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。     

腔内双棒串接的基模动态稳定腔研究

为了获得大功率高亮度的激光光源,设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数,在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光器性能的影响,解释了输出镜和全反镜的距离对激光器性能所起的不同作用. 关键词： 动态稳定腔 双棒 谐振腔模式     

辐射平衡激光器谐振腔模型计算

介绍了辐射平衡激光器原理以及谐振腔模型,并对腔内激光和泵浦光满足的方程进行了推导。计算了在Yb:KYW辐射平衡激光器谐振腔中激光和泵浦光光强的变化规律,以及输出端耦合镜反射率和腔长变化时带来的影响。讨论了腔长的最小值与输出端耦合镜反射率之间的关系。     

高功率激光器抗失调谐振腔的实验研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,提出了两种新型激光谐振腔结构,分别是带角隅反射镜的激光谐振腔和直角内圆锥面反射镜激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了这两种激光谐振腔的输出特性和腔镜失调的关系,并结合平凹稳定腔,对三种激光谐振腔的抗失调稳定性进行了对比。实验结果表明,随着全反镜或平面输出镜失调角的增加,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降速度小于直角内圆锥面全反镜腔。两种新型谐振腔全反镜的抗失调稳定性都超过平面输出镜。角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔的抗失调稳定性均大大超过平凹稳定腔。     

全固态单频钛宝石激光器

以自制激光二极管(LD)抽运Nd:YVO4内腔倍频激光器作为钛宝石晶体的抽运源,采用四镜环形谐振腔结构,实现了全固态780 nm钛宝石激光器的连续运转.在考虑了钛宝石晶体长度以及环形腔像散补偿情况下,当532 nm的抽运光功率为9 W时,得到了最高功率为700 mW的波长为780 nm的单频激光输出.     

半导体抽运Yb∶YAG 五镜腔KLM激光器理论分析计算

对半导体抽运的Yb∶YAG克尔透镜锁模激光器进行理论分析计算,分析五镜谐振腔和四镜谐振腔的稳区不同,利用稳区范围变化对五镜谐振腔稳定锁模机理做出合理解释.详细计算分析Yb∶YAG激光器内克尔调制效应对锁模的影响,获得最佳腔参量.在腔内没有插入硬光阑的情况下,利用五镜腔实现了Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转.理论分析和实验结果相符.     

半导体抽运Yb：YAG五镜腔KLM激光器理论分析计算

对半导体抽运的Yb∶YAG克尔透镜锁模激光器进行理论分析计算,分析五镜谐振腔和四镜谐振腔的稳区不同,利用稳区范围变化对五镜谐振腔稳定锁模机理做出合理解释.详细计算分析Yb∶YAG激光器内克尔调制效应对锁模的影响,获得最佳腔参量.在腔内没有插入硬光阑的情况下,利用五镜腔实现了Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转.理论分析和实验结果相符.     

微变形镜内腔补偿激光模式畸变研究

 采用Fox-Li迭代方法，对畸变相差以Zernike多项式展开，计算了不同菲涅耳数的谐振腔在畸变发生时的低阶输出模式，分析了激光器谐振腔内畸变对激光输出模式的影响。对微变形镜的面形以Zernike多项式进行拟合，计算了中心电极的影响函数，并建立了微变形镜控制模型。实验上将微变形镜作为激光器的一个腔镜，验证了微变形镜对激光输出模式的补偿作用。结果表明，内腔微变形镜对激光输出模式具有校正作用，激光基本上可以达到基模输出。     

折返式激光二极管侧抽运Nd:YAG激光器

提出一种明显改善激光二极管侧面直接抽运固体激光器输出光束质量的新型谐振腔——折返式谐振腔,它由三部分组成：直角棱镜、全反的腔镜以及耦合输出腔镜,采用振荡光顺次通过晶体内增益场强区的工作方式。它重叠利用不均匀增益场的对称强区,提高了晶体增益场和谐振腔基模的重叠度,达到改善器件输出光束质量和提高效率的目的。通过对受抽运晶体内的增益场分布及腔内振荡光的模拟分析以及实验测试,验证了这种谐振腔的优势。在此基础上,研制了采用准连续线阵列激光二极管抽运Nd：YAG的折返式激光器。研究比较了在不同类型谐振腔下,激光器的输出特性。例如：平-平直腔和平-平折返腔在耦合透过率为50％时的输出特性,其增益场和基模的重叠度由24％提高到53％,光-光斜效率由的20．2％提高到27．3％。     

