二维无序介质中横磁模的谱线宽度随抽运强度的变化特性

基于随机激光时域理论,数值研究了二维随机激光器中横磁模式的输出光谱线宽度,获得了谱线宽度与抽运强度的关系曲线,由此曲线可以计算横磁模式的很多特征参数.从谱线宽度的角度来看,横磁模式的输出特性结果与已有的横电模式结果相比,横磁模式具有较好的输出特性. 关键词： 随机激光器 偏振 谱线宽度 无序介质中的光学效应     

二维随机激光器的模式选择及阈值与饱和特性

基于将Maxwell方程与四能级原子系统速率方程相结合而建立起随机激光时域理论，并利用有限时域差分法，研究了二维随机介质中激光模式的输出特性与介质尺寸、外形及抽运速率等参数的关系.结果表明，与传统激光模式相似，随机激光模式的强度随抽运速率的变化不仅具有阈值特性，而且具有饱和特性.基于模式特性对介质及抽运参数的依赖关系，提出了二维随机激光器的选模方式，在很大程度上不同于传统激光器的选模方式. 关键词： 随机激光器 模式选择 无序介质中的光学特性     

水中受激布里渊散射微弱Stokes信号光的高增益放大

采用脉冲宽度为7.2 ns的种子光注入式倍频Nd:YAG脉冲激光器,以CS₂为放大介质,实验并理论研究了水中受激布里渊散射微弱Stokes光的信号增益随延迟时间、放大器池长、抽运光能量的变化规律. 结果表明,当抽运光脉冲相对信号光脉冲延迟进入放大器,且延迟时间为脉冲宽度的一半,抽运光能量略低于介质受激布里渊散射阈值,选择合适的放大器池长可获得最佳的信号增益. 适当选择抽运光能量,亦可实现微弱信号光的线性放大. 实验中采用独立双池放大系统,当水中Stokes信号光的能量为1 pJ时,信 关键词： 布里渊放大器 信号增益 延迟时间 抽运光能量     

Cr4+∶YAG被动调Q微晶片激光器重复频率稳定性研究

对连续激光二极管抽运Nd∶YVO4/Cr4+∶YAG被动调Q微晶片激光器输出激光重复频率的稳定性进行了理论和实验研究.结果表明,谐振腔内存在最佳净增益,可以使激光器工作在稳定区.通过优化腔内的净增益,耦合输出镜反射率为85%,饱和吸收体初始透射率为70%,抽运功率从1.05 W到1.20 W的情况下,激光器工作在稳定区.当抽运功率为1.16 W时,获得了重复频率为19.48 kHz,稳定性优于0.68%(RMS)的高重复频率激光输出.进一步分析了抽运功率抖动对输出激光重复频率稳定性的影响.结果表明,激光器进入稳定区之后,抽运功率的抖动是制约输出激光重复频率稳定性进一步提高的最主要因素.针对抽运功率抖动带来的影响,讨论了增益预抽运技术,并比较了其优缺点.     

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。     

基于振动弛豫理论提高光抽运太赫兹激光器输出功率的研究

以半经典密度矩阵理论和分子振动弛豫理论为基础,研究添加适当比例缓冲气体与适当减小波导芯径对光抽运太赫兹激光器输出光强的影响.计算结果表明,加入适当比例缓冲气体或适当减小波导的芯径均能提高太赫兹激光的输出光强;同时优化两个参数能进一步提高抽运激光能量转化为太赫兹激光能量的效率,延长工作腔中的有效激活区,延缓抽运饱和效应的出现,提高太赫兹激光输出光强.该研究对提高光抽运太赫兹激光器的能量转化效率、提高光抽运太赫兹激光器的输出功率及实现光抽运太赫兹激光器的小型化有重要的指导意义.     

Cr^4＋：YAG被动调Q微晶片激光器重复频率稳定性研究

对连续激光二极管抽运Nd：YVO4/Cr4 ：YAG被动调Q微晶片激光器输出激光重复频率的稳定性进行了理论和实验研究结果表明,谐振腔内存在最佳净增益,可以使激光器工作在稳定区通过优化腔内的净增益,耦合输出镜反射率为85%,饱和吸收体初始透射率为70%,抽运功率从1.05 W到1.20 W的情况下,激光器工作在稳定区当抽运功率为1.16 W时,获得了重复频率为19.48 kHz,稳定性优于0.68%(RMS)的高重复频率激光输出进一步分析了抽运功率抖动对输出激光重复频率稳定性的影响结果表明,激光器进入稳定区之后,抽运功率的抖动是制约输出激光重复频率稳定性进一步提高的最主要因素针对抽运功率抖动带来的影响,讨论了增益预抽运技术,并比较了其优缺点.     

光抽运双光子激光朗之万量子理论

本文采用朗之万量子理论获得光抽运双光子激光具有双光子损耗时的朗之万方程,进一步获得稳态平均光子数、频率牵引、线宽和动态斯塔克效应,对激光增益来源的分析表明,非相干抽运仅有单双光子两步过程有贡献,而相干抽运,除上述过程外还有单双光子一步过程有贡献,而且,上述两个过程都受到负反馈和饱和因子的制约,线宽与稳态平均光子数无关。 关键词：     

激光二极管抽运Nd:YVO4晶体的三维热效应分析

针对激光二极管抽运的以Nd:YVO4板条晶体为增益介质的激光器件,基于有限容积法数值分析各向异性介质的热传导方程,给出了Nd:YVO4晶体板条结构的热分布数值模型,并分别模拟仿真了808nm半导体激光器双端端面抽运,大面均匀抽运,大面周期分布抽运三种抽运结构,得到了Nd:YVO4板条晶体在这三种抽运结构下的非稳态时不同时刻的温度曲线和稳态时的三维温度分布切面图.     

