基于MgO:QPLN的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究

报道了基于掺氧化镁准周期极化铌酸锂(MgO:QPLN)的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究. 通过对电场调谐能力与极化结构参数间关联性的理论分析, 确定了高正负晶畴比MgO:QPLN电场调谐的可行性, 并模拟得到跨周期参量光输出波长与加载电压的关系曲线. 实验中通过对MgO:QPLN有效的电场加载, 实现了3.84 μm波段参量光的电场调谐, 频谱调谐带宽约6 nm, 调谐速率接近1 nm/kV, 进一步结合温度调谐, 实现了参量光宽谱段高精度的连续调谐. 所获得实验结果与理论模拟结果基本符合, 电场调谐在精度控制、快速响应方面相比于传统温度调谐更具技术优势.     

基于MgO:APLN的1.57μm/3.84μm连续波内腔多光参量振荡器研究

报道了一种基于MgO:APLN实现1.57 μm和3.84 μm跨周期参量光连续输出的内腔抽运多光参量振荡器. 采用1064 nm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 综合考虑高功率抽运下谐振腔的热稳定性及多光参量振荡过程的光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定了最佳腔型参数. 在此基础上, 进一步研究了谐振参量光透过率对振荡阈值、抽运光下转换效率、输出功率稳定性的影响, 最终实现了3.13 W的1.57 μm和0.85 W的3.84 μm参量光输出, 对应斜效率为6.8%和1.9%, 输出功率稳定性分别达到了1.8%和3%.     

远红外固体激光器研究进展

8～12μm波段是大气的一个窗口,被定义为长波红外波段。该波段激光对雾、烟尘等具有较强的穿透力,在激光光电对抗、激光遥感、医疗、环境监测及光通讯领域具有重要的应用前景。本文调研了常用的8～12μm非线性频率变换晶体,以及基于非线性频率变换晶体的远红外光参量振荡器的研究进展,对国内外能实现8～12μm波段激光输出的非线性晶体及激光系统进行了系统地归纳和总结,通过分析比较得出在8～12μm波段获得的最大输出能量为毫焦量级,最大功率为瓦量级。国内该技术与国外有着不小的差距,主要受制于高重频、高功率脉冲1～3μm泵浦源技术不成熟及高性能非线性晶体材料研制基础薄弱,我国在长波远红外固体激光器领域研究进展缓慢,因此研制大尺寸、高质量远红外激光晶体及输出波长更长的远红外高功率激光器已经成为激光器未来发展方向之一。     

基于中红外光参量振荡器光束质量优化的90°像旋转四镜非平面环形谐振腔型设计与分析

为改善中红外光参量振荡器(OPO)激光输出光束质量,设计了一种90°像旋转四镜非平面环形腔型结构.通过建立单位球等效计算方法,对此种特殊腔型结构存在的像旋转角进行计算,并由此确定了适用于中红外OPO运行的90°像旋转谐振腔结构相关参数.在此基础上进一步建立了非对称轴环形腔中光场模式自再现模型,分析得出随着像旋转角由0°向90°变化,谐振腔内光场模式逐渐均匀化,当旋转角为90°时,基模以及高阶模都表现出非常好的中心对称性.基于此采用中红外ZnGeP_2 OPO对所设计的腔型参数进行实验测量,实现了光束质量M_X~2=1.81和M_Y~2=1.61.由此可以证明所设计的90°像旋转四镜非平面环形腔对中红外OPO激光系统的输出光束质量的优化有显著效果.     

Comparative study of pulsed laser diode end-pumped thulium-doped 2-µm Q-switched lasers

