2μm全固态激光器的研究进展

近年来2μm波段的全固态激光器由于在测高、测距、大气遥感等方面具有重要的应用前景而引起了广泛关注。介绍了实现2μm激光输出的三个基本条件,综述了2μm全同态激光器的发展状况,对几种激光晶体进行了理论分析和实验对比,指出Tm,Ho：LuLF是今后2μm全固态激光器研究的一个发展方向。     

2μm波段陶瓷激光器的进展

介绍了在2μm波段陶瓷激光器的实验研究进展,主要包括高功率、高效率的Tm:YAG陶瓷激光器,半导体直接泵浦的Ho:YAG陶瓷激光器和Tm光纤激光泵浦的Cr2+:ZnSe烧结成型的陶瓷激光器,这些激光器的输出涵盖了2~2.4μm波段。由于2μm波段的激光陶瓷具有较长的上能级寿命和相对较低的声子能量,不仅在连续波输出时,而且在脉冲输出时具有潜在的高转换效率。还讨论了2μm波段陶瓷的光谱特性,以及这些特性对于2μm波段激光输出性能的影响。     

23.6W高效率2 μm激光器

报道了一台高重复频率高效率2μm激光器.理论计算了1.064μm激光抽运Ⅱ类相位匹配KTP晶体的角度调谐曲线,得出KTP晶体按φ=0°,θ=54°切割可获得近简并波长的2μm激光输出.使用1.064μm Nd∶YAG模块作为抽运源,抽运内腔式双晶体走离补偿双谐振光参量振荡器(DROPO),在7 kHz声光调Q频率下,获得23.6 W的2.12μm激光输出,808 nm激光二极管(LD)出光获得2μm激光的斜率效率超过19%.     

对调Q激光器泵浦的光学参量振荡器(OPO)的计算机模拟

在倍频调QYAG激光器作为OPO泵浦源的情况下,对锂酸铌OPO的振荡过程进行了计算机模拟。有的结果与实验吻合较好。     

腔内OPO2μm脉冲激光器

设计了基于KTP晶体的内腔式光参量振荡(OPO)2μm脉冲激光器。理论计算了KTP-OPO波长调谐特性及相位匹配参数,采用电光调QNd:YAG1.064μm激光泵浦的KTP晶体,在XZ主平面内,实现了Ⅱ类相位匹配,选用Φ4mm光阑限制光束,分别对单块KTP和为补偿走离效应采用两块向对放置的KTP晶体进行了实验,获得了最高25mJ的脉冲2.12μm激光输出,电光转化效率1.14‰。     

2μm波段混合复合谐振腔型单纵模光纤激光器

设计并演示了一种2μm波段高信噪比混合复合谐振腔型单纵模（SLM）掺铥光纤激光器（TDFL）。混合复合谐振腔由基于3个均匀光纤布拉格光栅（FBG）和2个光纤耦合器（OC）的非对称线形复合四腔和基于另外2个OC的双OC环形腔组成。基于游标原理,非对称线形复合四腔可以实现激光SLM选择。双OC环形腔作为窄带滤波器,进一步确保激光器长时间SLM稳定运行。采用放大的1567 nm激光泵浦掺铥光纤,当泵浦功率为2.80 W时,激光输出中心波长为2049.160 nm,输出功率为15.47 mW,光信噪比高达75.65 dB,200 min测量时间内波长和功率波动分别小于0.005 nm和0.85 dB,10 min测量时间内激光可以保持稳定的SLM运行,激光器的阈值泵浦功率和斜率效率分别为1.75 W和1.43%。提出的TDFL在自由空间光通信、激光雷达、光学传感等领域具有潜在的应用价值。     

2μm光纤激光器的研究进展

近年来,2μm波段的光纤激光器由于在测高、测距、大气遥感等方面具有重要的应用前景而引起了广泛关注.光纤激光器以其耦合效率高、散热好、转换效率高、阈值低、光束质量好和窄线宽等优点在激光领域中占据了重要的地位.介绍了实现2 μm激光输出的3个基本条件,并分别介绍了单掺Tm3+与Tm3+,Ho3+共掺2μm光纤态激光器的发展状况,指出掺Tm3+光纤激光器2 μm连续激光输出能量应该还有很大的提升空间,在脉冲输出方面,Tm3+、Ho3+共掺激光器是一个今后研究的热点.     

1.57 μm内腔式KTP光学参量振荡器

为了获得1.57μm人眼安全激光输出,采用了一种声光调Q激光二极管（LD）端面抽运的Nd ∶GdVO4全固态激光器作为抽运源的人眼安全波长内腔式KTP光学参量振荡器,获得1.57μm人眼安全激光输出。在注入泵浦功率为6.33 W,重复频率为15 kHz时,1.57μm激光平均输出功率达到405 mW,此时由二极管注入泵浦光至OPO信号光输出功率的转换效率达6.4％;在重复频率为5 kHz时,其脉冲宽度约为2 ns,峰值功率达18.9 kW。在重复频率为15 kHz时,信号光脉冲宽度比消耗后的泵浦光脉冲宽度压缩了13.6倍,比泵浦光脉冲压缩了16倍。实验发现1.57μm的OPO信号光输出功率随脉冲重复频率的增加而有效地增加,此类光参量振荡器有效地压缩了激光脉冲。     

用于3～5μm中红外固体激光器的光学薄膜

文章介绍了一种3-5μm中红外固体激光器所用光学薄膜的制备过程,重点说明如何进行膜系设计、工艺实验等,研究的目的是最终使中红外激光器光参量振荡器中输入镜和输出镜的指标达到用户要求。     