基于钠硼铝硅酸盐玻璃的PbSe量子点红外单模光纤激光

根据实验制备的钠硼铝硅酸盐PbSe量子点玻璃及其透射电子显微镜(TEM)图、吸收谱和发射谱,计算机数值模拟了以PbSe量子点作为激活增益介质的红外单模光纤激光。应用遗传算法,通过数值求解粒子数速率方程和激光谐振腔振荡方程,优化计算了量子点光纤激光器(QDFL)的最佳抽运波长、光纤长度、掺杂浓度及出射镜反射率。结果表明:饱和抽运功率为2 W,在1676nm激光波长处,QDFL最大输出功率可达1.36 W,抽运效率达68%。与通常的掺稀土离子(Yb3+、Er3+)的光纤激光器相比,QDFL具有抽运效率高、激励阈值低、掺杂密度可调、光纤饱和长度短等特点。由于量子点辐射波长的尺寸依赖特性,容易形成多波长激射或波长可调的新型激光器。     

Theoretical Investigation on the Saturation Effects in Two-photon Pumping Random Lasers

A numerical analysis of the saturation effects of emitted light intensity in two-photon pumping random lasers is presented by adding the saturation item to modify the gain in the diffusive equation. Numerical results show that the emitted intensity reaches its saturation value in a short time interval with sufficient pumping. From the analysis of normalized emitted intensity and saturation intensity, one can obtain a method to control steady output intensity of two-photon pumping random lasing by adjusting some parameters of the random media     

Numerical study of random lasing in three dimensional amplifying disordered media

In this paper, the lasing action in three-dimensional active random systems has been numerically investigated. Here, random systems of spherical dielectric particles imbedded in an active medium are considered. The quasi steady state approximation for the population inversion of the active medium is applied to solve three dimensional governing equations. Results show that when the density of particles increases to an upper limit, the intensity of lasing modes is enhanced. Also, the effects of pumping rate and particle size on the number of lasing modes and their intensity are studied. Lasing threshold of laser modes in different disordered systems is calculated and it is shown that by an appropriate selection of the central frequency of gain line-shape, the output power intensity of random lasers increases. These results are in agreement with the experimental results observed by others.     

Two-photon pumping of random lasers by picosecond and nanosecond lasers

We experimentally demonstrated two-photon pumping of random lasers using picosecond and nanosecond pump lasers. The picosecond laser pumping experiment was performed with 400 ps laser pulses at 770 nm, and the gain media was a Coumarin 480D dye solution doped with TiO₂ nanoparticles. Onset of laser action was observed at a pump laser pulse energy below 500 μJ. The nanosecond laser pumping experiment was performed with 7 ns laser pulses at 1064 nm, and the gain media was a Rhodamine 640 dye solution doped with TiO₂ nanoparticles. Onset of laser action was observed at a pump laser energy ∼18 mJ. Our results suggest that there exists an optimal pulse duration of the pumping laser in two-photon pumped random lasing that leads to minimum photodamage of the gain media and still keeps a high pumping efficiency. PACS 33.50.Dq; 42.55.Mv; 42.55.Zz     

一维随机介质中准态模式的局域化程度对其阈值的影响

基于将Maxweil方程与四能级原子系统速率方程相结合而建立起的随机激光时域理论,并利用有限时域差分法,研究了一维随机激活介质中激光模式的输出强度与抽运速率之间的关系.结果表明,与传统激光模式相似,随机激光模式的强度随抽运速率的变化不仅具有阈值特性,而且具有饱和特性.用模式的空间区域来表征模式的局域化程度,发现局域化程度越强的模式,阈值越低.不过,这种关系不是一一对应的.这表明模式的局域化程度是决定阈值大小的重要因素,但不是唯一的因素.     

Effective control over the dual-color emitted light waves from one-dimensional random media pumped by Femtosecond-Lasing Pulses

The spectral property of dual-color random laser is investigated by simultaneously solving Maxwell’s equations and rate equations of electronic population in which the pumping rate is described by a time function with duration of hundreds of femtoseconds. Results show that the delay time and peak intensity of the emitted light depends strongly on the pumping process. An effective optimization method is proposed to exercise control over the dual-color laser emission from the dye solution with scattering nano-particles. It is demonstrated numerically that the controllable single mode operation of a dual-color random laser by choosing the proper pump profile and pumping region. The present work enriches the knowledge about random lasers and offers more guidance for relevant experiments.     

气体激光中的对流效应

介质流动对于气体激光功率输出的大幅度提高,起着决定性的作用。分析表明:表征连续波激光的饱和强度和光功率密度(或小信号增益系数)均随流速而非线性地增大,并趋向各自的极限值;饱和强度的增加量约不超过10倍;光功率密度的大幅度增加起因于激励能在气流中的累积。这些结论与常用理论关于饱和强度随流速线性且无限地增大,光功率密度增大起因于饱和强度增大的结论并不相同。本文关于饱和强度随气流渡越时间变化的定量结果与流动CO₂气体激光饱和强度的测试结果相符。 关键词：     

LD泵浦掺铥(Tm3+)光纤激光器的数值分析

首先从掺铥光纤激光器的速率方程和光传输方程出发,建立数学模型,通过Matlab软件进行数值计算,分析了泵浦光和激光沿光纤的分布以及各能级离子数的变化.在不同掺杂浓度下,研究了小信号增益与入纤泵浦功率的关系以及泵浦光和激光功率与增益介质长度的关系.在不同泵浦功率下,研究了输出功率与输出耦合镜反射率的关系.进一步对不同泵浦吸收系数,研究了斜率效率和泵浦阈值与光纤长度的关系.分析结果表明存在最佳光纤长度和最佳耦合输出透过率,使得激光输出功率达到最佳值.