国产光纤实现同带抽运3000W激光输出

同带抽运是目前实现高功率光纤激光器的有效手段.本文基于同带抽运方式,以国产25/250μm掺镱双包层光纤为增益光纤,构建了全光纤化的主控振荡器功率放大器.实验中采用的国产光纤是中国电子科技集团公司第四十六研究所采用化学气相沉积结合气相-液相复合掺杂工艺制备的,其Yb~(3+)离子的分布更均匀,吸收截面更大,吸收系数更高.实验中,在种子光功率为67.8 W、抽运总功率为3511 W的条件下,实现了3079 W的激光输出,斜效率为85.9%,光束质量M~2约为2.14,3dB带宽为1.4nm,这是目前基于国产光纤同带抽运方式实现的最高功率.理论和实验结果表明国产光纤制备技术不断成熟,已经具备承受高功率输出的能力.继续提高抽运功率,优化增益光纤长度,改良散热方式,国产光纤有望实现更高功率的激光输出.     

Yb:Y2O3透明陶瓷的光学性能研究

介绍了一种基于纳米粉末真空烧结技术的新型固体激光材料——Yb：Y₂O₃多晶陶瓷的制备工艺、物理化学特性、能级结构和光谱特性，并与Yb：YAG单晶进行了对比.采用紧凑型有源镜激光器(CAMIL)的抽运方式，验证了Yb：Y₂O₃透明陶瓷的激光输出性能.在35W的最大抽运功率下，得到波长1078 nm，功率10.5 W 的连续激光输出，斜率效率达到37.5%.实验中还观察到激光输出波长随抽运功率增加而红移以及随输出耦合镜变化而漂移的现象.Yb：Y₂O₃多晶陶瓷是一种理想的激光材料，不仅具有与Yb：YAG单晶同样优秀的物理化学性能和光谱特性，而且其热导率和发射带宽约为Yb：YAG单晶的两倍，非常适合于高亮度激光器和超短脉冲激光器领域的发展应用. 关键词： 2O₃陶瓷')" href="#">Yb:Y₂O₃陶瓷 陶瓷激光器 透明陶瓷     

镱铝共掺石英玻璃的制备及其发光特性的研究

提出了一种新的溶液掺杂与非化学气相沉积(non-chemical vapor deposition, NCVD)熔融相结合的方法制备稀土掺杂石英基玻璃,并采用该方法制备出组分为98SiO₂-0.5Yb₂O₃-1.5Al₂O₃wt%、折射率n_D =1.519和密度 ρ=2.62 g/cm³的镱铝共掺石英玻璃.经实验测试表明:它的 关键词： 镱铝共掺石英玻璃 溶液掺杂 发光特性 光子晶体光纤     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐微结构光纤激光器

用棒管法拉制了Tm³⁺/Ho³⁺掺杂的碲酸盐微结构光纤,并获得了2 μm的激光输出。以1 560 nm的Er³⁺掺杂石英光纤激光器作为泵浦源,在22 cm长的微结构光纤中,得到了最大功率为8.34 mW、波长为2 065 nm的连续激光输出,泵浦光功率为507 mW,斜率效率为2.97%。研究结果表明,Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐微结构光纤是一种用于研制2 μm激光器的理想材料。     

基于M型掺镱光纤的近单模2 kW光纤放大器

模式不稳定效应和非线性效应已经成为高功率光纤激光器中限制输出功率和光束质量进一步提升的主要障碍.采用改进的化学气相沉积工艺结合溶液掺杂技术制备25/400μm的M型掺镱双包层光纤,纤芯和中间凹陷区域的数值孔径分别为0.054和0.025.基于该光纤搭建976 nm双向泵浦全光纤结构放大器.在泵浦光功率为3283 W时,获得2285 W中心波长为1080 nm的激光输出,3 dB线宽为3.01 nm,测量的光束质量因子为1.42,且未出现受激拉曼散射现象.这是目前基于M型掺镱光纤实现的最高输出功率,通过优化光纤结构参数实现功率进一步提升是有希望的.     

铥、铽及铕离子掺杂的BaAl2O4膜的阴极射线发光特性

利用喷雾热解法合成了Tm、Tb及Eu离子掺杂的铝酸钡(BaAl₂O₄)发光膜,研究了合成条件对其结构和发光特性的影响.在退火温度达到700℃时,生成了BaAl₂O₄膜.Tm³⁺和Tb³⁺掺杂的BaAl₂O₄膜分别发蓝光和绿光,而Eu³⁺掺杂的BaAl₂O₄膜的发光既有Eu²⁺的特征发射——宽的蓝光发射带,也有Eu³⁺的特征发射——窄的红光发射峰.BaAl₂O₄:Tm³⁺的发射主峰位于462nm,在电压为5kV和电流密度为57μA/cm²的条件下,其阴极射线发光(CL)亮度可达25cd/m²,效率可达0.11lm/W.BaAl₂O₄:Tb³⁺的发射主峰位于549nm,在相同的条件下,其阴极射线发光亮度可达120cd/m²,效率可达0.55lm/W.BaAl₂O₄:Eu³⁺的发射主峰位于616nm,其阴极射线发光亮度为50cd/m²,效率为0.23lm/W.BaAl₂O₄:Eu²⁺发蓝光,峰值位于452nm,其阴极射线发光亮度为640cd/m²,效率为2.93lm/W.     

