Experiment Study of LD Pumped Solid State of Dual-Frequency Laser

1 Introductionace--pumped SOlid-state laser (DPSL) have given rise to an attractive researchinterest and become one of the research focus in the field of laser due to theiradvantageS, such as high efficiency, compactness, steadiness, lOng lifetime and allsolldstate construction. The dual--frequency laser belongs tO the rather complex andadVanced techniqUe. It is applied widely in precise interferometry, laser ranger, laserradar, and heterodyne vibrometry.At present, there are lotS of pape…     

Zeeman双频激光器频率分裂与纵模间隔变动一致性分析

激光谐振腔内相位各向异性会引起频率分裂,两分裂模的频差大小由表现出的相位延迟所决定.对于腔内相位延迟较小的He-Ne激光器,两分裂模很接近,处于烧孔重叠区,存在模式竞争而不能同时振荡,形成隐频率分裂.同时,使得激光器两正交偏振方向上的相邻级纵模产生固定的变动量,其大小等于隐频率分裂量的2倍.如果沿激光偏振方向施加横向磁场,Ne原子谱线发生横向Zeeman分裂,增益原子分成两群,分别为平行于磁场和垂直于磁场方向偏振的光提供增益,大大减弱模竞争,使得激光器的两分裂模可同时振荡并测得频差.在谐振腔内放入倾斜的石英晶体片或半波片,由两种方法分别测量频率分裂量并进行比较.实验表明两种方法测量的结果均与理论计算相符,平均相对偏差不超过1%.据此可以准确得到Zeeman双频激光器的频差大小,并为半波片测量提供了新方法.     

光梳主动滤波放大实现锶原子光钟二级冷却光源

提出一种结合注入锁定技术的主动滤波放大方法,将光梳直接注入锁定至光栅外腔半导体激光器,产生窄线宽激光光源,该光源可以用于锶原子光钟二级冷却.实验中,将中心波长为689 nm,带宽为10 nm的光梳种子光源注入689 nm光栅式外腔半导体激光器,通过半导体增益光谱与半导体光栅外腔,从飞秒光梳的多个纵模梳齿中挑选出一个纵模模式来进行增益放大,再通过模式竞争,实现单纵模连续光输出;同时,光梳的重复频率锁定在线宽为赫兹量级的698 nm超稳激光光源上,因此,注入锁定后输出的窄线宽激光也继承了超稳激光光源的光谱特性.利用得到的输出功率为12 mW的689 nm窄线宽激光光源实现了88Sr原子光钟的二级冷却过程,最终获得温度为3μK,原子数约为5×10~6的冷原子团.该方法可拓展至原子光钟其他光源的获得,从而实现原子光钟的集成化和小型化.     

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。     

激光二极管抽运频差可调谐双频固体激光器的研究

研究了激光二极管抽运的可调频差的双频固体激光器，激光增益介质为2mm厚的1at%掺杂Nd:YAG薄片.对谐振腔产生稳定双频激光的条件作了分析，用琼斯矩阵计算了谐振腔内各处电场矢量的偏振态，证明了双频激光两个电场矢量偏振态之间总是正交的.两个偏振激光频率间隔由改变λ/4波片快轴之间的夹角实现调谐.实验中使用腔内标准具实现单频运转，然后插入双λ/4波片使单纵模激光频率分裂，实现了激光器的双频输出.实验中得到双频激光稳定运转时频差的上限约为1.3GHz；由于强模竞争现象的存在，实验中所观察到的频差下限为50MHz. 100MHz拍频时得到的双频激光输出功率为85mW. 关键词： 激光技术 固体激光器 双频激光     

Characteristics of single longitudinal mode oscillation of the 2 μm Tm,Ho:YLF microchip laser

The lasing condition and frequency stability of the single longitudinal mode oscillation of a diode laser pumped 2 μm Tm,Ho:YLF microchip laser at room temperature are reported. It is shown that the microchip laser with an output mirror of 99.0% reflectivity had better single longitudinal mode performance than that with an output mirror of 99.5% reflectivity. The frequency tuning rate when varying the crystal temperature was estimated to be 1.9 GHz/°C. Frequency stability of the microchip laser is examined by the self-beating heterodyne detection method for several delay times between 0.48 and 4.8 μs. It is indicated that the spectral fluctuation is in proportion to the delay time and the increasing rate is 2.3 kHz/μs.     

