激光及其相关学科的发展

 在物理学家汤斯、肖洛、卜洛赫洛夫和巴索夫等人研究工作的基础上,美国人梅曼于1960年研制出世界上第一台激光器(红宝石激光器).在梅曼获得成功之后的几个月内,又有好几种激光器研制成功,其中包括第一台连续波运转的激光器--氦氖激光器.以后,各种激光器竞相出现,呈现一派欣欣向荣的气象.在固体激光器方面,首先研制成功的红宝石激光器是以掺氧化铬的氧化铝晶体为工作物质的,激活离子为三价铬离子.1961年到1964年间,在一系列不同基质晶体中掺稀土元素(如钕、镨、铥、钬、铒、镱等)的激光相继运转.其中最为著名的是输出波长为1.06微米的掺钕钇铝石榴石激光器和掺钕的硅酸盐玻璃激光器,它们获得了广泛的应用.现已发现了好几十种激光晶体和激光玻璃,而激活离子除了大多数稀土元素外,还有过渡元素.由它们制成的激光器输出波长分布在紫外到近红外区内.     

无损眼睛的激光测距机——军事训练的约束促进了无损眼睛激光测距机的研制

在最近二十年里,激光器被广泛用于军事方面,作为陆基或空基应用的测距机或目标指示器。激光器和探测器的发展历史说明,测距机上用的激光器绝大多数都是钕玻璃或掺钕钇铝石榴石基质晶体激光器。这些激光器在1.06微米波段上与高效率光电倍增器或固体探测器配合使用时,性能极为优越。然而,钕激光器由于波长相当短,带来了两个主要短点。第一个缺点是,Mie散射大,降低了总效率。第二个,即主要缺点,是有害的短波长会伤害人眼。     

高功率二极管泵浦铒激光器

Bradley等人在OPTCON’92 LEOS会议上报告了一种功率高达500mY连续波单片式掺铒激光器。诸如YSGG(钇钪镓石榴石)、GGG(钆镓石榴石)、BYF(氟化钇钡)和YAG(钇铝石榴石)等多数基质晶体掺铒后,连续波激光波长在2.8μm左右。所有晶体部可进行二极管泵浦,这就使固体激光系统能小型化。这种铒激光器能用于激光外科手术和产生可调红外光的泵浦光参量振荡器等方面。     

激光晶体无钪替代型钆镓石榴石在中国科学院物理研究所研制成功

中国科学院物理研究所张乐　研究员负责的研究小组承担的一项重大研究项目──激光晶体无钪替代型钆镓石榴石,已经圆满完成,并于1990年7月6日召开了鉴定会。与会专家认为,这项研究工作不仅超额完成了原订的计划和指标,而且实测的各种参数均优于80年代末国际公开发表的数据。 说起激光晶体,一般人们最熟悉的是掺钕的钇铝石榴石(简称YAG:Nd~3+)。除此之外,在80年代初,苏联与联邦德国的科学家共同合作,研制出一种新型的激光晶体:双掺钕(铬)的含钪替代型钆镓石榴石(简称 GSGG:Nd,Cr)。这种晶体的生长速率比YAG要快,整根晶体内没有核心,而…     

应用水冷籽晶法从熔盐中生长掺钕钇铝石榴石大晶体

一、引 言 掺钕钇铝石榴石(简称NdYAG)晶休是目前最好的固体激光工作物质之一,并已得到了广泛的应用.生长Nd:YAG晶体的方法很多,其中熔盐法是一种比较古老的方法.早在1961年,利菲弗(Letever)等人首先从PbO-PbF助熔体系中生长出了小的钇铝石榴石晶体.熔盐法生长出来的晶体具有应力较小等优点,所以曾引起了国内外许多科技工作者的兴趣,使这种方法得到了较大的改进.先后采用了坩埚底部局部气冷和水冷等方法,使晶核个数有了显著的减少,但仍无法稳定地控制在二、三个以下.同时,晶体中很容易产生严重的母液包裹,这就使我们难于获得较大尺寸…     

新型自倍频晶体的进展

近年来,关于自倍频晶体的研究工作取得了重大进展.自倍频晶体是将激光晶体和倍频晶体合二为一的一类晶体.迄今最主要的自倍频晶体有两种:掺钕和氧化锰的铌酸锂(Nd:MgO:LiNbO3,用NMLN来表示)和硼酸钕钇铝 ,用 NYAB来表示).自倍频晶体可用于直接产生蓝绿激光,其作用原理如下: 用波长为800nm左右的红激光泵浦自倍频晶体,发生激光作用产生波长略大于1μm的近红外激光,同时红外激光在晶体中倍频而产生绿激光. 目前,可以得到的NMLN晶体的尺寸(10 × 10 × 25mm)比 NYAB晶体的尺寸(4 × 4 ×10mm)大,但是 NMLN用于产生绿激光时有两个缺…     

