固体拉曼激光器

简要介绍了固体拉曼激光器的研究现状,总结了几种常用的固体拉曼晶体[LiIO3,Ba(NO3)2,CaWO4]的受激拉曼实验特性,并对如何设计各种形式的拉曼激光装置以取得良好的频率转换做了分析。最后对固体拉曼激光器的发展做了展望。     

受激拉曼散射改进二极管抽运固体激光器的性能

针对激光输出参量控制的非线性效应应用日益广泛。这种效应的产生基于激光器的光平均输出功率或其脉冲的峰值功率。依赖于平均功率的非线性效应包括热效应、光折变晶体中的波相互作用效应等。依赖于激光脉冲峰值功率的非线性效应 ,更为多样。高重复率 (≥ 1k Hz)、高峰值功率 (≥ 1MW)和短脉宽 (10 -9～ 10 -1 3 ns)二极管抽运固体激光器非常适用于产生这些非线性效应。短激光棒获得短脉冲　　受激布里渊散射 (受激布里渊散射 )、受激拉曼散射 (SRS)和谐波产生都可由脉冲激光获得。在光束横向结构接近基模 (TEM0 0 )和脉宽为几纳秒或更…     

皮秒多脉冲泵浦KGW红外多波长拉曼激光器

报道了多脉冲机制泵浦KGW晶体的皮秒红外多波长拉曼激光器。建立数学模型研究了多脉冲泵浦机制对拉曼活性分子振动模式的影响,模拟结果显示了拉曼活性分子对多脉冲泵浦机制的响应相比于传统的单脉冲泵浦机制更加活跃与持久,从而促进衰减的分子振荡多次回到本征振动频率。多脉冲的增强效果有利于改善拉曼增益,降低拉曼阈值,提高拉曼转换效率。设计了皮秒多脉冲泵浦KGW拉曼晶体实验,结果表明,三脉冲泵浦机制将拉曼增益改善了2倍以上,拉曼阈值降低了50%以上,768 cm–1和901 cm–1拉曼模式的转换效率分别提高了16%和22%以上。基于三脉冲泵浦机制,设计了1 kHz毫焦级皮秒多脉冲泵浦KGW晶体红外多波长拉曼激光器,对于768 cm–1和901 cm–1两个振动模式,获得脉冲能量分别为1.39 mJ和1.38 mJ,最大拉曼转换效率分别为29.6%和25.7%。此外,对于两种拉曼模式,此拉曼激光器都可以同时输出多达8条红外拉曼光谱,涵盖范围800~1 700 nm。     

固体黄光拉曼激光器的研究进展

简述了目前产生黄光波段激光的主要方法,对基于受激拉曼散射效应的内腔式、自拉曼式和外腔式三类固体黄光拉曼激光器技术特点及进展进行了讨论,并对它们的发展做出了展望。     

固体自拉曼激光器多波长输出研究

实验对比了a切和c切的Nd∶YVO4晶体作为激光晶体时,激光器输出光光谱及输出功率上的区别。设计了一种小型化固体自拉曼多波长激光器,实验证明通过调节倍频晶体BBO的角度,可实现多波长选择性输出及同时输出,并测量了其输出光谱及单波长输出时的功率。     

单频连续波金刚石拉曼激光器研究进展（特邀）

受激拉曼散射增益具有无空间烧孔特性,通过简单的腔型设计,拉曼激光器即可实现稳定单纵模运转。同时拉曼激光波长灵活,因此拉曼激光器在特殊波长单频激光领域具有重要技术优势。近年来,随着金刚石合成技术的突破,以金刚石作为增益介质的单纵模、高功率拉曼激光器获得了快速发展。文中简要介绍了拉曼激光器的单纵模运行机制;总结了单纵模金刚石拉曼激光器的研究进展;并对单纵模金刚石拉曼激光器的发展趋势进行了展望。     

级联拉曼光纤激光器研究进展

稀土掺杂光纤激光器因受限于稀土元素的发射截面,只能在特定波长范围输出激光。理论上级联拉曼光纤激光器只要有合适的泵浦源和适当的谐振腔,即可输出任意波长斯托克斯光。以1064nm掺镱光纤激光器作泵浦源为例,以锗硅光纤为拉曼增益媒质,目前报道的级联拉曼光纤激光器输出的斯托克斯光波长范围为1120~2200nm。由于增益光纤具有很宽的拉曼增益谱,级联拉曼光纤激光器可进行宽带调谐,也可同时输出多个波长。级联拉曼光纤激光器不仅用于光通信上拉曼光纤放大器和远程泵浦掺铒光纤放大器的泵浦源,也可广泛用于超连续波产生、光传感、光成像等领域。对近几年来级联拉曼光纤激光器在理论设计基础、单、多波长级联拉曼光纤激光器等方面获得的取得的最新进展进行了概述。     