高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组,模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化,分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下,光束质量M_x~2=1. 9、M_y~2=2. 3,激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明,在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布,获得高光束质量激光输出,这与理论模拟结果基本相符。     

激光辐照下非稳腔镜变形对激光模式的影响

 分析了正支虚共焦非稳腔中腔镜变形对激光模式的影响，采用时间离散化、快速傅里叶变换（FFT）和有限元分析(FEA)方法解决腔镜变形和激光模式两者之间的耦合问题。计算结果表明，随着激光器工作时间的增加，腔镜温升和变形相应增大，谐振腔模式变差，输出光场相位均匀性变差，呈现散焦现象，输出光束质量下降。实验验证了激光器输出光束质量随出光时间的延长而逐渐变坏。     

输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器

设计并搭建了一种支持百纳焦耳量级的单脉冲能量输出的锁模光纤激光器.激光器基于σ型腔结构,采用掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤作为增益介质,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模.激光器内没有色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态.通过在谐振腔内引入多通长腔使激光器的重复频率降低至11.1 MHz,直接获得了平均功率为1.08 W,单脉冲能量为 97 nJ,脉冲宽度为4.17 ps的稳定锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至740 fs.     

579 nm外腔式拉曼激光器传输耦合方程的数值计算

 为了提高以KGd(WO4)2晶体为拉曼介质的外腔式拉曼激光器的输出功率和转化效率,采用面积求和法编制matlab计算程序,对该激光器的传输耦合方程进行数值求解。计算得到了一至三阶斯托克斯光输出光强随时间的变化规律和受激拉曼散射的弛豫振荡过程。得出：拉曼谐振腔输出耦合镜对一阶斯托克斯光的反射率越高,拉曼谐振腔内的一阶斯托克斯光功率密度就越高,越有利于泵浦光向二阶斯托克斯光的转换。     

无内热激光器运转对抽运光光强的需求条件研究

研究了无内热激光器和激光放大器运转时对抽运光的需求条件.运用激光器的速率方程理论,给出了抽运光所应满足条件的表达式.无内热激光运转时,不仅要求抽运光光强要大于阈值条件,而且要大于某个最小抽运光强(与增益材料性质、抽运光波长、激光波长等有关).以掺镱的KY(WO4)2晶体为无内热激光器的放大介质,计算了抽运光光强应满足的空间分布条件.要使激光器无内热运转,抽运光光强需随激光光强的增大而相应减小.对于无内热激光器,抽运光光强的空间分布与谐振腔前后镜的反射率和增益介质长度密切相关,在谐振腔输出耦合镜反射率不是太低的情况下,腔内抽运光强需近似为均匀分布.     

全啁啾镜色散补偿的亚8 fs钛宝石激光器

报道了一种基于全啁啾镜腔内色散补偿的、可长期稳定运行的亚8 fs钛宝石激光器.在4 W绿光抽运下, 可获得300 mW、86 MHz脉冲输出.腔内用于色散补偿的两对啁啾镜是国内自主设计自行镀膜的, 其对色散的精确控制可以在腔内不加尖劈对的情况下获得半宽超过150 nm超宽带输出.利用腔外色散补偿, 脉冲宽度被压缩至7.9 fs, 这是目前采用国产啁啾镜获得的最短脉宽, 也是无尖劈对谐振腔获得的最短脉宽.同时, 利用电路系统提供实时反馈调节, 可保证钛宝石激光器长期稳定运行, 24 h内功率抖动约0.6%.     

