三能级固体激光介质对抽运光吸收的理论研究

从激光介质中光能量的传输方程和描述脉冲激光的能级跃迁速率方程出发，研究了激光介质对抽运光的吸收特性.理论分析表明，固体激光介质对抽运光的吸收不仅是指数函数吸收方式，当抽运光的能量密度增大到一定程度时激光介质对抽运光的吸收变为非指数函数吸收，吸收深度增加.以红宝石晶体为例进行了具体的理论计算，结果显示出了随抽运光能量密度增大介质吸收的变化规律. 关键词： 抽运 激光介质 光传输方程 光吸收     

Yb3+:Y2O3透明陶瓷激光器获得5 W连续激光输出

用带尾纤输出的激光二极管作为抽运源,采用端面抽运10％Yb^3 ：Y2O3多晶透明陶瓷的方式获得了连续激光输出。抽运阈值功率为5．6W,当陶瓷介质吸收的抽运功率为31．11W时,Yb^3 ：Y2O3多晶透明陶瓷获得了最大连续激光输出功率5．48W。光—光转换效率为17．6％,斜率效率为25％。同时在激光实验过程中,没有发现饱和现象,因此采用更高功率的激光二极管作为抽运源,陶瓷的激光输出功率会得到进一步提高。这一研究成果表明,多晶透明陶瓷是一种非常有潜力的激光增益介质。     

随机介质ZnO激光的一种整体效应模型

从实验现象出发建立了无序介质激光的一种整体散射效应物理模型，认为无序介质激光是无序介质中局域-非周期-类结构与相匹配的抽运光相互作用的结果.并以ZnO粉末激光参数为例进行数值模拟，结果与实验定性符合. 关键词： 无序增益介质 局域-非周期-类结构     

均匀展宽增益介质中超光速饱和现象的研究

根据饱和增益理论分析可知,不同抽运光功率对应着介质不同的吸收和增益状态. 在吸收介质中,相干布居振荡效应导致光脉冲经历饱和吸收,光脉冲传输延迟;在增益介质中, 相干布居振荡效应导致光脉冲经历增益饱和,光脉冲传输超前. 本文由铒离子的亚稳态速率方程出发,建立了掺铒光纤中超光速传输的理论模型, 同时得到时间超前的数值解析表达式;讨论了低频率段超光速的饱和现象, 即超光速在低频段并不随着抽运光功率的增强而加强,而在高频率段随抽运光功率的增加而加强.     

连续波抽运气体波导产生太赫兹激光的理论研究

基于速率方程理论,建立了光抽运气体波导产生太赫兹(THz)激光的能量转化模型,理论分析并求解得到抽运光吸收系数、THz小信号增益系数以及THz输出功率表达式.计算结果表明,THz输出功率随工作物质气压的升高先增加后逐渐减少,随抽运功率的增加、输出镜反射率的减小而增加;最佳工作气压随抽运功率的增大而增大;激发态粒子数以及THz光子通量随波导截面径向逐渐减小,而THz小信号增益系数逐渐增加;抽运饱和、弱抽运吸收与激发态工作物质对THz激光的吸收是限制激光转化效率提高的根源;基于该模型的计算结果与相关文献中的实验数据符合较好.     

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。     

激光、激光技术 激光工作物质

TN244 2005053303 侧面抽运板状激光介质的热汇冷却=Cooling of a side- pumped laser slab by heat sink[刊,中]／王军荣(清华大学 航天航空学院,传热强化与过程节能教育部重点实验室． 北京(100084)),闵敬春…∥光学学报．-2005,25(6)．- 829-934 以不均匀换热系数模型为基础,研究了具有非均匀内 热源的侧面双向抽运板状激光介质在狭窄通道强制对流 冷却情况下的耦合换热问题．对热汇冷却方案下介质的温 度分布和热应力分布进行了数值模拟和分析,并对复合介 质、蓝宝石和金刚石3种热汇材料进行对比。结果表明, 忽视换热系数的非均匀性将导致应力计算结果偏低。对 于侧面抽运、侧面冷却的激光介质,金刚石热汇冷却方案 最佳,蓝宝石热汇方案次之,而复合介质方案不宜采用。 图5表2参14(于晓光)     

Yb：YAG薄片激光介质的温度效应

研究了Yb:YAG薄片激光器中影响激光介质温度的几个因素,理论和实验均表明减薄Yb:YAG片并增加抽运光被YAG片吸收的次数,是降低激光介质温度,提高激光器输出功率和效率的有效途径。用0．35mm厚的Yb:YAG薄片获得了15．9W的1．03um激光输出,斜率效率超过40％。     

