半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器理论建模与性能分析

建立了半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器（DPRGL）速率方程模型,以Ar为例,仿真分析泵浦强度、亚稳态原子数密度以及增益介质长度对DPRGL工作性能的影响。结果表明：高泵浦强度（约kW/cm2）条件下DPRGL理论上具有大于55%的光-光效率;亚稳态原子数密度和增益介质长度对激光器性能影响具有等价性;实际中需综合优化泵浦强度、亚稳态原子数密度、增益介质长度等激光器参量以实现激光器最大的光光转换效率。     

半导体泵浦射流型亚稳态氩激光国际首次出光北大核心CSCD

半导体泵浦亚稳态惰性原子激光是高能光泵浦气体激光领域具有潜力的新方案。已有报道均在约束的放电空间内产生亚稳态原子,功率放大受到多因素制约。为突破现有方案的局限,采用大气压等离子体射流方式在羽流区域产生高浓度亚稳态氩原子(1014 cm^(−3)量级),将放电和激光区域空间分离,利用811 nm窄线宽半导体激光器作为泵浦源,基于泵浦、激光和气流相互垂直的结构实现912 nm激光输出,有效拓展了该型激光体系的功率定标放大能力。     

半导体激光泵浦亚稳态氩气激光器实现激光振荡

采用基于体布拉格光栅的窄线宽半导体激光器作为泵浦源,以电容耦合式射频激励Ar, He混合气体放电等离子体为增益介质,在双程纵向泵浦的结构下实现了连续波模式的912 nm的激光输出。     

光学双稳态半导体激光器的理论分析

引入了正切函数作为非线性光－电流关系函数，借地速率方程，建立了光学双稳半导体激光器的理论模型。对器件本身进行了理论分析，讨论了器件的主要特性，给出了数值分析结果，提出了器件性能改进方法。     

光谱特性对半导体泵浦碱蒸气激光器性能的影响

以速率方程模型为基础研究了光谱特性对半导体泵浦碱蒸气激光器性能的影响。结果表明：碱蒸气激光器的运行存在最优温度,温度和长度对碱蒸气激光器性能的影响是等价的,可以定义一个与温度和长度无关的效率描述其它参量一定时激光器的最优效率;泵浦谱宽对阈值泵浦强度的影响是线性的,由于碱金属原子在谱线远翼具有较大吸收截面,即使泵浦谱宽几倍或十几倍于原子吸收谱宽时也可能获得较高的效率;原子吸收谱宽对阈值泵浦强度的影响是非线性的,随着原子吸收谱宽的增加激光器光-光效率出现饱和下降;泵浦谱宽和原子吸收谱宽越宽,半导体激光器由于温度或电流导致的中心波长漂移的影响越小,实际中采用外腔压窄的半导体激光器阵列（谱宽小于200 GHz）可以控制其温度或电流漂移,使得碱蒸气激光器的性能基本不受影响。     

连续泵浦准分子宽带泵浦碱金属激光器泵浦阈值理论研究

基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器（XPAL）的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。     

准分子宽带泵浦碱金属激光器泵浦特性分析

建立了以Rb-Ar混合气体为增益介质的四能级准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)含时速率方程模型,计算得到了运转过程各能级粒子数和腔内激光强度随时间的变化曲线。结果表明:XPAL的阈值泵浦强度很高,泵浦源谱宽与吸收线宽匹配不能达到提高吸收效率、降低阈值的目的; 在泵浦功率一定的条件下, 增加介质长度和温度可以提高吸收效率,但将降低单位体积泵浦速率; XPAL成功的关键在于实现有效的泵浦吸收。     

激光冷却获得高亮度的亚稳态惰性气体原子束和原子阱

高强度的亚稳态惰性原子束流在原子分子物理实验研究中具有广泛的应用.使用射频电离方法和激光横向冷却技术制备了高强度的亚稳态氪原子束流,并使用数值模拟方法对横向冷却激光场中的原子径迹进行了分析.通过激光诱导荧光光谱方法测量原子束的束流特性,结果显示,横向冷却后在束流源下游230 cm处的原子束流强度达1.6atoms/(s*sr),束流强度提高了两个量级.利用这种高强度原子束流,我们成功囚禁了1.3×10¹⁰个亚稳态⁸⁴Kr原子,同时冷原子装载速率达到了3.0×10¹¹atoms/s;并利用该装置成功地实现了高亮度的亚稳态氩原子束和原子阱. 关键词： 横向冷却 原子束 原子阱 惰性气体     

