中国科学院上海光机所激光物理研究室

成立于1978年,主要从事高激发态激光光谱,超快光物理,非线性光学,量子光学的研究工作.在高激发态激光光谱学方面,研究了稀土元素和铀的高分辨率光谱(消多普勒),得到一批新的光谱数据.实验室置有三台Ar~+激光泵浦的可调谐环行染料激光器和三台YAG倍频激光泵浦的可调谐染料激光器,交叉原子束,时间飞行谱仪等精密仪器设备.首创用空心阴极放电产生难熔金属蒸气的高激发消多     

XeF,KrF准分子激光泵浦染料激光器

在各种波长的可调谐激光器中,染料激光器具有设备简单、制作方便、价格低廉、调谐范围宽等一系列优点,受到研究和应用方面的普遍重视.激光泵浦是获得染料激射作用的重要而有效途径.迄今为止,用来泵浦染料的激光器主要有以下几种:YAG的高次谐波[1],红宝石激光器及其二次谐波[2],Ar离子激光器[3],N2分子激光器[4]及准分子激光器[5,6]等. N2分子激光器因其结构简单.已成为许多染料的泵浦源,用N2激光泵浦的染料激光器已做到从355nm到655um的调谐输出和100kw的峰值功率.然而欲进一步提高输出功率和扩大调谐到更短波长区,却受到N2激光器本身可…     

用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统

激光共振电离光谱技术是一种利用一路或多路激光将待测原子选择性共振激发与电离,通过测量离子信号来研究原子能级结构的光谱技术。研建了一套激光共振电离光谱装置,用于原子高激发态能级结构参数的测量。分别从该装置的总体结构、关键技术和应用实例等方面进行了详细介绍。该套装置主要包括高调谐精度的染料激光器系统、高效的激光离子源系统和高分辨率的飞行时间质量分析器。染料激光器系统包括3台多纵模可调谐染料激光器和1台单纵模可调谐染料激光器,均为脉冲工作方式,重复频率为10 kHz,泵浦源均为532 nm的Nd∶YAG固体激光器。激光离子源系统包括原子化源、激光与原子相互作用区和离子光学透镜组三部分组成,样品在原子化源中被电加热实现原子化,喷射出的原子被激光选择性激发、电离,产生的离子被离子传输透镜整形成能量分散小、束窄的离子束。飞行时间质量分析器采用了反射式结构设计、脉冲垂直推斥技术和偏转板调节技术。利用此装置,实验测定了U原子的自电离态光谱,获得了U原子一条较佳的三色三光子共振电离路径,对应激光的波长分别为591.7,565.0和632.4 nm。此系统还可用于测量同位素位移和原子超精细结构等参数。另外,由于此系统中联用了质量分析器,因此可用于样品多元素分析、痕量元素分析、同位素丰度分析。     

向染料激光说再见

最近,美国光谱物理公司(Spectra-Physics)研制成功一种蓝宝石-掺钛(Ti:sapphire)可调谐连续固休激光器.它的优异性能和宽广的调谐范围可以取代四种低性能的红外染料激光器.图1给出蓝宝石-掺钛激光与四种红外染料激光的调谐范围与输出功率的比较曲线.这种新型的固体激光光源使红外染料激光显得大为逊色.蓝宝石-掺钛固体激光器的突出特点是:输出功率比任何一种染料激光器的输出功率高三倍以上,而且还可以更高;在700—1000um的宽广调谐范围内,其功率输出几乎是相等的;此外它更具有染料激光所不能比拟的长寿命、使用方便以及多用性等突出优点.…     

向列相液晶染料可调谐激光器的研究

对向列相液晶染料的可调谐激光器进行了光学特性研究. 以650 nm为中 心波长设计了SiO₂和TiO₂多层膜的一维光子晶体, 以激光染料与向列相液晶的混合物作为增益介质层, 制备了波长可调谐激光器.用Nd: YAG倍频脉冲激光器输出的532 nm激光抽运所制备的激光器样品得出如下光学特性: 激光发射波长随温度调谐范围为605.5---639.8 nm, 达到34.3 nm, 随电压调谐范围为634.5---619.5 nm, 达到15 nm. 发射激光每脉冲的阈值能量为12.3 μJ, 激光线宽小于1 nm.     

稀土元素铕(Fu)的单光子共振和双光子共振激光增强电离光谱

本文首次报道稀土元素铕(Eu)的激光增强电离光谱.用紫外可调谐激光器检测到EuI 287.779um,EnI 287·887nm,EuI 289.254nm,Eul 289.303nm,EuI 289.383nm的单光子共振激光增强光谱.用可见区可调谐染料激光器检测到EuI的双光子共振激光增强电离光谱.对铕(Eu)原子激发和离化机理进行了讨论.稀土元素铕的检测限达10ng/ml.     