导模法生长Er:Lu2O3连续激光特性

导模法是一种超高熔点晶体的有效生长方法,可以生长高质量、大尺寸、高掺杂的Er:Lu₂O₃晶体。本文测试了导模法生长的Er:Lu₂O₃晶体的荧光发射谱及连续激光特性,在室温下获得了斜效率为23.1%的2.85μm连续激光输出,最高输出功率5.24 W。80 min功率RMS(Root mean square)稳定性优于1.4%,不同输出功率水平的激光光束质量M²因子优于2.17。实验结果表明,导模法生长的Er:Lu₂O₃激光晶体具备输出高功率、高效率中红外激光的能力。     

石英基掺Tm3+包层抽运光纤激光器

在MCVD车床上利用“湿法”掺杂方法研制出纤芯高掺Ge的石英基掺Tm³⁺光纤预制棒,采用侧面研磨和抛光工艺制成横截面为正六边形的光纤预制棒.经拉丝,内层涂覆低折射率材料后制成包层抽运光纤.测试其吸收谱,并对光纤参数进行优化.通过在光纤两端紫外写入光纤Bragg光栅,制成线形光学谐振腔,在工作波长793nm的激光抽运下,获得工作波长1947.1031nm、功率2.05W的激光输出.由此证明这种光纤具有优异的光学特性. 关键词： 3+光纤')" href="#">石英基掺Tm³⁺光纤 光纤Bragg光栅 包层抽运 光纤激光器     

基于级联跃迁的2.8 μm低掺铒氟化物光纤激光器数值分析与优化

2.8 μm和1.6 μm激光级联跃迁的工作方式,可以有效解决低掺铒氟化物光纤中自终止效应导致的2.8 μm激光功率提升难题.建立基于低掺铒氟化物光纤2.8 μm和1.6 μm激光级联跃迁的中红外光纤激光器数值模型,系统分析了2.8 μm和1.6 μm激光波长对2.8 μm激光功率和转换效率的影响.计算结果表明,选取1610 nm作为级联激光工作波长,能有效平衡2.8 μm激光下能级⁴I_13/2粒子向基态⁴I_15/2和激发态⁴I_9/2的跃迁过程,实现2.8 μm波段激光输出功率和效率的提升.此外,计算了1.6 μm激光腔反馈对2.8 μm激光功率和效率的影响,结果表明,仅通过光纤端面提供的弱反馈即可实现1.6 μm激光振荡,从而获得高效率2.8 μm激光输出.     

激光激励下镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体的辐照参数

采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体,利用积分球绝对光谱测试系统,在453 nm蓝色激光二极管激发下,对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征,解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。测试与计算结果表明,1.0 Wt% Dy₂O₃掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下,净发射光谱功率是286.91 μW,发射光子数为17.17×1014 cps,其荧光量子产率达到25.86%。为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率,减少残余激光成分,进而改善组合光品质,制备了大体积的1.5 Wt% Dy₂O₃掺杂玻璃荧光体,在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果,该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下,组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303,0.268)。激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。     

高功率,红光至中红外可调谐腔内和频光学参量振荡器

本文利用高重复频率,高平均功率大模场面积飞秒光纤激光器作为同步抽运源,抽运以多周期极化掺氧化镁铌酸锂为非线性晶体的单共振光学参量振荡器,获得了高功率可调谐红光至中红外光,信号光调谐范围为1450—2200 nm,闲频光调谐范围为2250—4000 nm,在2 W的抽运功率下,信号光输出波长为1502 nm时获得最大输出功率374 mW,转换效率为18.7%,脉冲宽度为144 fs,此时中红外输出中心波长为3.4μm,平均功率为166 mW.再利用BBO晶体对信号光进行腔内和频,获得和频光输出波长调谐范围为610—668 nm,在4.1 W抽运的情况下,最高平均功率为615 nm处的694 mW,转换效率达16.9%.     

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.     