新型受激拉曼散射激活晶体光谱和固态受激拉曼散射激光器

拉曼散射发现后不久 ,在 G.Placzek建立的一般理论中 ,能找到拉曼散射受激过程的内涵。然而 ,光的受激拉曼散射直到激光辐射源出现以后才被发现。俄国科学家 N.G.Basov和 A.M.Prokhorov为激光的发明做出的贡献赢得了全世界的承认。 1 96 2年 ,E.J.Woodbury和 W.K.Ng用硝酸基苯克尔吸收池研究红宝石激光器 Q开关的时候 ,发现受激拉曼散射效应。在激光光谱中 ,他们观测到一个高强度的相对于激光频率频移1 34 5 cm- 1 的红外辐射成分 ,这种现象后来归结于受激拉曼散射效应。从那以后 ,这个令人着迷的非线性现象及其在激光光谱学和激光工…     

激光二极管抽运主动调Q Nd∶GdVO_4自受激拉曼激光器

采用激光二极管(LD)抽运、主动调Q的方式,利用c向切割的Nd∶GdVO4晶体的自受激拉曼散射(self-SRS)效应,实现了结构紧凑、高效的脉冲拉曼激光器。在输入功率为1.8W,主动调Q10kHz时,自受激拉曼激光器产生了稳定的1176nm的斯托克斯(Stokes)脉冲光,斯托克斯光的单脉冲能量为10μJ,脉冲宽度为19ns。此时,自受激拉曼散射的阈值仅为510mW,斯托克斯光的转换效率为5.6%。实验结果表明,有效的自受激拉曼变频可以通过一个c向切割的Nd∶GdVO4晶体,采用主动调Q的方式来实现。     

激光二极管抽运主动调Q Nd:GdVO4自受激拉曼激光器

采用激光二极管（LD）抽运、主动调Q的方式，利用c向切割的Nd：GdVO4晶体的自受激拉曼散射（self-SRS）效应，实现了结构紧凑、高效的脉冲拉曼激光器。在输入功率为1．8W，主动调Q10kHz时，自受激拉曼激光器产生了稳定的1176nm的斯托克斯（Stokes）脉冲光，斯托克斯光的单脉冲能量为10μJ，脉冲宽度为19ns。此时，自受激拉曼散射的阈值仅为510mW，斯托克斯光的转换效率为5．6％。实验结果表明，有效的自受激拉曼变频可以通过一个c向切割的Nd：GdVO4晶体，采用主动调Q的方式来实现。     

固体三倍频激光在高压H2中受激拉曼散射的实验研究

利用Nd∶YAG激光器的三倍频输出 (35 5nm)在H2 中的受激拉曼散射 (SRS)获得波长在 2 0 4～ 86 7nm范围内的激光输出。当抽运能量为 70mJ时观察到四阶Stokes光和五阶Anti Stokes光 ,其中第一阶Stokes光 (416nm)输出能量为 2 8 7mJ,第二阶Stokes光 (5 0 3nm)输出能量为 16mJ,一阶Anti Stokes光 (30 9nm)输出能量为 3mJ。研究了H2 压力和各阶Stokes光能量的关系 ,同时观察到环行光斑和脉宽压缩现象。     

人眼安全拉曼激光技术的发展

闸述了1.5Xμm波段人眼安全激光技术的特点，综述了1.54μm高压甲烷气体拉曼频移Nd:YAG激光器和1.56μm硝酸钡固体拉曼频移Nd:YAG激光器的发展及其现状，并对其未来发展方向进行了探讨。     

甲烷和氢气混合气体中的多波长拉曼转换

探索Nd：YAG倍频激光与受激拉曼散射(SRS)结合获得从紫外到可见光范围的多波长输出，可应用于激光雷达探测空气污染等领域。利用Nd：YAG激光的三倍频355nm波长输出在甲烷及甲烷和氢气混合气体中的拉曼特性进行研究。获得在396nm，416nm，447nm和503nm 515nm等多个波长分别约100mW的同时输出，以及对个别波长的增强。讨论了不同常见的工作气体及混合气体的特点。与单一工作气体(氢气或甲烷)相比，混合气体可以获得更为丰富的波长输出。相比甲烷气体在紫外激光照射下的分解作用，由于氢气的加入一定程度上抑制了分解反应，混合气体产生的分解沉淀较少。     

