基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4 μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4 μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4 μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5 μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时, 1064 nm基频光与3.4 μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M²为2.01.     

高功率中红外3.8 μm激光器

 采用1.06 μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂（PPMgLN）晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84 μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06 μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06 μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84 μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1％,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。     

基于含时分步积分算法反演单体MgO:APLN多光参量振荡能量场

针对脉冲抽运机制下多光参量振荡器内1.57μm和3.84μm跨周期参量光的能量耦合过程,利用含时波动方程建立起关于时间的能量转换模型,并运用分步积分法对模型进行求解,获得参量光转换效率.模拟多光参量放大器输出参量光波形,证实逆转换和模式竞争是影响多光参量振荡的重要因素.进一步,模拟外腔多光参量振荡器1.57μm和3.84μm跨周期参量光的输出情况.分别对比不同输出透过率、晶体长度和谐振腔长度下转换效率的模拟值,证实了输出镜透过率影响1.57μm和3.84μm跨周期参量光的转换效率,同时表明外腔多光参量振荡器存在最佳晶体长度和谐振腔长度.基于仿真结果,开展外腔多光参量振荡器实验.1.57μm和3.84μm参量光转换效率实验值与理论值相吻合,证实此方法能精准地反演多光参量振荡器的能量转换过程,为优化多光参量振荡器、提高参量光转换效率提供了理论依据.     

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镁铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1 064 nm的声光调Q Nd∶YVO4激光器,在重复频率为2 kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30 ℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48 mW.当抽运功率为94 mW时获得了25 mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.     

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镬铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1 064 nm的声光调Q Nd:YVO_4激光器,在重复频率为2 kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48 mW.当抽运功率为94 mW时获得了25 mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.     

利用自制的单频激光器获得近通讯波段正交振幅压缩态光场

利用自制的1.34 μm和0.67 μm双波长输出单频激光器作为泵浦源,泵浦基于PPKTP晶体的光学参量放大器,通过边带锁频技术将光学参量放大腔腔长锁定在激光频率上,将泵浦光和信号光相对相位锁定在π相位,经参量缩小过程获得低于散粒噪声极限约3 dB的正交振幅压缩光.压缩光位于光纤通信窗口——1.3 μm波段.     

基于MgO:APLN的多光参量振荡器实验研究及其逆转换过程演化分析

对基于MgO:APLN的多光参量振荡器进行了实验研究. 通过优化MgO:APLN极化结构及参量光耦合输出透过率, 在200 kHz高重复频率1064 nm激光抽运下, 通过单极化晶体实现了1.57 μm, 3.84 μm跨周期参量光输出, 平均功率分别达到2.4 W和1.31 W, 对应光-光转换效率为11.54%和6.25%. 同时针对多光参量振荡过程的逆转换现象, 通过耦合波方程对其进行了数值演化, 并引入“逆转换能量传导区”概念, 指出逆转换能量传导区的存在促使弱增益光学参量振荡器的参量光得到二次增强, 所得结论与实验结果相符合.     

高效率内腔式2 μm简并光学参量振荡器

报道了一种高效率的2 μm光学参量振荡器. 利用1.064 μm声光调Q Nd:YVO₄激光器抽运基于氧化镁掺杂周期性极化铌酸锂的内腔式光学参量振荡器, 在简并状态实现了稳定高效的2 μm激光输出. 当808 nm激光二极管抽运功率为20 W, Q开关工作频率为15 kHz时, 产生了平均功率为3.5 W、脉冲宽度为1.4 ns的2 μm激光, 光-光转换效率为17.5%, 斜效率为25%. 据我们所知, 该转换效率在2 μm波段内腔式光学参量振荡器中是最高的.     

外腔式宽调谐被动调QNd:YVO_4/PPMgLN光学参量振荡器

报道了一个低阈值宽调谐、被动调Q、单谐振掺MgO的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量振荡器。利用被动调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下,实现了PPMgLN晶体的准相位匹配光学参量振荡。光参量振荡的阈值仅为0.27W(单脉冲能量4.5μJ、脉宽35ns);在泵浦光为1.35W(脉冲能量8.2μJ、脉宽35ns),PPMgLN周期为31μm时,获得了161.9mW,3.202μm脉冲激光输出;同时获得了98.5mW的1.594μm信号光输出,总的光光转化效率达到19.3%。通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm,信号光1.43～1.65μm的宽带可调谐激光输出。     

高功率宽调谐输出的多周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡器

利用掺杂浓度为5 mol%的掺氧化镁多周期极化铌酸锂晶体实现了高效单谐振的准相位匹配光参量振荡器,所使用的周期极化铌酸锂晶体有6个周期,且以1 μm为间隔,从26.5~31.5 μm. 该光参量振荡器以脉宽为150 ns,重复频率为10 kHz的声光调Q Nd∶YAG激光器为泵浦源,且泵浦光波长为1.064 μm. 通过控制晶体的温度（50~200℃）以及改变晶体的极化周期（26.5~31.5 μm）,可由该光参量振荡器获得2.83~2.89 μm,3.10~3.38 μm,3.57~3.78 μm,3.95~4.12 μm, 4.28~4.46 μm,4.65~4.79 μm的闲频光连续调谐输出. 且当泵浦功率为8.15 W时,在闲频光输出波长为3.33 μm处,获得了最大输出功率2.17 W.     