腔内波片产生的Nd∶YAG激光纵模分裂规律研究

简要介绍了激光纵模分裂的基本原理，研究了腔内含有1个和2个1/4波片时产生Nd∶YAG激光纵模分裂的规律。实验结果表明：在1064nm Nd∶YAG激光的腔内放置一个1/4波片时，每一激光纵模分裂为2个正交的线偏振模，在波片表面垂直于激光光线的条件下，纵模分裂量（即频率差或波长差）恰好等于激光纵模间隔的一半；当在Nd∶YAG激光腔内沿垂直光线方向平行放置2个1/4波片时，也能产生纵模分裂现象，其纵模分裂量取决于2波片快（慢）轴之间的夹角。在0°～ 90°范围内调节角度，可使纵模分裂量在一个激光纵模间隔内线性调谐。实验结果与理论分析相吻合。     

一维随机激光器中准态模的饱和特性研究

针对随机激光器的半经典理论是应用电磁场时域有限差分法数值求解半经典随机激光模型方程组，基于半经典理论数值研究了一维随机激光器中准态模式的饱和特性，获得了不同准态模的空间分布和频谱分布图。计算结果分析显示：准态模式的某些特征参数如局域程度将会影响系统的饱和特性。利用这一结果，可以通过单频抽运方法选择具有低阈值、高饱和强度的准态模式作为整个激光系统的稳态输出模式。     

单模,单频连续1.3188μmNd：YAG激光器

报道了单模、单频连续１．３１８８μｍＮｄ：ＹＡＧ激光器的研制，测量了激光输出的方向性，稳定性，激光光谱及输出功率，对实验结果进行了理论分析。     

LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器,激光器厚度为1?mm,在用波长785?nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060?mW,单纵模激光最大输出功率为31?mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH∶YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为14?GHz/℃. 关键词： 激光光学 CTH∶YAG微片激光器 LD抽运 单纵模运转     

紫外域多纵模高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶的技术实现和系统仿真

多纵模高光谱分辨率激光雷达是一种新型的高光谱分辨率激光雷达.本文在研究典型高功率Nd:YAG脉冲激光器的多纵模模式及其在大气中传输的气溶胶米散射和瑞利散射光谱的基础上,设计紫外域多纵模高光谱分辨率激光雷达系统,采用窄带干涉滤光片滤除太阳背景光的影响,设计可调谐马赫-曾德尔干涉仪,分离提取多纵模激光回波中的气溶胶米散射和瑞利散射光谱,并利用马赫-曾德尔干涉仪双通道输出的互补性原理,精确反演气溶胶光学参量.系统仿真结果表明,所设计的紫外域多纵模高光谱分辨率激光雷达能够实现10 km高度内的气溶胶光学参量精细探测.     

用于光生毫米波的双频微片激光器热致频差特性研究

研究了激光二极管端面抽运的双纵模双频微片激光器的热效应对其输出频谱的影响. 通过对端面抽运Nd:YVO₄微片的热传导方程求解得出晶体内部的温度场分布; 并进一步对微片晶体热致折射率变化进行分析, 由此计算出双频微片激光器的热致频谱变化. 实验结果表明: 当抽运功率较小时得到稳定的双纵模双频激光输出; 当抽运功率增大时, 晶体热效应使双频激光频谱双峰之间的频差减小, 各纵模波长频谱宽度加宽, 实验结果与理论分析相符合. 关键词： 光载无线通信 双频微片激光器 热效应 频率差     

A novel orthogonal polarized dual-frequency laser using a Y-shaped cavity

In this paper, we propose and demonstrate a novel dual-frequency He-Ne laser based on a Y-shaped cavity. The laser uses a polarization beam splitter to produce two orthogonal polarized beams that oscillate simultaneously in different sub-cavities. The different optical lengths of the cavities produce two longitudinal mode series with different mode spacing. In our experiments, a frequency difference between two orthogonal polarized lights ranging from 26 to 665 MHz was observed by changing the voltage applied to the piezoelectric transducer attached to the mirror of P polarized sub-cavity. The lock-in frequency difference is about 26 MHz. The competing processes were also investigated.     

