器的共用腔镜,实现了两路光纤激光器相关联,进一步提高了激光的互注入能量。采用外腔结构,较容易实现了两路光纤激光器的能量互注入锁相。在实验上观察到了远场清晰稳定的干涉条纹（可见度超过0．8）,获得了功率合成效率约为80％的线偏振相干激光输出。     

高功率双包层光纤激光器受激拉曼散射和热效应的理论研究

 受激拉曼散射和热效应会限制光纤激光器功率的提高。利用高功率光纤激光器的速率方程和热传导方程，理论研究了双端泵浦和分布泵浦下双包层光纤激光器的受激拉曼散射和热效应，得到了光纤中的泵浦光、激光和斯托克斯光的功率分布，光纤激光器的输出特性以及光纤中的温度分布。分析表明，当泵浦功率增大到一定值时，光纤激光器中出现SRS，一部分激光功率会转移给斯托克斯光，影响激光功率进一步提高;与双端泵浦方式相比，分布泵浦下光纤激光器的斜率效率和最大输出功率相差不大，但是，光纤中的温度分布被有效地降低，因此，分布泵浦方式更为有效。     

4.9 W掺Yb3+双包层光纤激光器及其输出特性研究

报道了输出波长为1110nm、最大输出功率4．9W、光束质量接近衍射极限的连续波掺Yb^3 双包层光纤激光器。实验采用矩形内包层的石英掺Yb^3 双包层光纤，抽运源为中心波长在910nm附近的半导体激光器，当抽运光功率为12W时，获得了4．9W的激光输出，斜率效率为43．6％。     

分布式抽运连续光纤激光器研究

为了避免高功率光纤激光器中光纤端面出现热效应问题,依据多点级联结构的耦合器,对分布式抽运的光纤激光器进行了研究。首先,介绍了实验室自主研制的级联耦合器。然后,分析了耦合器插入对光纤激光器的影响。最后,选用自制的耦合器搭建了分布式抽运的光纤激光器。实验结果表明:对耦合器插入损耗的研究,能够促进高功率级联耦合器的实现。在光纤激光器结构中,975 nm泵浦功率注入1.1 k W时,1 080nm激光功率输出为770 W,光-光转换效率为77%。在主控振荡功率放大结构中,激光功率输出为635 W,放大级的光-光转换效率为78%。分布式抽运方式可以使泵浦光多点注入,避免了热量的集中,能够获得千瓦级的激光功率输出。     

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。     

强泵浦下掺Yb3+双包层光纤激光器输出特性数值分析和实验研究

对强泵浦下线形腔掺Yb3+双包层光纤激光器输出特性进行了理论和实验研究。通过数值模拟,分析了泵浦光及激光在光纤中的分布、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度及腔镜反射率对激光输出功率的影响。在实验中,利用D型掺Yb3+双包层光纤获得了输出功率10 6W的光纤激光输出,斜率效率达86%。测量了在不同输出耦合条件下的输出功率、阈值泵浦功率和斜率效率,理论分析与实验结果基本一致,为进一步提高光纤激光器功率提供了理论和实验依据。     

分布反馈光纤激光器阵列中外腔反馈特性研究

以半导体激光器中的复合腔模型和实测的分布反馈光纤激光器的外腔端面反射率为基础,对不同反射率条件下分布反馈光纤激光器的输出功率进行了仿真,同时搭建了二基元分布反馈光纤激光器阵列实验平台,对仿真结果进行了验证.仿真与实验结果表明:外腔反馈光重新注入分布反馈光纤激光器会增加激光器的输出功率,降低了阵列的输出功率平坦性.并且外腔端面反射率越大,这种平坦性降低的效果越明显.在构建分布反馈光纤激光器阵列时,应考虑外腔反馈对阵列输出功率平坦性造成的影响,尽量选择外腔端面反射率较小的激光器进行组阵.     

Experiment Research on a Highly Stable LD-pumped Solid State Laser

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｈｉｇｈｌｙｓｔａｂｌｅｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｉｓｖｉｔａｌｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ.Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＬＤｐｕｍｐｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｉｅｓＬＤ ｐｕｍｐｅｄｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｈａｖｅｐｏｗｅｒｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆａｒｏｕｎｄ± 10 % .Ｗｉｔｈａｍｏ…     

基于无源三环复合子腔的2050 nm波段单纵模掺铥光纤激光器EI北大核心CSCD

提出了一种在2050 nm波段的基于新型无源三环复合子腔的单纵模掺铥光纤激光器。对所提出的新型复合三环子腔滤波器进行了详细的理论分析,可以通过调整其有效自由光谱范围和透射带宽实现超窄带滤波,从而确保激光器的单纵模运行。所搭建激光器的输出波长为2048.48 nm,光信噪比为70 dB,100 min内的波长和功率波动分别小于0.02 nm和0.453 dB。实验结果表明,激光器可以工作在稳定的单纵模输出状态。该激光器有望用于自由空间光通信或用作多普勒激光雷达的高功率光纤激光器的种子源。     