无内热激光器运转对抽运光光强的需求条件研究

研究了无内热激光器和激光放大器运转时对抽运光的需求条件.运用激光器的速率方程理论,给出了抽运光所应满足条件的表达式.无内热激光运转时,不仅要求抽运光光强要大于阈值条件,而且要大于某个最小抽运光强(与增益材料性质、抽运光波长、激光波长等有关).以掺镱的KY(WO4)2晶体为无内热激光器的放大介质,计算了抽运光光强应满足的空间分布条件.要使激光器无内热运转,抽运光光强需随激光光强的增大而相应减小.对于无内热激光器,抽运光光强的空间分布与谐振腔前后镜的反射率和增益介质长度密切相关,在谐振腔输出耦合镜反射率不是太低的情况下,腔内抽运光强需近似为均匀分布.     

有机聚合物薄膜激光诱导相位孔衍射的实验和理论

实验发现当一束较强的抽运激光(526nm)与一束较弱的探测激光(6328nm)相交通过非线性 介质薄膜(聚吡咯甲烯/聚乙烯醇薄膜)时,在探测光束的远场产生了中心为亮斑,近场中心 为暗斑的多个同心衍射环.从菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式出发,理论分析了产生这种现象 的原因是抽运光在非线性介质中诱导的相位孔对探测光的衍射效应.通过数值积分,计算结 果与实验结果符合. 关键词： 聚合物非线性光学薄膜 抽运-探测 激光诱导衍射     

热透镜控制激光光束质量技术研究

在端面抽运固体激光器中,就如何改善在高抽运功率时输出激光的光束质量,提出一种激光器的设计方法。在激光器谐振腔中放入多根掺杂浓度不同的激光介质,利用激光介质内部产生的热透镜控制抽运光和基模振荡光的空间分布,并且最大限度地使抽运光的分布区和基模振荡光分布区重叠,实现抽运光与基模振荡光在空间上高度匹配,进而提高抽运光能量的利用效率和振荡光的光束质量。实验表明,在不同抽运功率下,抽运光和基模振荡光在晶体内部的光斑的空间分布可通过热透镜加以控制。在端面抽运功率200 W附近时,实现了抽运光与基模振荡光较高程度匹配,光束质量因子M2由14.7改善为4.1。     

激光、激光技术 激光物理

TN241 2005020917 参与光泵亚毫米波激光过程的介质三能级组的选取= Choice of three-energy-level groups on optically pumped sub-millimeter wave laser medium[刊,中]／保延翔(中山大 学电子与通信工程系。广东,广州(510275)),黄晓…//光 电子·激光,-2004,15(11)．-1320-1323 采用求解密度矩阵方程和增益迭加方程的原理,处理 光泵亚毫米波(SMMW)的三能级近似系统时,在偏离共振 的情况下,只有满足Raman辐射条件的三能级组,才能产     

光纤回音壁模式的三波段激光辐射研究

将石英光纤浸入低折射率的激光染料溶液中构成圆柱形微腔.采用沿光纤轴向光抽运的消逝波激励增益方式,获得了沿光纤轴向长距离的激光染料增益,受激辐射光在圆柱形微腔中回音壁模式的支持下形成激光振荡.在直径为288 μm的同一根光纤外分三段分别填入罗丹明6G、罗丹明610和罗丹明640激光染料乙二醇溶液,实现了波长分别在567～575 nm、605～614 nm和656～666 nm三个不同波段的回音壁模式激光振荡,用一根光纤同时获得了红、橙、黄三种不同颜色的激光辐射.对实验所获得的回音壁模式激光光谱做了模式标定,依据标定的模式数计算了各种模式以及抽运光在光纤截面的强度分布.计算结果表明,激光增益区域总是局限在圆柱形微腔回音壁模式的模场区域内,由此可以显著地提高抽运效率,增加抽运光沿光纤轴向的增益长度.     

用于惯性约束核聚变激光驱动器的激光二极管抽运Nd,Y:CaF_2激光放大器的实验研究

对Nd,Y:CaF_2晶体作为激光放大器的增益介质进行了报道.研制了一台采用激光二极管面阵五向水平侧面抽运Ф5 mm×70 mm Nd,Y:CaF_2的激光放大器,对其进行了实验研究.测量了Nd,Y:CaF_2晶体的吸收谱、发射谱、以及放大器的荧光分布.在相同的抽运功率下,测量了Nd,Y:CaF_2与Nd:Glass放大器分别工作在10 Hz和1 Hz重复频率时的小信号增益,在抽运功率为9.63 kW时,Nd,Y:CaF_2放大器的小信号增益达6.12,为Nd:Glass的1.5倍.与Nd:Glass相比,Nd,Y:CaF_2晶体的重复工作频率不仅大大提高,而且增益性能也更强.测量了种子光和经Nd,Y:CaF_2放大器后的光谱,能量放大前后光谱几乎无变化.     