高功率皮秒激光泵浦受激拉曼散射腔研究

为了获得高平均功率的皮秒宽谱段激光,同时 减小整个光学系统的体积,本文从理论和实验两方面研究了高功率皮秒激光泵浦受激拉曼 散射(SRS)振荡腔。 通过分析SRS过程中同时发生的物理过程,将高功率泵浦下的拉曼晶体内多种 非线性效应简化 为晶体在简单等效透镜下的SRS,并通过实验测量单通SRS光的发散角,计算得到了高 功率泵浦下的拉曼晶体等效透镜的曲率半径,在此基础上设计了稳定高效的SRS振荡腔,通 过对比实验验证了此拉曼振荡腔的高效性,实现了波段覆盖532～698nm、最高输出功率为1.32W的皮秒SRS同轴激光的输出。在相同波 段覆盖范围内,是已报道的最高平均输出功率。     

ICF驱动器谐波转换晶体中受激拉曼散射的数值计算

为了研究强激光谐波转换晶体中横向受激拉曼散射(TSRS)对大型惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的危害，进行了TSRS的数值模拟计算。研究表明，ICF驱动器常规运行时，3ω光的时空分布在理想无调制的情况下，TSRS不会造成晶体的损伤。     

Nd:YAG四倍频激光抽运氘后的拉曼效应及其在激光雷达中的应用

利用 Nd:YAG四倍频激光抽运氘气 (D2 )的受激拉曼效应 ,获得一阶斯托克斯 (Stokes)波长2 89nm。通过改变拉曼介质 D2 气压与抽运光能量 ,获得了一阶斯托克斯输出的较佳条件。该波长与 Xe Cl准分子激光波长 30 8nm采用差分吸收方法 ,建立了用于对流层臭氧探测的激光雷达 ,并初步获得了对流层大气臭氧的垂直分布及其时间变化特征。     

级联拉曼激光器的二阶近似解

利用非线性方法可以得到级联掺磷拉曼光纤激光器的二阶近似解.将描述抽运光和斯托克斯(Stokes)光沿光纤分布的微分方程组简化成代数方程组,在此基础上对抽运光采用二阶非线性近似得到了不同输入抽运功率情况下的近似解,并求出了在二阶非线性近似下的一级Stokes光和二级Stokes光的阈值表达式.利用得到的二阶近似解同一般的数值解法作比较,结果表明两者吻合得很好.一方面,对于双波长输出的级联掺磷拉曼光纤激光器,二阶方法比线性方法更加精确,更接近于一般的数值解;另一方面,该方法有效提高了数值运算速度,优于一般的数值方法.     

外腔式KGd(WO4)2 Raman激光器的输出特性研究

研究了外腔式KGd（WO4）2 Raman激光器在红外纳秒脉冲抽运下的输出特性，通过改变KGd（WO4）2晶体的方位，实验得到了1159nm、1178nm、1272nm和1317nm 4个波长的红外Raman激光输出。波长为1159nm和1178nm的一阶Stokes脉冲的最大输出能量分别为23．9mJ和19．2mJ，相应的转换效率分别为34．8％和28％；波长为1272nm和1317nm的二阶Stokes脉冲的最大输出能量分别为17．6mJ和15．2mJ，相应的转换效率分别为28．1％和22．7％。     

单纵模Nd∶YAG激光抽运H_2-He混合气体中的强后向受激拉曼散射

用单纵模Nd∶YAG二倍频激光(波长532 nm,线宽0.003 cm-1,脉宽(半峰全宽,FWHM)6.5 ns)抽运H2/He气体,观察到很强的后向一阶斯托克斯(BS1)受激拉曼散射。在H2的分压分别为1.0 MPa和1.5 MPa的H2/He(体积比)(3/7)混合气体中,当抽运能量为92 mJ时,后向一阶斯托克斯光的量子转换效率高达69%左右,而在纯H2中后向一阶斯托克斯光的量子转换效率分别只有15%和18%。这是因为加入He增强了后向拉曼散射多普勒线宽的Dicke压窄效应,使后向一阶斯托克斯光的拉曼增益系数与前向一阶斯托克斯(FS1)光的拉曼增益系数的比率提高,而且因为后向一阶斯托克斯光与抽运光在反方向传播,它可以提取大部分抽运光的能量,并且脉冲被压窄到1.1 ns,使后向一阶斯托克斯光峰值功率达到了抽运光的2.6倍。从激光光斑的强度分布可以观察到后向一阶斯托克斯光呈现为抽运光的相位共轭波。