相位失配法实现倍频稳定输出的模拟分析

 对BBO晶体Ⅰ类相位匹配倍频过程和KTP晶体XY平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程进行数值模拟，结果表明：Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配倍频过程，都可通过引入适量的相位失配量实现稳定倍频输出；随着相位失配量的增大，实现稳定倍频输出所需的晶体长度都变小，倍频稳定输出起伏变小，倍频转换效率有不同程度的下降；相对于XY平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程，BBO晶体的Ⅰ类相位匹配倍频过程对相位匹配偏离角更敏感，且稳定输出时倍频转换效率更低。     

连续激光二极管泵浦Nd：YVO4激光器的腔内倍频

报道连续激光二极管泵浦的Ｎｄ：ＹＶＯ４激光器的腔内倍频实验结果，比较了不同掺杂浓度的Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体的倍频输出功率，最大绿光输出功率为２２．２ｍＷ，光－光转换效率为３．５％，此外，还研究了腔内倍频的输出涨落特性。     

低对称性非线性光学晶体BIBO的倍频性质

测量了BIBO晶体的主轴折射率.对BIBO晶体在整个空间内的倍频性质进行了系统讨论.当基频 光为Nd:YAG激光时（λ=1064nm），发现最大的有效非线性光学系数位于（168.9°，90°） 的Ⅰ类相位匹配方向上.测量了BIBO晶体的容限角、容限温度、光损伤阈值，以及1064nm的 腔外、腔内倍频性质.实验中，最大腔外倍频转换效率达到68%，腔内倍频输出达到1.06W. 关键词： 低对称性 BIBO晶体 倍频     

布氏角放置的双折射滤光片在腔内倍频中的作用

详细研究了双折射滤光片在宽带增益激光器腔内倍频中的作用以及双折射滤光片在腔内位置对倍频效率的影响。以钛宝石激光器为例,实验分析了不同厚度的双折射滤光片对基频光线宽和倍频效率的影响;以及腔内倍频中,热效应的来源、双折射滤光片对热诱导相位延迟的补偿、双折射滤光片在腔内的最佳位置。实验发现,双折射滤光片不仅可以压缩基频光线宽,还可以有效补偿腔内元件的热致双折射,减小腔内损耗,大幅度提高腔内倍频效率和激光的稳定性。     

基于半导体泵浦倍频绿光激光器的探究性实验设计

为探究在谐振腔中倍频晶体位置对绿光激光器输出功率的影响，利用半导体泵浦固体激光实验仪设计了腔内和腔外倍频绿光的探究性实验。分析了绿光倍频效率与基频光束的功率密度及光斑半径之间的关系，分别测量了磷酸钛氧钾(KTP)倍频晶体位于谐振腔內部和外部不同位置时，532 nm倍频绿光的输出功率。其中在腔外倍频实验中，分别设计了腔外不加透镜时KTP晶体位于腔外不同位置，以及加上透镜时KTP晶体位于聚焦位置两种实验方案。同时，在实验中引导学生利用谐振腔理论和高斯光束传输理论等激光原理计算1 064 nm基频光在腔内外不同位置的光斑半径，分析了KTP晶体在不同位置时532 nm倍频光输出功率出现差别的原因，以及利用透镜聚焦提高激光功率密度以达到提高倍频效率的方法。     

BBO晶体在CPM非稳腔Nd：YAG激光器中的腔内倍频效应

本文报道用BBO晶体作为腔内倍频元件,在带抗共振环的对撞脉冲锁模非稳腔Nd:YAG激光器中实现腔内倍频激光输出,获得倍频能量转换效率为50.4%.理论和实验均证明了该激光器的BBO腔内倍频转换效率高于腔外倍频转换效率.     

双轴晶体主平面上倍频的相位匹配参量

根据折射率椭球方程及双光轴晶体中光波的传播与偏振特性，分析双轴晶体在主平面内激光倍频相位匹配的特性与方法，导出光波在主平面上传播时倍频的相位失配关系；给出双轴晶体中容许相位匹配倍频的相位匹配角及混频的有效非线性系数deff的表达式。利用可相位匹配的类型、相位匹配角公式和有效非线性系数deff表达式的表，容易对任意一具体晶体在一给定波长求出实际能实现相位匹配的类型或偏振组合，算出相位匹配角，比较不同的相位匹配类型或偏振组合的有效非线性系数，选择最佳的相位匹配类型与方向。从相位失配关系可以计算晶体主平面内倍频的接收角、接收光谱宽度等特性参量。     

