外腔式SrWO4拉曼激光器的输出特性研究

研究了外腔式SrWO4拉曼激光器在ns脉冲抽运下的输出特性。利用主动调Q的Nd∶YAG激光器产生的脉冲宽度为11.7 ns,输出能量为80 mJ的激光作为抽运源,拉曼激光谐振腔采用平平腔,实验采用4片对一阶斯托克斯脉冲和二阶斯托克斯脉冲不同反射率的输出耦合镜,测量了输出能量与抽运能量的关系,计算了转换效率与抽运能量的关系。当输出耦合镜对一阶斯托克斯脉冲的反射率为39.9%时,实验得到一阶斯托克斯脉冲的最大能量和转换效率分别为23.9 mJ和36.2%,当输出耦合镜对一阶斯托克斯脉冲和二阶斯托克斯脉冲的反射率分别为80.5%和12.4%时,得到二阶斯托克斯脉冲的最大输出能量和转换效率分别为16.4 mJ和25.4%,典型的一阶斯托克斯脉冲和二阶斯托克斯脉冲的脉冲宽度分别为6.1 ns和5.8 ns。     

1064nm纳秒激光脉冲激发的外腔式PbWO4拉曼激光器

研究了外腔式PbWO4拉曼激光器在纳秒脉冲抽运下的输出特性。利用主动调Q的Nd:YAG激光器产生的脉冲宽度为31.4ns,最大输出能量为200mJ的1064nm激光作为抽运源。拉曼激光谐振腔采用的是平凹腔设计。测量了输出的拉曼光脉宽与抽运能量的关系,分析了输出的拉曼光脉冲波形图和光谱图,测量了输出的拉曼光脉冲能量与抽运能量的关系,计算了转换效率与抽运能量的关系。当注入抽运光能量达到42mJ时,得到了一阶斯托克斯光脉冲的最大能量和转换效率分别为10mJ和24%,获得外腔式PbWO4拉曼激光器的一阶斯托克斯光脉冲波长为1177.6nm,典型的一阶斯托克斯光脉冲脉宽为20ns。     

多波长级联拉曼光纤激光器的设计

基于稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射效应的光功率耦合方程组,提出一种新的多波长级联拉曼光纤激光器的设计算法.结合遗传算法和打靶法的优点,采取对每一代种群中少数优良个体进行几次打靶,使得种群中目标函数最优化值附近的个体加速收敛.以500 m掺磷光纤为增益介质、光纤布拉格光栅构成谐振腔的三波长(1427 nm, 1455 nm, 1480 nm)级联拉曼光纤激光器为例,采用该算法计算了其输出特性.结果表明,总输出功率与抽运功率近似成线性关系,斜率效率约51%;由于谐振腔中三个输出波长相互之间的受激拉曼散射作用产生的能量转移,使得输出的长波长斯托克斯光斜率效率大于短波长斯托克斯光斜率效率.     

非线性拉曼激光雷达系统检测CO2气体的受激拉曼过程

 利用气体的受激拉曼散射增益效应的非线性雷达技术是探测大气中的CO₂气体的重要方法，用Nd:YAG固体激光器（1 064 nm）的三倍频光（354.7 nm）注入装有CO₂和N₂高压气体的拉曼管中，气体的受激拉曼散射（SRS）过程产生两种气体的一阶斯托克斯光，用来作为拉曼雷达的发射种子光源。介绍了产生光源的实验装置，论述了SRS中气体气压变化与一阶斯托克斯光能量输出变化的定量关系，得到最佳能量输出的优化条件，并对SRS中一阶斯托克斯光产生过程的物理机制进行了讨论。并根据光源的试验结果，设计了非线性受激拉曼雷达系统，对前期的普通拉曼雷达进行了实验，得到了初步的实验结果。     

泵浦光束质量对受激拉曼散射的影响

主要讨论泵浦光束质量对低气压拉曼种子源特性的影响。文中给出了一阶斯托克斯光泵浦阈值、输出能量和光束质量的实验数据。用Ｍ＾２因子分析了泵浦光和一阶斯托克斯光的光束质量。根据考虑泵浦聚焦和泵浦光束质量影响的近似拉曼散射理论计算了泵浦阈值的理论曲线，并与实验数据和有关文献进行了比较。     