基于多纵模拍频测量光纤色散

利用激光多纵模拍频频率与谐振腔色散系数的关系实现光纤的色散测量.测量系统采用可调光纤Fabry-Perot滤波器与光环行器构成窄带波长可调反射镜,作为光纤激光器的后腔镜,以光纤Sagnac干涉器作为前腔镜.将待测光纤置于谐振腔内,用频谱分析仪测量激光器拍频频率随激光输出波长的变化,得到待测光纤的色散系数.用该系统分别测量了色散补偿光纤和标准单模光纤的色散系数,实验结果表明该方法能够满足通信光纤的色散测量要求.该系统测量速度快、成本低、结构简单,具有良好的应用前景.     

基于Filmstar软件的Yb:YAG激光器谐振腔镀膜设计

从光学谐振腔阈值条件的推导出发,利用光学薄膜设计软件Filmstar为谐振腔的左右腔镜各设计了两种光学薄膜,使1 030.5 nm~1 055.5 nm波段连续可调谐的Yb:YAG激光器实现了工作状态的最优化。针对左右腔镜,对设计方案所得结果进行了比较,并分析了方案的可行性。结果表明,左腔镜两设计方案与优化目标的差距均小于1.15%;右腔镜两设计方案与优化目标的差距均小于0.05%,本文设计为激光器谐振腔的腔镜镀膜提供了可靠的理论依据。     

滤波对8字腔掺铒光纤激光器锁模运转的影响

构建了基于损耗非对称非线性光学环镜的8字腔掺铒光纤锁模激光器,并讨论了腔内滤波带宽对腔内脉冲演化和激光器输出特性的影响.在非线性光学环镜中引入双向输出耦合器,耦合器和传输光纤位置的不对称产生非互易性,实现锁模运转.利用自制的可调谐滤波器实验研究了滤波带宽对激光器的影响.当滤波带宽为2.1 nm时,腔内脉冲的演化过程受滤波和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲半高全宽分别为583.7fs和2.94 ps.随着滤波带宽增大,滤波的作用逐渐减弱,激光器两路输出脉冲参数逐渐接近,并接近傅里叶变换极限脉冲.当滤波带宽较大时,腔内脉冲的演化过程受增益谱和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲均为变换极限脉冲,半高全宽约为440 fs.通过调节滤波器中心波长实现了对激光器输出脉冲光谱的连续调谐,调节范围大于30 nm.     

LD泵浦Nd∶YVO4/LBO临界相位匹配腔内倍频瓦级绿光激光器

报道了一种光纤耦合LD泵浦Nd∶ YVO4晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配(角度匹配)LBO倍频、瓦级输出的全固态绿光激光器的设计方法和实验结果.采用短三镜折叠腔结构,通过对热透镜焦距的估算及计算机优化设计选取合适的谐振腔参量,在8 W的泵浦功率下,获得了1.6 W绿光基模输出,光-光转换效率达20%.经测量,绿光的偏振比超过400∶ 1,4 h功率稳定度为±1.6%.     

CO2的腔增强吸收与高灵敏吸收光谱研究

腔增强吸收光谱(CEAS)是在衰荡吸收光谱的基础上发展起来的一种新型的直接吸收光谱技术.文章报道了用中心输出波长为1.573μm的窄线宽连续可调谐半导体激光器(DFB封装)作光源,用两块高反射率平凹透镜(在1.573μm附近,凹面反射率R～99.4%,曲率半径r～1 m)组成对称共焦腔作吸收池的腔增强吸收光谱系统.采用扫描腔长的方法改变谐振腔的模式,当激光器的输出频率与谐振腔的某一腔模之间满足共振匹配关系时,激光被耦合到谐振腔内,用探测器接收透过谐振腔的光信号,同时用波长计精确测量激光器的输出波长.在33.5 cm长的吸收池内测量了吸收强度为1.816×10-23cm-1·(molecule·cm-2)-1的二氧化碳分子的弱吸收谱线,探测灵敏度达到了6.78×10-7 cm-1.实验结果表明,腔增强吸收光谱具有灵敏度高,装置简单,易于操作等优点.