316.4nm倍频氦氖激光器

在１ｍ增益长的全外腔氦氖激光器的谐振腔中，放置α－ＬｉＩＯ３倍频晶体，实现腔内倍频，获得３１６４ｎｍ的连续紫外激光，其输出功率大于３ｍＷ，功率稳定性优于１０％．     

腔内倍频调Q激光器中脉冲光场的时间不稳定性研究

以腔内倍频调Q激光器工作原理为基础,研究了多种形式抽运光分布的情况下倍频光的脉冲形状以及脉冲持续过程中光场分布的时间不稳定性,分析了倍频光光束质量随时间的变化规律.发现腔内倍频调Q激光器输出的倍频光光场分布在脉冲的持续过程中并不稳定,呈持续变化.对高斯型抽运的情况研究发现,减小腔长会使脉冲光场分布的不稳定性减小;而增加...     

高稳定高转换效率光参变放大器倍频抽运光源研究

为了实现光参变放大抽运光源高稳定输出的目的。通过对倍频过程的数值模拟分析,提出倍频中存在“稳定区”的概念,在基频光强一定的条件下(小于倍频晶体破坏阈值),通过非共线双程倍频的方式或串联倍频的方式可有效延长倍频晶体的有效作用长度,保证倍频工作区能够被控制在“稳定区”内,从而实现高稳定高转换效率的倍频输出。实验数据验证了这一结论,实验中,利用非共线双程倍频的方式使得倍频工作区在“稳定区”内,对波动±5.7%的1064 nm高斯脉冲基频光,倍频光波动小于±2%,脉冲形状为高阶高斯脉冲,转换效率大于70%,实验结果表明,倍频光的稳定性指标相对于基频光提高了近3倍。     

用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器

在激光二极管LD泵浦铷蒸气激光器中,窄线宽半导体激光是实现铷蒸气激光高效率输出的关键技术之一。基于体布拉格光栅（VBG）外腔技术,实现了40 W功率0.14 nm线宽的780 nm激光输出。采用半导体制冷片（TEC）控制VBG温度,使得该激光器空气中波长可从779.35 nm调谐至780.10 nm,可用于铷蒸气激光的高效泵浦。     

880nm半导体激光主动照明光纤耦合模块

为降低半导体激光主动照明红曝,选择波长880 nm大功率半导体激光器作为新型激光主动照明成像系统光源。根据光纤耦合过程光参数积不变原理,研制出波长880 nm大功率半导体激光器阵列单光纤耦合模块,利用光纤匀光作用使激光光束匀化整圆后用于激光主动照明。首次在波长880 nm大功率半导体激光器上采用阶梯反射镜光束整形方法,使激光光参数积与光纤匹配,激光高效耦合进入纤芯400μm、数值孔径0.22的光纤。室温条件下光纤耦合模块连续输出功率44.9 W,电光转化效率35%,波长880 nm大功率半导体激光器阵列光纤耦合模块,不仅其红曝小而且对应CMOS图像传感器光谱响应度较高,系统成像质量好。     

Passive Q-switching of short-length Tm-doped silica fiber lasers by polycrystalline Cr:ZnSe microchips

We demonstrate passive Q-switching of short-length double-clad Tm³⁺-doped silica fiber lasers near 2 μm pumped by a laser diode array (LDA) at 790 nm. Polycrystalline Cr²⁺:ZnSe microchips with thickness from 0.3 to 1 mm are adopted as the Q-switching elements. Pulse duration of 120 ns, pulse energy over 14 μJ and repetition rate of 53 kHz are obtained from a 5-cm long fiber laser. As high as 530 kHz repetition rate is achieved from a 50-cm long fiber laser at ∼10-W pump power. The performance of the Q-switched fiber lasers as a function of fiber length is also analyzed.     

Optimal fill factor for laser diode arrays applied to transversally pumped erbium laser

A relationship between the laser diode array (LDA) near field fill factor, the power of the amplified spontaneous emission fluxes developed within the LDA active layer and the operation efficiency of the ytterbium–erbium glass laser transversally pumped by the laser diode arrays has been studied taking into account the electric and optical processes in the LDA heterostructure layers. It has been found that there is a critical value of the fill factor (0.65–0.85) below of which an abrupt rise of the ytterbium–erbium laser threshold as well as the decrease of the laser operation efficiency is observed. It has been shown that the increase in the InGaAs/AlGaAs LDA fill factor leads to the increase in the LDA threshold current related with the increase of the ASE flux power. For a suppression of the ASE flux power value it has been proposed to etch the LDA heterostructure emitter layer between the stripe contacts.     