532 nm激光泵浦硝酸钡晶体产生外腔拉曼激光

 由于硝酸钡晶体具有很强的对称振动(频率1 047 cm^-1)和较高的拉曼增益，可以用来产生受激拉曼激光。采用单端泵浦的外置拉曼振荡腔与双棱镜分光装置进行了硝酸钡晶体拉曼激光实验，泵浦源为倍频Nd: YAG的532 nm激光，硝酸钡晶体通过水溶液降温法生长，尺寸为10 mm×10 mm×48 mm，采用特殊镀膜的腔镜对各阶斯托克斯光进行优化选择。在泵浦源达到65 mJ时，获得21 mJ一阶斯托克斯光，输出波长为563 nm，以及16 mJ的二阶斯托克斯光，输出波长为599 nm，受激拉曼散射SRS最大的整体转换效率（包含一阶、二阶斯托克斯光之和）为56.3%。     

基于扭转模腔的全固态单纵模拉曼黄光激光器设计

输出波长在560~590nm的全固态拉曼黄光激光器是近几年兴起的激光器之一。目前,此类激光器内部多模振荡引起的黄光输出谱线单色性较差的问题还没有得到解决。针对这一情况,提出将扭转模腔与拉曼复合腔相结合的新型解决方案,从根本上消除增益介质中空间烧孔效应引起的基频光多模振荡,实现单纵模黄光输出。拉曼复合腔由L型基频光谐振腔与直线型拉曼谐振腔耦合而成,既保证各个非线性变换过程可充分利用腔内的高功率密度,又可相对独立地对不同波长的光路进行优化调节,从而使整个系统实现最佳输出。该设计有助于在全固态拉曼激光器中实现毫瓦量级的单纵模黄光输出,为基于黄激光的生物医疗、钠导星、空间目标识别等系统提供理想的固体黄光光源。     

受激拉曼散射中的二阶量子关联

利用全量子理论和多模受激拉曼散射模型，研究了拉曼放大中，考虑泵浦光耗散时，斯托克斯光和泵浦光二阶量子关联函数随相互作用距离变化的特性，在不计及色散的影响时，斯托克斯光和泵浦光的二阶量子关联函数的变化主要取决于输入斯托克斯光和泵浦光的光强比，在极限情况下，本文的计算结果与拉曼产生的计算结果和经典耦合波理论的计算结果相符合。     

准分子激光拉曼种子源

对准分子激光拉曼种子源进行了深入研究。采用波导型拉曼地增强拉曼转换，并在氢气中掺入一定比分的氦气来控制向各阶斯托克斯光的能量转换。当无掺杂时，获得一阶斯托克斯光的最大转换效率η＿（ｍａｘ）＝３７％。当在氢气中掺入氦气比分为５％时，在泵浦能量范围５０～８０ｍＪ内获得一阶高转换效率（η＇≥９５％η＿（ｍａｘ）），二阶及高阶斯托克斯光的转换受到抑制。对实验结果进行了理论分析。     

氦氢混合气体中受激拉曼散射的脉宽特性

 308nm准分子激光泵浦的氢拉曼散射介质中渗入一定比分的氦气，其输出的一阶斯托克斯光S1的脉宽将发生变化。实验获得不同氦比分的S1脉宽在20-45ns之间，与渗入氦的浓度有关。从氦对氢拉曼增益系数的影响，对实验结果进行了理论分析。     

LDS751染料的受激喇曼散射

报道了用532nm激光抽运LDS751染料产生720—780nm可调谐染料激光输出的同时,观察到喇曼频移为102和45cm-1的反斯托克斯线,前者谱线较强,后者较弱.与这两条强线对应的斯托克斯线未能观察到.另外,还观察到喇曼频移为34cm-1的一级和二级斯托克斯线与反斯托克斯线 关键词： LDS751染料 受激喇曼散射 喇曼位移 斯托克斯线 反斯托克斯线     