可调谐掺铥光纤激光器线宽压缩及其超光谱吸收应用

可调谐二极管激光吸收光谱技术是一种应用非常广泛的吸收光谱测量技术.利用宽带可调谐窄线宽光源进行吸收光谱测量的超光谱吸收技术可以在单次扫描中获取一段连续光谱的所有吸收数据,可大大提高可调谐二极管激光吸收光谱技术的数据信息容量和光谱诊断能力.分析了在2μm波段对水进行超光谱吸收测量时对激光器输出线宽的具体要求.利用掺铥光纤在2μm波段较宽的发射谱,采用可调谐法布里-珀罗滤波器和光纤可饱和吸收体相结合的技术方案搭建了一台宽带调谐窄线宽的2μm光纤激光器.获得了1840—1900 nm约60 nm范围的调谐光谱输出,激光器静态线宽仅为0.05 nm.利用该光源对空气中水在2μm波段的吸收光谱数据进行了超光谱吸收测量,在1856—1886 nm约30 nm的光谱范围内分辨了35条水的吸收谱线.通过对不同线宽条件下1870—1880 nm范围内的理论吸收光谱数据进行对比发现,测量数据无法有效分辨分别位于1873 nm和1877 nm处与强吸收线相邻的两条吸收谱线,且测量结果与激光线宽在0.08 nm条件下的HITRAN2012光谱数据库最为接近.这表明,在动态扫描过程中激光器的线宽得到了展宽.     

用激光激励感生非共振荧光方法选行钠原子的灵敏检测

把脉冲可调谐染料激光器的激光调谐到钠原子3~2S_(1/2)—3~2P_(1/2)的共振激发线(ν=16961cm~(-1)),激励火焰中的钠原子。通过激光饱和激励感生非共振荧光光谱方法进行钠原子的灵敏检测,实际的检测限可达10~(-11)g/ml。     

短波长辐射及其应用

近年来,许多科学技术领域对远紫外辐射和真空紫外辐射这类短波长光辐射的需求有了较大的增长.而传统的这类光源,如氢灯、氘灯、无窗惰性气体放电管、氮弧及BRV源(一种在高真空环境中高Z电极间的低电感快脉冲放电光源)等强度较弱,用单色仪分光和检测时的光谱分辨率亦嫌不足.而在可见和近紫外光谱区中,各种脉冲和连续波染料激光器的发展日趋成熟,有商品出售,并已应用于许多领域中.染料激光器的可调谐范围宽、线宽窄、输出波长(或频率)稳定和输出功率大.用准分子激光泵浦的染料激光,还可以在近紫外区调谐.但是,向更短波长区延伸,染料激光的效…     

染料掺杂液晶激光器的光谱特性研究

首先从理论上计算出了染料(DCM)掺杂液晶激光器的泵浦阈值能量为9.2×10-7 J,从而选定了最适合的泵浦光源,并在此基础上设计了相应的泵浦光路。通过检测输出激光的光强和波长,从光栅周期、外加电场两个方面着手对激光器的输出光谱进行了特性研究,结果表明,通过改变光栅周期就可以实现出射激光波长在100 nm范围内(585～685 nm)的调谐,符合理论计算值。与此同时,通过施加外加电场也可以实现出射波长的调谐,虽然调谐范围较小,但是也实现了输出激光强度的调谐,强度调谐幅度高达90.2%。染料掺杂液晶激光器的波长和光强双向可调谐特性,大大拓展了其在全光网络通信的应用前景。但是,当电场从0 V·μm-1增加到20 V·μm-1时,出射激光的线宽也从0.4 nm增加到了1.5 nm,在激光器的可调谐应用中也应注意线宽的变化。     

基于全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的波长调谐特性研究

首先制备了不同周期的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅并进行激光抽运实验, 得到了激光器的调谐曲线,确定了激光器在574 nm到685 nm的谱带里均可以实现激光输出, 即激光器具有110 nm左右的可调谐范围. 之后, 通过温控仪控制样品的温度, 对周期为610 nm的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅进行激光抽运, 探测不同温度下的输出激光光谱, 观察到随着温度由20℃升高到65℃, 激光器的中心波长由627.9 nm减小到623 nm, 产生了4.9 nm的波长蓝移.     

薄片式Yb:YAG激光器及其应用

介绍了薄片式固体激光器的原理,YbYAG晶体的特性及其与传统棒状NdYAG晶体固体激光器的对比.VersaDisk固体激光器是一个功能强大的光学平台,可以实现红外(基频)、绿光(倍频)或双波长(红外和绿光)同时输出,也可以在腔内插入标准具、布儒斯特窗片、双折射滤光片来实现单频、线偏振、波长可调谐等多项传统棒状固体激光器实现不了的功能.该激光器在科研领域可以用于中红外高分辨率光谱、玻色-爱因斯坦凝聚和光镊、材料微加工、泵浦高功率Tisapphire激光器和染料激光器和全息、干涉、光存储等需要激光器单频特性的应用领域.     

多频染料激光器的相关调谐原理

本文将染料激光系统模式耦合理论应用于三频或多频运转的染料激光器,得到了用“增益-损耗比”和振荡频率所含模数等参量表示的振荡条件关系式,讨论了三频染料激光的振荡状态图及其相关调谐问题.     