We report pulsed laser diode(LD)end-pumped acoustic Q-switched Tm:YAG laser,Tm:LuAG laser,and Tm:LuYAG laser and the physical properties and spectra of Tm:YAG,Tm:LuAG,and Tm:LuYAG are analyzed.The Tm:LuYAG laser is pumped by 785-nm and 788-nm pulses separately,and is compared with Tm:YAG laser.Different output energy values and output wavelengths of Tm:LuAYG lasers pumped by LDs with different wavelengths are obtained and compared with each other.When the repetition frequency is 100 Hz,the pulsed Tm:YAG laser has single pulse energy of 15.9 mJ,pulse width of 126.7 ns,and the center wavelength of 2013.36 nm,and the pulsed Tm:LuAG laser possesses single pulse energy of 11.8 mJ,pulse width of 252.4 ns,and the center wavelength of 2023.65 nm,and the pulsed Tm:LuYAG laser output energy values are 12.32 mJ and 12.25 mJ with the slope efficiencies of 12.5%and 11.85%,the center wavelengths of 2017.89 nm and 2027.11 nm,respectively,while the pump sources are 785-nm and 788-nm pulsed LDs,respectively.     

Diode-pumped Tm:LuAG laser at room temperature

The lasing characteristics of Tm：LuAG at room temperature are reported. The maximum output power at 2.023-μm wavelength is 4.91 W and the slope efficiency is 25.39%. The mode matching between pump mode and laser mode is optimized by changing the pump beam waist radius and its location. Different output couplers are used to realize the optimal laser output. The relationship between operation temperature and output power is also discussed.     

A Stable Wavelength Operation Ho:YAG Laser with Orthogonally Polarized Pump

A stable wavelength operation Ho:YAG laser dual-pumped by two orthogonally polarized Tm:YLF lasers is reported. Under the cw operation mode, a laser output power of 24 W is measured. The corresponding opticaloptical conversion efficiency is 44.75% and the slope efficiency is 50.12%. Under the Q-switched operation mode,the output maximum average power is 22.8 W at the re-frequency of 6 kHz. The corresponding optical-optical conversion efficiency and slope efficiency are 42.64% and 48.01%, respectively. The output central wavelength is 2090.73 nm, the linewidth is 0.40 nm, and the beam quality is M~2 1.6. Moreover, the shift of the output central wavelength is less than 0.01 nm, and the linewidth shift is also less than 0.01 nm.     

2 μm掺钬固体激光器研究进展

2 μm掺钬固体激光器的输出波长处在大气窗口和人眼安全区,在激光雷达、激光测距、光电对抗和激光医学等方面都有重要应用,因此在2 μm固体激光器研究领域中成为一个研究热点。本文介绍了2 μm掺钬固体激光器能级系统及常用的掺钬晶体,并对基于这些晶体的钬激光器研究进展进行了综述,最后对2 μm钬固体激光器的未来发展方向等进行展望。     

基于MgO:APLN的多光参量振荡器实验研究及其逆转换过程演化分析

对基于MgO:APLN的多光参量振荡器进行了实验研究. 通过优化MgO:APLN极化结构及参量光耦合输出透过率, 在200 kHz高重复频率1064 nm激光抽运下, 通过单极化晶体实现了1.57 μm, 3.84 μm跨周期参量光输出, 平均功率分别达到2.4 W和1.31 W, 对应光-光转换效率为11.54%和6.25%. 同时针对多光参量振荡过程的逆转换现象, 通过耦合波方程对其进行了数值演化, 并引入“逆转换能量传导区”概念, 指出逆转换能量传导区的存在促使弱增益光学参量振荡器的参量光得到二次增强, 所得结论与实验结果相符合.     

窄线宽1064 nm光纤激光泵浦高效率中红外3.8μm MgO:PPLN光参量振荡器

采用放大1064 nm掺镱光纤激光器作为泵浦源,实现了中红外3.8μm MgO:PPLN光参量振荡(OPO)激光输出。在泵浦源中,采用分布式反馈激光器(DFB)作为种子源来实现光纤激光窄线宽的调制,实现线宽2.5 nm到0.1 nm的压缩,最大平均输出功率可达40 W。进一步对不同泵浦线宽条件下中红外3.8μm MgO:PPLN OPO激光进行研究,最终在泵浦功率为18.1 W、线宽为0.1 nm、重频为1 MHz、脉宽为2 ns时,获得了最高平均输出功率为2.06 W的3822.5 nm激光输出,光-光转换效率为11.38%,光束质量为M2=2.34,提高了窄线宽泵浦对中红外MgO:PPLN OPO激光输出效率。