2μm全光纤结构铥钬共掺光纤激光器

为了实现高效、全光纤化的2μm激光输出,采用中心波长为1569nm附近的级联双包层铒镱共掺光纤放大器来抽运铥钬共掺单模光纤、1550nm/2000nm波分复用器、光纤耦合器构成的环形腔全光纤激光器。当915nm LD抽运驱动电流为6.9A时,获得的最大输出激光功率为57.23mW,斜率效率约为12%,线宽约为4.5nm,阈值抽运功率约为180mW。结果表明,该光纤激光器性能可靠,其在光纤传感、激光医疗等领域将有巨大应用前景。     

2μm可调谐全光纤脉冲激光器

本文采用光纤尾纤型马赫曾德型(MZ)结构的周期性铌酸锂(LiNbO3)电光强度调制器进行主动调Q,设计了在环形腔结构中加入可调谐滤波器,实现了波长在1882nm～1992nm可调谐脉冲激光的稳定输出。调节施加在调制器上的信号频率,产生了激光器重复频率在15～70kHz可调的脉冲激光。在重复频率为15kHz时,泵浦功率为1W时,获得最大单脉冲能量64 μJ,峰值功率51W。本研究具有全光纤化,波长大范围可调等优势,有助于进一步探索调Q脉冲激光的可调谐范围及其潜在应用。     

2μm波段固体激光材料的发展

本文综述了以Ho~(3-)、Tm(3+)为激活离子的2μm波段固体激光材料的发展,介绍了Cr,Tm,Ho:YAG,Cr,Ho:YAG和Tm:YAG等主要材料的激光特性和晶体生长方法,讨论了敏化作用和稀土离子宽带调谐激光原理。     

2μm光纤激光器的研究进展

近年来,2μm光纤激光器由于自身优点和重要应用价值受到人们的极大关注。综述了单掺Tm3 、单掺Ho3 和Tm3 :Ho3 共掺2μm光纤激光器的发展状况,分析提出1565nm抽运Tm3 :Ho3 共掺光纤激光器系统是产生2μm激光的较佳选择。     

46 W腔内光参量振荡高重复频率2 μm激光器

报道了采用1064 nm激光抽运KTP晶体内腔光参量振荡(OPO)技术实现高重复频率、高效率2 μm激光输出的实验结果.理论计算了KTP OPO双谐振抽运阈值,提出了内腔KTP OPO设计思路.激光器采用两块相同的KTP晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTP晶体按φ=0°,θ=53°切割以获得近简并波长2.128 μm激光输出.在808 nm激光二极管抽运功率为470 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率46.5 W,波长2.128 μm激光输出,光-光转换效率为9.89%,斜率效率为14.5%,光束质量M2<2.8.     

9.3μm射频激励板条波导CO2激光器的研究

为了得到9.3μm的激光输出,采用比较5种CO₂同位素气体小信号增益系数的方法,进行了理论分析。选择同位素气体12C18O₂作为射频激励板条波导CO₂激光器的工作介质,进行了实验验证,得到了9.3μm的激光输出;并对激光器的工作气压进行优化,在10.00kPa的工作气压下,得到了最大96W的功率输出。结果表明,12C18O₂的中心波长在9.3μm附近,且可得到高功率的激光输出。该研究有利于9.3μm CO₂激光器的国产化,以及提高核心部件的国产化率。     

1.57μm内腔光学参量振荡器研究

对内腔光学参量振荡器的工作机理进行了简要分析 ,报道了一种高效、紧凑的 1.5 7μm人眼安全内腔光学参量振荡器的实验结果。它的泵浦源为水冷闪光灯泵浦KD P电光调Q (Ce ,Nd) :YAG激光器 ,采用KTPⅡ类非临界相位匹配 ,输出信号光脉冲能量最高达 87.7mJ ,脉宽约7ns ,重复频率为 10Hz ,总电光效率最高达 5 .8‰ ,器件外形尺寸为 4 10mm× 130mm× 80mm。     

2μm掺铥（Tm~（3＋））光纤激光器的实验研究

为了实现高效、紧凑、窄线宽的2μm激光输出,采用中心波长为790nm的LD激光器作为泵浦源端面泵浦掺铥光纤,半导体散热系统,光纤布拉格光栅（FBG）构成谐振腔的全光纤激光器。首先,我们采用一个光栅,光纤尾端采用4%的菲涅尔反射,将所有的光学元件熔接在一起后,我们获得了2μm的稳定输出。当泵浦电流为44A时,获得的最大输出功率为8.7W,斜率效率为29.4%,其线宽为4.5m,阈值功率为0.7W。当采用两个光栅构成谐振腔时,其线宽可窄至3nm左右,光斑质量可得到进一步的提高.实验结果表明：该激光器稳定性可靠、输出激光线宽较窄,功率较高,光斑质量好。     

2μm波段Tm,Ho:YAlO_3激光器研究进展及展望

2μm波段激光在医疗、环境监测、激光雷达、遥感探测、测距领域具有十分广阔的应用,近年来成为中红外光源研究的热点。Tm,Ho:YAlO3晶体具有较好的机械和热性能,能实现多种2μm波段激光连续及脉冲输出。对国内外2μm波段Tm,Ho:YAlO3激光器的研究进展进行了归纳与总结,包括Tm/Ho单掺YAlO3激光连续及脉冲振荡技术手段,Tm,Ho:YAlO3激光连续及脉冲振荡技术手段,高功率Tm,Ho:YAlO3激光器研究的最新进展等。技术手段涉及主动调Q、被动调Q、Tm激光抽运Ho激光等,并对Tm,Ho:YAlO3激光器的进一步发展及应用给予了展望。