Excimer Laser Pumped Tunable Picosecond Dye Lasers

研究了可调谐淬灭式染料激光器的染料浓度和泵浦能量对淬灭效果的影响，并且研究了它的调谐范围。对于308 nm XeCl准分子激光泵浦淬灭式香豆素498染料激光器，得到了一些具体的参数。     

闪光灯激励的高分辨率染料激光器

当前染料调频激光已在各方面获得广泛应用,闪光灯激励的染料激光器造价低,能输出高功率和大能量[1-3],并在一定程度上可高重复率窄带运转[4,5],因而已成为光谱学研究的有力工具.本文报道一种高分辨率(6×10~5]高调频效率(>50%)的闪光灯激励的染料激光系统. 器件光路如图1所示,由激光头,谐振腔,调谐系统和气压调频设备等部分组成.激光头用两支电极间距10cm,内径3mm直管闪光灯和长10cm,内径3mm,两端为布儒斯特角的玻璃染料管放在双椭圆聚光器的焦线上构成.闪光灯串联用0.2μF低感电容供电,运转电压5-20kV,开关为火花球隙,运转频率0—25Hz. …     

色心激光器

调频染料激光器的发展对于激光光谱学,激光化学,激光生物学的研究起了很大的促进作用.但是,在波长大于 1um的光谱区域.在目前很难找到稳定的染料来制造激光器,因为在室温下染料溶液的稳定度随着波长的增加而迅速减低.近红外光谱区域的另一种调频激光器为参量振荡器.但是,这种器件制造起来比较麻烦,并且也难干满足高分辨率光谱学的要求. 近年来,发现卤化碱晶体中的某些色心很适合作为近红外的调频激光器的材料[1],从而发展出一种新型激光器──色心激光器.色心激光器有许多优点。例如易于制成单模器件.激光的线宽极窄(为几十个kHZ)等.这对于…     

染料掺杂液晶填充毛细管的激光发射特性研究

本文提出利用染料掺杂液晶填充PI光控取向膜毛细管获得可调谐激光.采用532 nm YAG倍频脉冲激光器抽运,实验及理论研究了有聚酰亚胺(PI)取向膜和无PI取向膜毛细管的激光发射特性,对比分析了两种情形的激光产生阈值以及随温度变化的特性.结果表明:经PI光控取向处理的染料掺杂胆甾相液晶毛细管的激光发射模式具有分布反馈模式和回音壁模式,同时,激光产生阈值为4.5 m J·mm~(-2);发现当温度升高时,发射光谱发生"蓝移",中心波长调谐范围为5.9 nm,温度升高到43℃时,形成质量非常好的回音壁模式,其自由光谱范围为1.05 nm.经PI光控取向处理的染料掺杂向列相液晶激光发射模式为随机激光,并且较无PI取向时激光发射峰减少.     

可调谐淬灭式染料激光器研究

研究了可调谐淬灭式染料激光器的染料浓度和泵浦能量对淬灭效果的影响，并且研究了它的调谐范围。对于３０８ｎｍＸｅＣｌ准分子激光泵浦淬灭式香豆素４９８染料激光器，得到了一些具体的参数。     

基于宽带可调谐、窄线宽掺铥光纤激光器的2μm波段水的超光谱吸收测量

1.8—2.0μm波段包含大量水的吸收谱线,且吸收强度高于传统的1.3—1.5μm波段,在水的吸收光谱测量中具有很大的应用潜力.超光谱吸收测量技术可以利用宽带范围内的大量吸收谱线来实现物理参数的反演,与传统的单/双谱线的可调谐二极管吸收光谱技术相比具有更好的稳定性、准确性和更宽的使用范围.宽带调谐的窄线宽激光光源是实现超光谱吸收测量的关键器件.利用可调谐法布里-珀罗(FP)腔和光纤可饱和吸收体,搭建了宽带调谐的窄线宽2μm光纤激光器.利用掺铥光纤的再吸收特性,通过合理设计增益光纤长度,得到了在1910—1970 nm约60 nm的光谱范围内连续可调的激光输出,且激光器静态线宽小于0.1 nm,能够满足水的超光谱吸收测量实验的要求.利用该激光器分别对空气和酒精火焰中水在2μm波段的宽带吸收光谱进行了测量.在常温空气中,该光源可以在1910—1965 nm的光谱范围内有效分辨40余条水的吸收谱线;在酒精火焰中,该光源可以在1950—1970 nm的光谱范围内有效分辨近50条水的吸收谱线.通过与HITRAN2016数据库的比对反演得到激光器在动态扫描过程中的线宽约为0.06nm,与静态测试结...     

胆甾相液晶激光器的调谐特性研究

基于胆甾相液晶螺距及折射率随温度与电场变化的特性, 研究了温度与电场对液晶染料可调谐激光器发射特性的影响. 首先探讨了手性剂浓度、温度与液晶螺距的关系, 制作了液晶染料可调谐激光器, 在温度23–35℃变化时, 其发射波长调谐范围为618.90–594.76 nm, 达到24.14 nm, 在电压0–9 V 变化时, 其发射波长调谐范围为617.40–608.11 nm, 共9.29 nm. 关键词： 可调谐激光器 胆甾相液晶 激光染料