Pulse LDA-pumped single-frequency Nd:YVO4-KTP green laser using Brewster plate

A pulse laser-diode-array (LDA)-pumped, single-axial-mode, intracavity frequency-doubled Nd:YVO₄ laser has been demonstrated by using an birefringent filter consisting of a KTP crystal and two Brewster plates (BP). Up to 72.4 mW average output power is obtained for 800 mW pumping power with an optical-to-optical conversion efficiency of 9.1%. The maximum peak power of the single-frequency green laser is 22.3 W with the pulse width 162 μs.     

200 mJ半导体端面泵浦MOPA激光器研究

采用高功率激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd:YAG激光棒方式, 结合凸凹非稳腔的设计，获得20 Hz运转条件下小束散角激光输出平均能量约为83 mJ。以该激光为振荡源，同样采用LDA端面泵浦Nd:YAG激光棒的方式进行能量放大，组成LDA端面泵浦振荡-放大(MOPA)激光器，最终获得重频频率20 Hz、平均能量＞200 mJ、发散角＜2.1 mrad、能量波动＜±2.5%的脉冲激光输出。该激光器光光转换效率约为14.6%，体积为175×91×49 mm3，质量＜1 kg，激光经8倍发射天线后发散角＜0.3 mrad。     

脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器时变热效应分析

建立了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦棒状Nd:YAG增益介质时变热效应理论计算模型。采用有限元Ansys软件模拟分析了脉冲LDA侧面泵浦大能量固体激光器的时变热效应特性。研究结果表明,所研究的脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器热效应具有时变特性,介质横截面内中心点处的稳态温度场分布随时间呈锯齿形周期变化,锯齿形变化频率为LDA泵浦频率,脉冲LDA泵浦参数对介质稳态温度场分布有较大影响。分析和计算了介质内热梯度、应力双折射以及激光晶体端面效应等导致的晶体热透镜焦距。计算表明,介质的热焦距主要来源于介质内温度梯度引起的热透镜焦距。     

光电调制反馈激光多普勒测速仪研究

本文介绍一种新型激光多普勒测速仪——光电调制反馈激光多普勒测速仪(简称OEMF-LDA)。该仪器突破了传统LDA系统构成的模式,采用变频光学频移技术和光电混合反馈技术,将光路和电路连接成闭环负反馈跟踪环路,提高了信噪比,降低了成本。文中结合实验,讨论了OEMF-LDA的静态及动态特性,并在系统的结构及性能等方面与传统LDA作了比较。     

3.62 W of continuous-wave orange-yellow light generated by intra-cavity sum-frequency mixing of Nd:YVO4

A design of laser-diode array (LDA) end-pumped Nd:YVO₄ laser that generates simultaneous laser action at wavelengths 1064 and 1342 nm is presented. Using type-I critical phase matching (CPM) BiB₃O₆, 593.5 nm continuous-wave (cw) Orange-yellow laser is obtained by 1064 nm and 1342 nm in an intra-cavity sum-frequency mixing. The maximum laser output power of 3.62 W is obtained when an incident pump laser of 27.5 W is used. The optical-to-optical conversion is up to 13.2%. To the best of our knowledge, this is the highest conversion efficiency at 593.5 nm in an intra-cavity sum-frequency Nd:YVO₄ laser.     

Review of LDA and PIV applied to the measurement of sound and acoustic streaming

A review of laser Doppler anemometry (LDA) and particle image velocimetry (PIV) with their application to the measurement of sound is presented. The fundamental principles behind LDA and PIV are discussed and extended to the application of sound measurement. Special attention is paid to analysis of LDA signals including the Hilbert transform, which enables amplitude information to be obtained about various frequency components of a signal and wavelet analysis, which allows non-stationary signals to be accurately analysed. The influence of the refractive index variations in a medium due to a sound wave on the laser beams of an LDA signal is discussed. Attention is also paid to acoustic streaming which arises due to high-intensity sound, and PIV results are presented to demonstrate the effect.