Experiment Research on a Highly Stable LD-pumped Solid State Laser

In high power laser systems, the stability of the seed laser is vitally important. This paper presents the work on the design and manufacture of a highly stable LD pumped solid state seed laser which has the advantages of being all solid state, compact, easy to manufacture and low cost. The laser was composed of two parts. One was an LD pumped 0.5 mm thin Nd: YLF laser system in which the instability was around±6% (3σ). The other was a close-looped laser power control system using external cavity power feedback. Using an electro-optic modulator, a 1×2 optical fiber splitter and a signal processing circuit, we successfully realized the highly stable LD pumped Nd: YLF laser in which the instability of laser output power was lower than±0.2 %/hour (3σ). A digital PID (Proportion, Integration and Differentiation) control method was used with a control frequency of 40 kHz. The 3 mW of highly stable laser power through the optical fiber was obtained.     

Efficient second-harmonic generation of continuous-wave Yb fiber lasers coupled with an external resonant cavity

Efficient second-harmonic generation of continuous-wave Yb fiber lasers is reported. A simple bow-tie external resonant cavity incorporating a type I LBO nonlinear optical crystal was employed for second harmonic frequency conversion of a multi-longitudinal-mode Yb fiber laser. It is shown that strong coupling was formed between the Yb fiber laser and the external cavity and, as a result, the laser produced 9.1 W of green output at 535 nm for 43?W of absorbed diode pump power at 975 nm corresponding to an optical conversion efficiency of 21?% with respect to absorbed diode pump power. The prospects for further improvement are discussed.     

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。     

Achieving strong doubling power by optical phase-locked Ti:sapphire laser and MOPA system

We show two external cavity-enhanced second-harmonic generations of 922 nm with periodically poled potassium titanyl phosphate crystal,whose doubling cavities are locked separately with Hansch-Couillaud and intra-modulation methods.The outputs of second-harmonic generation reach 310 mW,54.8%of the conversion efficiency from the Ti:sapphire laser with the crystal length of 10 mm,and 208 mW,59% of the conversion efficiency from the MOPA system with the crystal length of 30 mm.It consists of heterodyning the Ti:sapphire laser and the MOPA system,and compares the phase of the beat frequency signal with the phase of a reference RF local oscillator.The resulting phase error is used as a feedback signal and fed back to the reference cavity of the Ti:sapphire laser to lock the two lasers in phase.A stable blue power of 520 mW is obtained,which supplies enough power for the cooling and trapping step of the strontium (Sr)optical lattice clock.Four stable isotopes of Sr, 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr,and 88 Sr,are detected by probing the laser during a strong 460.7-nm cycling transition(5s 21 S0?5s5p 1 P1).     

33 W continuous-wave single-frequency green laser by frequency doubling of a single-mode YDFA

A high power continuous-wave single-frequency green fiber laser by second-harmonic generation of a Yb-doped fiber amplifier(YDFA)is developed.A linearly polarized single-mode fiber amplifier produces a 60 W infrared laser at 1064 nm with a 103 W incident diode pump laser at 976 nm,corresponding to an optical conversion efficiency of 58%.An external bow-tie enhancement cavity incorporating a noncritically phase-matched lithium triborate crystal is employed for second-harmonic generation.A 33.2 W laser at 532 nm is obtained with a 45 W incident 1064 nm fundamental laser,corresponding to a conversion efficiency of 74%.     

一种结构新颖的L波段掺铒光纤激光器

提出了一种结构新颖的L波段环形腔掺铒光纤激光器。用掺铒光纤作为增益介,采用980nm激光器作为前向抽运源,利用起偏器和偏振控制器获得L波段激光,利用光环形器将后向的放大自发辐射再引入铒光纤的前端,重复利用。当抽运功率为103mW时得到了阈值功率约为23．87mW,输出功率达6．34mW的激光输出,斜率效率约为8．05％,与没有重复利用后向放大自发辐射谱的掺铒光纤激光器做比较,该结构对L波段掺铒光纤激光器的性能有明显的提升作用。对于长度不合适的铒纤,在没有重复利用后向放大自发辐射谱时没有获得激光输出;而在利用后向放大自发辐射后,在阈值功率约为88mW时得到了激光输出,从而很好地证明了上述结论。     

低噪声光纤激光器的实验研究

光传感和光通信领域的迅速发展迫切需要相位噪声和强度噪声都很低的激光光源,为满足这一需求,设计出一种新型低噪声光纤激光器。激光器采用复合腔结构,以掺铒光纤作为工作物质,通过在未被抽运的掺铒光纤中形成的瞬态自写入光纤光栅的窄带滤波特性进行选模和压窄线宽,产生稳定的单频激光输出;经过光路改进,激光输出光谱信噪比优于62 dB;利用光电负反馈电路,弛豫振荡峰下降了约25 dB,低频段强度噪声也大为改善,有效地抑制了光源的强度噪声。激光器的输出光功率大于1 dBm,线宽小于1 kHz,边模抑制比超过50 dB。优异的低噪声特性使得该激光器在光传感和光通信领域具有重要的应用价值。