双频氦氖激光回馈位移测量系统的实验与应用研究

研究了一种全新的纳米尺度位移测量系统。将双折射元件插入He-Ne激光器谐振腔内产生频率分裂效应，使原本单模谐振的激光器输出变成了频差可调的2个正交偏振频率（o光和e光），而形成双频激光器。在激光谐振腔外放置沿激光轴线位移的反射表面，将输出的激光束反射回腔内，以便对激光的光强进行调制，可实现高分辨率非接触式可判向位移测量。提出了一种细分方法，该方法突破了传统干涉系统的衍射极限（1/2波长）。对于633nm波长He-Ne激光，本系统的理想分辨率为1/8波长（约为79nm）。     

Stable single longitudinal mode fiber ring laser based on polarization maintaining erbium doped fiber

A stable single longitudinal mode (SLM) fiber ring laser that incorporates polarization maintaining erbium doped fiber (PM EDF) acting as gain medium and saturable absorber is proposed and demonstrated. Both theoretical deviation and experimental result prove that optical intensity is time invariant when the laser operates in single longitudinal mode, the SLM operation can be approximately verified by optical intensity analysis, which is practical to analyze longitudinal mode in the application of engineering. The linewidth of the fiber ring laser is measured by the delayed self-heterodyne interferometery, and an acousto-optic frequency shifter is employed to shift the lasing frequency and eliminate zero frequency interfere. The SLM operation is verified by the scanning Fabry–Perot interferometer, whereas the lasing frequency drift slowly during a period of 2 h, PM EDF is proved to be effective on suppressing mode hopping and selecting longitudinal mode.     

Experimental Investigation of the Spectrum Characteristics of Laser Diodes Under Low Frequency Modulation

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｓｗｈｏｓｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｃｕｒｅｎｔｉｓｍｏｄｕｌａｔｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｂｙｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙｒｅ...     

双纵模稳频氦氖激光器的光谱与频率复现性分析

对双纵模稳频氦氖激光器的光谱及其频率复现性进行了理论估计,进行了633 nm碘稳定氦氖激光器的拍频实验,实验采用内腔激光器,并采用双纵模稳频的方法,通过观测激光器的两个偏振态互相垂直的相邻纵模的输出,并使二者稳定到功率相等的参考点处,获得激光稳定输出。实验通过观察双纵模稳定激光的模式输出,分析了影响激光频率复现性与频率稳定度的因素,测量了稳定激光的功率和频率稳定度。通过拍频测量,对激光器的频率复现性进行了分析,复现性用频差可以达到(1～2)×10-8量级。通过实验表明,双纵模稳频氦氖激光器的频率复现性完全符合用于长度精密测量的稳频激光器的要求,激光器可以很稳定地工作,稳定度用阿伦偏差表示可以达到10-10量级,可以作为实用的稳频激光标准。     

激光二极管泵浦的Nd：YVO4单频绿光激光器

对激光二极管泵浦单频连续运行的Ｎｄ：ＹＶＯ４腔内倍频激光器进行了理论和实验研究，通过精密调控Ｎｄ：ＹＶＯ４，ＫＴＰ及泵浦泵温度以达到有关参数的最佳匹配，从而获得了较稳定的单横模，单纵模，单偏振的绿光输出，实测最大单频录光功率为７．５ｍＷ，此时会聚磁浦光功率约为４３０ｍＷ，已超过阈值泵浦功率１３倍以上。     

二极管泵浦1064nm单频Nd∶YVO_4激光器的研究

报道了一种用国产激光二极管泵浦的1064nm单频Nd∶YVO4红外激光器的设计。利用布氏片和石英晶体组合构成的双折射滤光片技术,在泵浦功率为800mW时,实现了功率为360mW的1064nm红外单频输出。测量结果表明,偏振比超过了1000∶1,功率稳定性优于0 5%,振幅噪声小于0 1%。     

Development of a broadband laser in the UV region

A frequency comb in the UV region with a bandwidth greater than 100 MHz is generated by successive frequency shifts of a single mode laser by an acousto-optic modulator coupled to a passive ring cavity. The obtained spectrum is particularly suitable for laser cooling when a large velocity capture range is required as in the case, for example, of ions confined in a storage ring. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.