单波长泵浦双光子吸收铷蒸汽激光器理论分析

双光子吸收碱金属蒸汽激光器（TPAL）在基础研究和国防工程中有重要的应用前景,近些年来已成为激光领域研究热点之一,但TPAL还缺少相关的理论模型。因此,本文基于碱金属原子的双光子吸收能级跃迁过程构建速率方程,并建立了TPAL理论模型,研究了单波长泵浦双光子吸收铷蒸汽激光器（Rb-TPAL）的工作特性,分析了泵浦光束腰位置、蒸汽池温度以及泵浦功率对Rb-TPAL蓝光输出特性的影响。结果表明,通过优化泵浦光束腰位置和蒸汽池温度,在高功率泵浦情况下,Rb-TPAL可获得高功率蓝光激光输出。     

大气压He-Ar射频容性放电Ar亚稳态粒子数密度

利用发射光谱法测量大气压He-Ar混合气体射频容性放电中的Ar亚稳态1s5(3s23p54s［3/2］2)粒子数密度。在不同的放电功率和气体组分下测量放电等离子体中的重要参数：气体转动温度、电子激发温度和Ar亚稳态1s5粒子数密度。结果表明：气体温度在不同放电功率及Ar气压在5103 Pa以内时变化不大,范围为300~350 K;电子激发温度随着放电功率的增加而增加,并且在Ar气压为4103 Pa时最大,在放电功率为70 W时达到0.58 eV;1s5粒子数密度随着放电功率以及电子激发温度的增加而增加,在放电功率为70 W、Ar气压为4103 Pa时达到1.53109 cm-3。     

Gain and lasing of optically pumped metastable rare gas atoms

Optically pumped alkali vapor lasers are currently being developed in several laboratories. The objective is to construct high-powered lasers that also exhibit excellent beam quality. Considerable progress has been made, but there are technical challenges associated with the reactivity of the metal atoms. Rare gas atoms (Rg) excited to the np(5)(n+1)s (3)P(2) configuration are metastable and have spectral properties that are closely similar to those of the alkali metals. In principle, optically pumped lasers could be constructed using excitation of the np(5)(n+1)p←np(5)(n+1)s transitions. We have demonstrated this potential by observing gain and lasing for optically pumped Ar(*), Kr(*) and Xe(*). Three-level lasing schemes were used, with He or Ar as the collisional energy transfer agent that established the population inversion. These laser systems have the advantage of using inert reagents that are gases at room temperature.     

Free-running emerald laser pumped by laser diode

Free-running emerald laser pumped by 660-nm laser diode (LD) was reported. Free-running output powerof 24 mW has been obtained with overall efficiency of 1.4% and slope efficiency of 11.9% when the LD incident power was 2.56 W. The laser threshold value of emerald crystal was estimated to be 0.7 W.     

二极管泵浦高能激光研究进展和展望

高能激光广泛应用于材料加工、科学研究、空间碎片清除、军事应用等领域。二极管泵浦高能激光具有结构紧凑,系统简单、全电驱无限弹仓的特点,近年来,各类二极管泵浦高能激光围绕着同时实现高功率、高效率、高光束质量这一总目标发展迅速。详细综述了国内外高平均功率块状固体激光、高功率可见光波段激光、高峰值功率激光、高功率光纤激光、碱金属蒸气激光等二极管泵浦高能激光的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

Design and performance of a composite Tm:YAG laser pumped by VBG-stabilized narrow-band laser diode

A 2-μm composite Tm:YAG laser pumped with a narrow-band laser diode was presented. The temperature distribution and thermal lens in the Tm:YAG were numerically simulated by a finite element method and the results were used to design the special cavity, in order to achieve a high efficiency and stable output. With a 25-W incident pump power, we obtained a maximum output power of 11 W at 2018.5 nm, corresponding to a slope efficiency of 51.3% and an optical-to-optical efficiency of 44.5%, respectively. The beam quality was measured to be M_x~2= 1.8 and M_y~2= 1.6.     

Rubidium vapor laser pumped by two laser diode arrays

Scaling of alkali lasers to higher powers requires using multiple diode lasers for pumping. The first (to our knowledge) results of a cw rubidium laser pumped by two laser diode arrays are presented. A slope efficiency of 53%, total optical efficiency of 46%, and output power of 17 W have been demonstrated.     

二极管抽运铷蒸气激光的物理特性

结合激光微观动力学和热传学,充分考虑到发射激光时的各能级粒子数和热力学分布特性,建立了用于分析二极管抽运铷金属蒸气激光物理特性和增益腔内的温度分布模型,得到了抽运功率和激光输出、光-光转换效率及各物理参数之间的关系,分析了有效提高抽运能量吸收的具体措施,揭示了2P3/2和2P1/2两个精细能级之间的集居数弛豫对半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)物理特性的影响。结果表明：在设计不同用途DPAL时,必须要综合考虑各种因素,以确定相应的最佳结构参数。