固体激光棒热透镜焦距的测量

固体激光棒中的热透镜效应对激光器的性能有很大的影响．在固体激光器的热稳腔的设计中也需要知道激光棒的热透镜焦距的数值,因此测量激光棒的热透镜焦距是必要的和有意义的．我们采用类似于文献[１］中的方法,测量了三种常用的固体激光棒在泵浦期间和泵浦后,各个时刻的热透镜焦距的数值．在单脉冲泵浦期间,红宝石、Ｎｄ：ＹＡＧ和钕玻璃三种激光棒的热透镜焦距均为负值．测量热透镜焦距的原理如图１所示．设Ｈｅ－Ｎｅ探测....     

掺钕钇铝石榴石单晶的位错研究

在采用引上法工艺生长掺钕钇铝石榴石(YAG:Nd)单晶时,为了要得到结构完善的激光晶体,必须设法降低晶体中的位错密度。通过一系列工作,认为在晶体生长过程中,位错走向与固液界面保持垂直的关系。在由凸的固液界面形成小晶面的晶体中,位错密度低的原因是因为凸的固液界面可使晶体中心部分的位错散失在边稜以外。因此,采用合适的工艺条件:即在生长过程中有意识地改变固液界面形状,可使晶体达到既能消除小晶面,又降低位错密度的目的。     

空气包层大模场面积掺镱光子晶体光纤研究

采用改进的化学气相沉积法和气相液相混合掺杂技术制备大芯径掺镱石英光纤预制棒, 以此作为有源纤芯制备了纤芯直径约90 μm的掺镱双包层光子晶体光纤, 纤芯组分为镱铝磷共掺.双包层光子晶体光纤的模场面积约1330 μm², 纤芯数值孔径0.065,包层数值孔径0.5.首次实现了国产掺镱光子晶体光纤的高功率高效率激光输出, 1 m长的光子晶体光纤激光器实现102 W 激光输出,斜率效率76%.     

复合功能晶体(NYAB)实现1.06～0.53μm自倍频转换的研究

四硼酸铝钇钕[Nd_xY_(1-x)Al_3(BO_3)_4](简称NYAB)是我国研制的一种新型激活-非线性复合功能晶体。该晶体在基频和倍频自洽情况下,Ⅰ类相位匹配的有效非线性系数是KDP晶体的四倍多,(x~I=4.056×10~(-9)e.s.u.),用二次谐波法测得的实验数值与上述数值非常符合。本文利用Datachrom-5000型染料激光器作为泵浦光源,在国际上首次获得以1.60～0.53μm的自倍频激光输出。泵浦阈值能量小于2mJ,最下转换效率14.3％,绿光输出能量为5mJ。     

595 nm激光抽运双钨酸钇钠晶体激光特性研究

利用脉冲调Q染料激光对掺钕双钨酸钇钠晶体（Nd:NYW)的短波长吸收带（595nm)进行抽运，实现了1．064μm激光运转，在抽运能量24．2mJ时，获得的激光输出能量为1．08mJ,阈值抽运能量小于5mJ。     

四硼酸铝钕晶体及其小型全固态激光器

当前,全固态激光器在向万瓦级大功率方向发展的同时,也在向微型化发展。利用碟片全固态激光器可获得千瓦级以上激光,利用微片全固态激光器则可实现小体积、高密度、中小功率激光输出。获得高功率高密度激光的关键在于激光材料。本文从碟片和微片激光器的发展和对激光基质材料的要求出发,概述自激活激光晶体的研究,特别对四硼酸铝钕[NdAl3(BO3)4,简称NAB]晶体的结构、生长、性质及其作为有应用前景的小型片状激光器的候选材料作了详细的介绍。近期,采用面积为4×4 mm2,厚度为0.39 mm的微片NAB晶体,用885 nm半导体激光器为光源泵浦,获得了4.6 W的1.063 μm激光的有效输出,其斜效率达到64%,充分显示了NAB晶体作为自激活激光晶体在微片激光器中的应用前景。     

钕离子浓度对受激发射截面的影响

 通过对N31型磷酸盐激光钕玻璃的6种钕离子浓度进行实验，采用Judd－Ofelt模型对样品进行分析，发现随着钕离子浓度的增加，受激发射截面逐渐减小。因此在激光系统设计中，应充分考虑钕离子浓度的影响。选择浓度合适的钕玻璃作为工作物质，可使激光系统性能达到最优。     

