曝光剂量与体布喇格光栅衍射特性的研究

采用分振幅双光束干涉法和"二步法"热处理工艺,在光热敏折变微晶玻璃中制备了周期2.1μm的透射型体布喇格光栅,研究了不同曝光剂量与光栅衍射效率和角度选择性之间的关系.当曝光剂量逐渐增至为0.6J/m~2时,光栅的衍射效率最高达80.02%;随着曝光剂量的继续增加,光栅的衍射效率逐渐下降,并最终保持稳定.当曝光剂量达到1.5J/cm~2及以上时,光栅对测试光的吸收变化小于5%,此时光栅的衍射效率趋于稳定.曝光剂量的变化对光栅角度选择性没有明显的影响.分析结果表明随着曝光剂量增大,光栅中的含银胶团对532nm测试光的吸收加剧,从而使透过的衍射光强减弱,出现衍射效率降低的现象.     

用于抽运铯蒸气激光器的半导体激光器波长稳定与线宽窄化研究

针对铯蒸气激光器对窄线宽与高稳定852nm半导体激光抽运源的要求,采用体布拉格(Bragg)光栅作为外腔输出镜,研究了体Bragg光栅衍射效率对外腔半导体激光器输出光谱特性的影响。研究结果表明,衍射效率为24%、32%与37%的体布拉格光栅均能够改善半导体激光器输出光谱特性;输出光束中心波长锁定在852nm附近、输出线宽约为0.26nm;外腔半导体激光器输出波长随抽运电流、温度的变化速率分别小于10.4pm/A、7.2pm/℃,优于自由运行半导体激光器;随着光栅衍射效率增加,全系统外腔效率从91%降低至86%。     

光热敏折变玻璃及其布拉格体光栅特性研究

采用高温二次化料的方法制备了一种SiO2-Al2O3-ZnO-Na2O(F、Br)玻璃体系的光热敏折变(PTR)玻璃,通过紫外曝光、透射率光谱、X射线衍射(XRD)和差热分析等方法研究了其光热敏析晶机理。研究表明,PTR玻璃的光敏区为280～350nm,工作区为400～2700nm,最佳成核温度和析晶温度分别为490℃和595℃,析晶组分为NaF晶体。采用双光束干涉方法与"两步法"的热处理工艺在PTR玻璃中制备了周期为1000mm-1的布拉格体光栅,光栅的相对衍射效率达到91%,并验证了制备的布拉格体光栅具有角选择滤波能力。     

掺钕TeO_2-Al_2O_3-Cs_2O玻璃的Judd-Ofelt理论分析与光谱特性

采用高温熔融法制备了组分为80TeO2-10Al2O3-10Cs2O-xNd2O3(x=0,0.5,1.0)(mol%)的掺钕碲酸盐玻璃,测试了玻璃样品的折射率、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命曲线.利用Judd-Ofelt理论计算得到光谱强度参数Ωλ(λ=2,4,6),Nd3+从4F3/2能级到4IJ(J=9/2、11/2、13/2、15/2)能级跃迁的荧光有效线宽Δλeff,4F3/2能级跃迁几率AJ,荧光分支比β,相应的荧光寿命τrad和量子效率η及受激发射截面σemi.在该碲酸盐体系中,Nd3+离子掺杂浓度为0.5mol%时,样品在1 060nm波长处的σemi·τmeas为6.21×10-24cm2·s,荧光有效线宽为31.4nm,量子效率达到89%.光谱特性对比分析结果表明,该掺钕碲酸盐玻璃是一种性能优良的固体激光材料.     

Angular filtering by volume Bragg grating in photothermorefractive glass for nanosecond laser pulse

The two-dimensional angular filter based on volume Bragg gratings in photothermorefractive glass for a nanosecond(ns) laser pulse is demonstrated. The experimental results show that the near-field beam quality of the laser pulse was effectively improved. The near-field modulation and contrast ratio were improved by 1.75 and4.48 times, respectively. The power spectral density curves showed that the spatial frequencies more than0.9 mm~(-1)in the x direction and 1.2 mm~(-1)in the y direction were effectively suppressed.     

体Bragg衍射器件在高功率激光中的应用

记录在光热敏微晶玻璃(PTR)中的体Bragg衍射器件具有高衍射效率、可选择的角度和波长选择特性以及高损伤阈值等优点,成为先进激光技术发展中的一种新兴器件。综述了目前各型体Bragg衍射器件在激光技术中的应用,主要包括角选择近场滤波技术、光谱合成技术、外腔半导体稳频技术以及啁啾脉冲压缩与展宽技术。详细地阐述和分析了这些方法的原理、特点、适用范围以及它们的研究现状。     

高功率激光系统中近场滤波设计与理论模拟

基于经典耦合波理论,分析了透射型体Bragg光栅的衍射特性,建立了透射型体Bragg光栅的设计体系。采用带有调制的超高斯光束,对高功率激光系统的近场滤波进行了理论模拟,采用软化因子、近场调制度、近场对比度分析了输出光束的近场质量,采用功率谱密度函数分析了近场滤波对不同空间频率的滤除能力。研究结果表明,近场滤波对0.3～2.0mm-1的中、高频调制具有显著的滤除作用。     

SiO2-Al2O3-ZnO-Na2O(F,Br)体系光热折变玻璃的析晶机理研究

使用"五步法"热定影工艺制备体布拉格光栅,阐述了光热折变玻璃内部的析晶机理,借助拉曼光谱与扫描电镜直观探测到了离子迁移过程与NaF析晶过程,通过掺杂与未掺杂KBr两种组分玻璃的衍射效果以及透过率光谱对比,发现了位于350～600 nm处的吸收带,确定成核过程内部形成的胶体为溴化银与纳米银复合物.该胶体聚合生长为胶团,诱导NaF晶体在其表面析出生长,实现折射率调制.并且从胶体成核阶段、NaF析晶阶段、曝光剂量三个方面探究影响光热折变玻璃内部析晶颗粒的关键因素,研究结果表明:成核过程中[Ag0n·(AgBr)m]胶团大小是决定NaF析晶大小的关键;NaF析晶阶段主要影响析晶颗粒数量而对改变NaF析晶大小作用不大;NaF析晶大小随着曝光剂量出现先减小后增大的现象,在1.8 J/cm~2附近出现拐点、析晶颗粒最小.     

掺镱TeO2-Al2O3-Cs2O玻璃的光谱性质

采用熔融法制备了一种组分为80TeO2-10Al2O3-10Cs2O-xYb2O3(x=0～1.6)(mol%)的掺镱碲酸盐玻璃材料,测试了该玻璃材料的密度、热膨胀系数和折射率随波长的变化关系,分析了其吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命随Yb3+浓度的变化性质.利用McCumber理论计算了该玻璃系统中Yb3+离子从2F5/2到2F7/2能级跃迁的受激发射截面.实验表明:当Yb2O3掺杂量为1mol%时,Yb3+在1 004nm波长处的发射截面为1.06×10-20 cm2,荧光有效线宽为89.6nm,荧光寿命达到最大值为0.80ms.激光性能评价结果表明,该掺镱碲酸盐玻璃是实现超短脉冲激光的候选材料之一.