46.2W连续输出808nm高功率无铝半导体激光线阵模块

利用InGaAs/InGaAsP应变量子阱外延材料制作出高功率半导体激光器线阵模块,前腔面镀制了单层Al₂O₃,后腔面镀制了Al₂O₃/5(HfO₂/SiO₂)/HfO₂,采用无氧铜热沉和高效率的液体冷却器散热。在室温下,驱动电流50A时输出功率高达46.2W,最高电光转换效率41.3%,斜率效率1.15W/A。器件中心激射波长810nm,波长温度系数为0.28nm/℃,光谱半峰全宽(FWHM)₃nm,寿命突破11732h。     

二极管泵浦的被动调Q与脉冲幅度混沌Nd:LaMgAl11O19全固态激光器

基于二极管泵浦Nd:LaMgAl₁₁O₁₉无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8~8.6 W范围内时,激光器运转在被动调Q状态;当泵浦功率为8.6 W时,调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2μs。当泵浦功率增加到8.7~10.5 W范围内时,输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象;通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图,判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态;当泵浦功率功率为10.5 W时,脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。     

高效率LD端面抽运准连续355 nm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M_x²和M_y²分别为1.29和1.23。     

Nd:YAG陶瓷与单晶4F3/2–4I13/2跃迁的弱谱线多波长激光性能对比

报道了基于半导体激光端面抽运Nd:YAG的⁴F_3/2–⁴I_13/2 跃迁的弱谱线多波长激光输出. 实验对比了透明陶瓷与单晶材料的激光输出特性, 表明透明陶瓷和单晶材料荧光谱强度的略微差异, 导致了多波长输出时相同两个波长之间的激光强度比在两种材料中的差异. 基于两种耦合输出镜片, 激光阈值都在2 W左右. 在13.5 W的抽运功率下, 基于Nd:YAG透明陶瓷获得了输出功率4.05 W、强度比1 :2的1338与1356 nm双波长激光和输出功率3.65 W、强度比13 : 1的1356与1414 nm 双波长激光, 斜率效率分别达33.9% 和31.9%.     

Stimulated four-photon mixing and efficient polychromatic visible light generation in SiO2-based single-mode optical fibers pumped at 1.319 μm

The generation of near-infrared and intense visible light through stimulated multi-wave mixing processes in single-mode silica-based optical fibers pumped by a Q-switched and mode-locked Nd:YAG laser operated at 1.319 μm is described. The experimental results show that intense infrared light around 1.2 μm is produced via selp-hase-matched four-photon mixing at the minimum group velocity dispersion region of pure SiO₂-core and P₂O₅-doped silica fibers. In the visible spectral region, from 580 nm to 600 nm, 20 W peak power 100-ps pulses were generated by pumping single spans of single-mode P₂O₅-doped and undoped SiO₂-core fibers with 1.319-μm laser pulses. The signal light generated in such fibers propagated in the LP₀₂ fiber mode and exhibited a threshold power that depended upon the fiber length and a critical length that was power dependent. Also, it exhibited an asymmetrical spectrum of a few nanometers bandwidth, with a long tail toward high frequencies. For GeO₂-doped silica-based fibers, a multiple-wavelength visible signal propagating in several high-order fiber modes was generated.     

2-μm mode-locked nanosecond fiber laser based on MoS_2 saturable absorber

We demonstrated a 2-μm passively mode-locked nanosecond fiber laser based on a MoS_2 saturable absorber(SA).Owing to the effect of nonlinear absorption in the MoS_2 SA, the pulse width decreased from 64.7 to 13.8 ns with increasing pump power from 1.10 to 1.45 W. The use of a narrow-bandwidth fiber Bragg grating resulted in a central wavelength and 3-dB spectral bandwidth of 2010.16 and 0.15 nm, respectively. Experimental results show that MoS_2 is a promising material for a 2-μm mode-locked fiber laser.     

Broadband tunable Raman soliton self-frequency shift to mid-infrared band in a highly birefringent microstructure fiber

Raman soliton self-frequency shifted to mid-infrared band(λ 2 μm) has been achieved in an air-silica microstructure fiber(MF). The MF used in our experiment has an elliptical core with diameters of 1.08 and 2.48 μm for fast and slow axis. Numerical simulation shows that each fundamental orthogonal polarization mode has two wide-spaced λZDW and theλZDW pairs located at 701/2110 nm and 755/2498 nm along the fast and slow axis, respectively. Using 810-nm Ti:sapphire femtosecond laser as pump, when the output power varies from 0.3 to 0.5 W, the furthest red-shift Raman solitons in both fast and slow axis shift from near-infrared band to mid-infrared band, reaching as far as 2030 and 2261 nm. Also, midinfrared Raman solitons can always be generated for pump wavelength longer than 790 nm if output pump power reaches0.5 W. Specifically, with pump power at 0.5 W, the mid-infrared soliton in slow axis shifts from 2001 to 2261 nm when the pump changes from 790 nm to 810 nm. This means only a 20 nm change of pump results in 260 nm tunability of a mid-infrared soliton.