光纤回音壁模式激光产生长度的实验与理论研究

采用沿光纤轴向光抽运消逝场激励增益的方式,获得了沿光纤轴向较长范围的回音壁模式激光辐射.研究了这种激光器的激光产生长度与抽运能量间的关系.实验发现:当抽运能量刚超过激光产生阈值时,激光产生长度迅速增长;随抽运能量的继续增加,产生长度的增长趋势变缓;产生长度随抽运能量的变化关系决定于增益包层溶液的染料浓度和溶液折射率.根据抽运光沿光纤轴向以受抑全反射方式传播的物理特性,在抽运能量中引入了遵循比尔吸收定律的指数衰减函数,结合消逝场激励增益的回音壁模式激光理论,在分析系统增益和损耗的基础上由激光阈值条件推导出了 关键词： 回音壁模式 受抑全反射 消逝场 激光产生长度     

聚二甲基硅氧烷微流道中光流控荧光共振能量转移激光

将单一折射率的石英裸光纤植入由聚二甲基硅氧烷构成的基片微流道中,以低折射率的罗丹明B(RhB)和吡啶821(LDS821)乙醇溶液构成的供体和受体对作为激光增益介质.采用沿光纤轴向消逝波抽运方式,首先以波长为532nm的连续波激光器作为激励光,对荧光共振能量转移特性参数进行了研究.然后以波长为532nm的脉冲激光器作为抽运光,通过直接激励供体分子RhB,并将其能量转移给临近的受体分子LDS821,在不改变抽运光波长的条件下,实现了较低阈值(1.26μJ/mm~2)的受体LDS821激光辐射.     

利用染料片吸收控制受激布里渊散射功率限幅波形

理论研究了受激布里渊散射过程中功率限幅响应特性.采用高斯型入射脉冲，数值模拟了抽运参数(抽运峰值功率密度、抽运脉冲宽度)，介质参数(增益系数、声子寿命)和结构参数(聚焦透镜焦距、介质池长)等物理参数影响限幅输出波形中剩余峰的特性规律.对如何控制剩余峰进行了理论分析.研究表明，声子寿命较小、增益系数大的布里渊介质光限幅响应较好，声子寿命较大、增益系数小的布里渊介质光限幅响应较差；无法单纯通过控制布里渊介质参数来完全消除剩余峰.实验上采用染料片吸收剩余峰，获得接近平顶的限幅输出波形.     

自抽运光参变振荡器的特性分析

推导了稳态运行的自抽运单共振光参变振荡器(Self-Pumped Singly Resonant Optical Parametric Oscillator,SPSRO)的功率特性表达式.分析了环形谐振腔的结构特性,外部抽运波、激光、信号波的高斯光束聚焦特性,二阶非线性作用过程中的相位失配,以及四能级激光增益介质的端面抽运特性.以掺钕的周期极化铌酸锂(Nd:PPLN)同时作为激光增益和二阶非线性介质,分析了自抽运单共振光参变振荡器的阈值和输出信号波的功率特性.结果可应用于分析一般激光器和单共振光参变振荡器的功率特性.     

有机激光材料及器件的研究现状与展望

有机激光器因其制备简单, 价格低廉和易于集成等优势, 一直以来备受科研工作者的关注. 与无机激光介质相比, 有机激光材料来源广泛, 并具有发射光谱宽, 吸收与发射截面积大等特性, 因而有很大的发展潜力. 本文从激光的基本原理出发, 对有机激光材料的种类、特性进行了归纳, 并总结了高效有机激光材料的普遍特征; 分类讨论了常见有机激光微腔的类型与特点, 对有机激光系统内增益与损耗之间的动态关系进行了探讨. 鉴于实现电抽运激光一直以来都是有机激光领域期待解决的难题, 本文重点讨论了当前电抽运有机激光的研究现状和发展瓶颈, 以及科研工作者们对此问题的不懈探索和已有的工作基础. 最后总结了光抽运有机激光近年来的总体进展, 未来的研究方向, 这对于读者拓展新的研究思路有很好的参考和借鉴意义.     

Yb∶YAG薄片激光介质的温度效应

研究了Yb∶YAG薄片激光器中影响激光介质温度的几个因素。理论和实验均表明减薄Yb∶YAG片并增加抽运光被YAG片吸收的次数 ,是降低激光介质温度、提高激光器输出功率和效率的有效途径。用 0 .35mm厚的Yb∶YAG薄片获得 15 .9W的 1.0 3μm激光输出 ,斜率效率超过 40 %。