四硼酸铝钕晶体及其小型全固态激光器

当前,全固态激光器在向万瓦级大功率方向发展的同时,也在向微型化发展。利用碟片全固态激光器可获得千瓦级以上激光,利用微片全固态激光器则可实现小体积、高密度、中小功率激光输出。获得高功率高密度激光的关键在于激光材料。本文从碟片和微片激光器的发展和对激光基质材料的要求出发,概述自激活激光晶体的研究,特别对四硼酸铝钕[NdAl3(BO3)4,简称NAB]晶体的结构、生长、性质及其作为有应用前景的小型片状激光器的候选材料作了详细的介绍。近期,采用面积为4×4 mm2,厚度为0.39 mm的微片NAB晶体,用885 nm半导体激光器为光源泵浦,获得了4.6 W的1.063μm激光的有效输出,其斜效率达到64%,充分显示了NAB晶体作为自激活激光晶体在微片激光器中的应用前景。     

应用于光刻领域中的固态紫外激光源的制作

以半导体侧泵钇铝石榴石激光器为泵浦源,采用腔内泵浦两块三硼酸铯晶体,产生满足高功率与高光束质量要求的三倍频355 nm紫外激光.通过使用法拉第旋转器谐振腔优化设计与热效应补偿提高输出光的光束质量,并且使用体光栅作为输出镜,在实现线宽窄化同时保持准相位匹配的高效性能.该光刻用紫外激光源成功地替代准分子激光器,使用在一套大面积亚纳米级投影式光刻系统上,工作时紫外光输出功率为4.37 W,光束质量因子为2.27.     

应用于光刻领域中的固态紫外激光源的制作

以半导体侧泵钇铝石榴石激光器为泵浦源,采用腔内泵浦两块三硼酸铯晶体,产生满足高功率与高光束质量要求的三倍频355 nm紫外激光.通过使用法拉第旋转器谐振腔优化设计与热效应补偿提高输出光的光束质量,并且使用体光栅作为输出镜,在实现线宽窄化同时保持准相位匹配的高效性能.该光刻用紫外激光源成功地替代准分子激光器,使用在一套大面积亚纳米级投影式光刻系统上,工作时紫外光输出功率为4.37W,光束质量因子为2.27.     

激光外科学领域中的一项革命

德国LisaLaser公司研制成一种大功率激光器 ,它的光束能通过光纤传输。发明者声称 ,这一发明能引起激光医学领域中一场真正的革命。取名为RevoLix的激光器将二氧化碳激光现有特性与Nd:YAG(钕 :钇铝柘榴石 )激光器的止血效果以及Ho:YAG(钬 :钇铝柘榴石 )激光器损伤组织小的特性集于一身 ,正如Heinrich OttoTeichmann公司经理指出的 ,“这种连续作用的二微米激光器是最近 1 0多年来在激光外科学领域中最重要的突破”。尽管研究人员没有公布新型激光器活性介质的类型(激光器中利用二极管抽汲 ) ,上述 2 .0 1微米的波长是指富含铥 (Tu)的…     

基于无线通信的激光超声测量系统

激光超声测量技术是一种重要和先进的非接触式超声测量技术.为了减少测量系统各构成部分间的电缆连接,将无线通信技术与激光测量技术的特点相结合,研究了一种激光超声无损测量系统,分析了该测量系统的原理及构成.系统用掺钕钇铝石榴石固体激光器在材料中激励超声波,压电换能器接收超声信号.该信号经系统级芯片MSP430F2274单片机放大、模数转换成数字信号,然后由单片机控制nRF905芯片进行信号的无线传输.接收部分的单片机采用RS-232-C接口标准实现与计算机的串行通信,把信号送入计算机显示记录存储和处理.结果表明该系统实现了激光超声的近程无线测量, 简化了系统的结构,传输性能稳定,对周围电子仪器干扰小,显示了很好的应用前景.     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+):Gd3 Ga5 O12激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr^4 ,Nd^3 ：GGG)自调Q激光品体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr^4 ：GGG,Nd^3 ：GGG和(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体和Nd^3 ：GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

关于提拉红宝石晶体质量与生长参数的初步研究

红宝石单晶是激光技术中广泛应用的工作物质之一．随着激光技术的发展,对晶体质量的要求也越来越高．但是,由于红宝石的熔点高,熔体粘度大,对于生长优质的晶体,则又造成很大的困难．往往由于生长条件不够恰当,而使晶体含有大量的云层和气泡,甚至使宝石棒纵向失透,难以产生激光振荡,失去使用价值．为了提高红宝石晶体的质量,必须首先解决云层和大的气泡．一、云层、气泡形成原因在我们实验的早期阶段,经常出现云层,?...