基于人造金刚石晶体的拉曼激光器研究进展

受激拉曼散射是一种重要的非线性光学频率变换技术,在拓展激光波段方面有十分广泛的应用前景。因此,寻找具有优良光学性质的拉曼介质,提高拉曼激光器性能,具有重要的研究价值。相比于传统的固体拉曼晶体,人造金刚石晶体具有拉曼增益系数大、拉曼频移大、导热率高和透过性好等显著优点,基于人造金刚石晶体的拉曼激光器能够获得更高的输出功率和转换效率。本文简要介绍了化学气相沉积法(CVD)制备的金刚石晶体的光学性质和热学特性,总结了基于人造金刚石晶体的拉曼激光器在紫外波段、可见光波段及红外波段的研究现状,并对其发展进行了展望。     

2μm泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的理论分析与优化

根据2μm掺铥光纤激光泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的模型,采用非线性耦合方程组对激光器的性能进行了研究与分析。同时,对激光器各参数包括光纤长度、输出耦合器反射率、光纤散射损耗对激光器性能的影响进行了分析并给出了优化结果。数值仿真结果表明,在一定条件下,2μm泵浦硫化玻璃光纤产生拉曼激光的斜率效率可以超过85%。另外,光纤长度和输出耦合器反射率不仅对输出激光功率的影响很大,而且是相互影响的,必须同时进行优化。结果也表明,输出激光的功率随光纤散射损耗增加急剧线性下降。以上的结果可以用于硫化玻璃光纤级联拉曼激光器的实验指导和优化设计。     

Highly efficient 1181 nm output from a transversely diode-pumped Nd:KGd(WO4)2 self-stimulating Raman laser

We have achieved high average power Raman output from a compact, diode-pumped, self-stimulating Nd³⁺:KGd(WO₄)₂ Raman laser. Maximum Raman output power of 0.8 W was achieved at a pulse repetition frequency (PRF) of 2 kHz. The optical efficiency from diode to Raman laser was 14%. By generating extra-cavity second harmonics using a LiB₃O₅ crystal, it was possible to produce 0.2 W yellow output. The laser system was simulated numerically using rate equations and the results obtained were in good agreement with the experimental results.     

高效率599 nm Ba(NO3)2外腔喇曼激光器

橘黄色波段固体激光器在基于荧光探测的生物医学诊断和显示等众多方面有着广泛的实际应用. 报道了利用532 nm的Nd∶YAG倍频激光抽运外置喇曼腔内的硝酸钡晶体,获得高效率的599 nm橘黄色喇曼激光的实验结果.对外置喇曼腔实验装置和运转参量进行了优化,喇曼振荡腔由对二阶斯托克斯光有最优化反射率的腔镜构成,对实验中所得到的二阶斯托克斯喇曼激光脉宽压缩及出现双尖峰的现象进行了分析.当抽运光功率达到4.1 W时,获得二阶斯托克斯喇曼激光功率为710 mW,输出光中心波长为599.38 nm,半峰全宽（FWHM）为1.1 nm,激光器最大光光转换效率为17.5%,斜率效率为24.8%.     

Raman oscillation with intracavity pumping of a fibre laser

We introduce the concept of cascaded resonant Raman pumping of fibre lasers. The pump scheme utilises the relatively large intracavity Stokes field that is generated within a Raman fibre laser to excite a lanthanide ion that is doped within the core of the fibre providing the Raman gain. In order to illustrate the general characteristics of the pump method and, to establish the design parameters necessary for the realisation of the pump scheme, calculations from a theoretical model that is used to simulate the generation of laser output from a fibre laser that is resonantly pumped with first Stokes radiation is presented. Specifically, the 2.1 μm output from a Ho³⁺-doped silica fibre laser that is pumped with 1.15 μm first Stokes radiation is calculated with the use of a relatively simple numerical model. For a launched pump power of 20 W at 1.07 μm, a fibre laser output of 3 W is predicted for a nominal intrinsic loss of 1.5 dB/km at 2.1 μm, however, this low value of the intrinsic loss at 2.1 μm can be significantly relaxed when the length of the Ho³⁺-doped silica fibre laser resonator is made considerably shorter than the Stokes resonator.     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

准分子激光束的喇曼整形

受激喇曼散射可以将紫外准分子激光辐射频移到特定的近紫外和可见光波长.采用喇曼整形技术还可以获得衍射极限发散角的斯托克斯输出.本文研究了注入光束质量对喇曼整形的影响,并求得不同氢压力下的喇曼增益系数和饱和参量.