Output properties of 1.57 μm intracavity pumped optical parametric oscillator

A 1.57 μm eye-safe laser is realized by placing a KTP crystal into a diode-end-pumped, acousto-optically (AO) Q-switched Nd:YVO4 laser. For the first time, the 1.06 μm pumping laser with a concave–concave cavity is used to lower the threshold of the intracavity-pumped optical parametric oscillator (IPOPO). The pumping threshold and output characteristics of the OPO are analyzed by changing repetition rate of the AO Q-switch and output mirrors with different transmissivity at 1.57 μm. The results show that the pumping threshold will decrease with the lower output transmissivity and the lower repetition rate, but the narrower output pulse width can be obtained with the higher output transmissivity.     

Continuous-wave and Q-switched performance of an Yb:YAG/YAG composite thin disk ceramic laser pumped with 970-nm laser diode

Using front face-pumped compact active mirror laser （CAMIL） structure, we have demonstrated an Yb：YAG/YAG composite ceramic disk laser with pumping wavelength at 970 nm. The laser has been operated in both continuous-wave （CW） and Q-switching modes. Under CW operation, laser output power of 1.05 W with 2% transmission output coupler was achieved at the wavelength of 1031 nm. Q- switched laser output was gotten by using an acousto-optic Q-switch. The repetition rate ranged from 1 to 30 kHz and the pulse width varied from 166 to 700 ns.     

声光调Q CO2激光器的输出特性

采用谐振腔内插入声光调制器（AOM）的方法获得了小型CO2激光器的高重频、窄脉宽、高峰值功率输出。通过分析CO2激光器声光调Q的工作原理,利用基于小信号增益和饱和光强的耦合输出数学模型给出了激光器最佳输出镜透过率的数值解,并运用相关实验装置对该数学模型进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明：该声光调Q CO2激光器的最佳输出镜透过率为39%。研究了激光器输出性能随脉冲重复频率的变化规律,当脉冲重复频率〉1 kHz时,激光器输出峰值功率下降,这与CO2分子上能级寿命有关,并受声光调Q开关热效应的影响。实验中获得的激光器脉冲频率在1 Hz～100 kHz可调。在脉冲频率为1 kHz时,获得的激光脉冲宽度为156 ns,脉冲峰值功率为10 kW,且稳定性较好,非常适合于作激光与物质相互作用的光源。     

新型电光陶瓷调Q光纤激光器

报道了基于OptoCeramic(R)电光陶瓷材料的新型调Q光纤激光器.采用976 nm半导体激光器作为抽运源,电光陶瓷调制器作为Q开关,峰值吸收系数1200 Db/m的高掺杂镱纤作为增益介质构成环形腔激光器.增益光纤的高掺杂浓度使得激光器的腔长得到缩短,输出光脉冲的宽度得到压缩.通过调节电光元件的电压,控制材料的折射率,调节谐振腔的损耗,实现Q开关作用.实验中通过改变腔长、抽运功率和重复频率,研究了脉冲的输出特性.获得最窄脉宽104 ns,重复频率3～40 kHz连续可调的调Q脉冲输出.     

70-W average-power doubly resonant optical parametric oscillator at 2 μm with single KTP

We have demonstrated a high-power intra-cavity-pumped doubly resonant optical parametric oscillator (OPO) at 2 μm with single-type II phase-matched KTP. A linearly polarized Q-switched solid-state Nd:YAG laser was used as the intra-cavity pump source, of which the output power and beam quality were improved by cascading two laser rods for compensating the thermal birefringence as well as by placing double acoustic-optical Q-switches orthogonally, and the output power of the doubly resonant OPO was studied versus the temperature of KTP and the repetition rate of the Q-switch. The output power was insensitive to the temperature of KTP in a wide range, and 70-W average power was obtained at 2 μm with the repetition rate of 5 kHz. The stability of the OPO laser was measured to be <3.5 % root mean square at the output power of 70 W for 400 s.     

High repetition rate,high peak power acousto-optical Q-switched 946 nm Nd:YAG laser

A diode-end-pumped high repetition rate, high peak power acousto-optical (AO) Q-switched 946 nm Nd:YAG laser was demonstrated in this paper. In our experiments, a 20 mm miniature acousto-optical Q-switch was employed in a 45 mm linear laser cavity for generating the short laser pulse. At a repetition rate of 10 kHz, a maximum average output power of 2.9 W was achieved with a pulse width of 24.4 ns, giving a peak power of 11.9 kW. To the best of our knowledge, this is the highest peak power 946 nm Nd:YAG laser at high repetition rate operation. Moreover, pulse train with good stability was also obtained at the repetition rate of 50 kHz. At an incident pump power of 22.3 W, up to an average output power of 3.5 W pulsed 946 nm laser was generated at 50 kHz with a pulse width of 69 ns, corresponding to an optical conversion efficiency of 15.7% and an average slope efficiency of 24.1%, respectively.     

Performance evaluation of ZnGeP2 optical parametric oscillator pumped by a Q-switched Tm,Ho:GdVO4 laser

A doubly resonant ZnGeP2 （ZGP） optical parametric oscillator （OPO） pumped by a novel Tm,Ho：GdVO4 laser was demonstrated. Cryogenic Tin（5 at.-%）, Ho（0.5 at.-%）：GdVO4 laser with high pulse repetition frequency （PRF） of 10 kHz at 2.05 μm was employed as pumping source of ZGP OPO. The 15-mm-long ZGP crystal, 55° cut for I-type phase-matching with low absorption coefficient less than 0.05 cm^-1 at 2 μm, was placed in a piano-piano cavity with resonator length of 30 mm. The ZGP OPO generated a total combined output power of 1.2 W at 3.75 and 4.52 μm under pumping power of 5.3 W, corresponding to slope efficiency of 40% from incident 2μm laser power to midinfrared （Mid-IR） output. A widely tunable range from 3.0 to 6.5 μm was achieved by changing the crystal angle only 3.5°.     

高功率腔内双共振2μm光参量振荡器特性研究

报道了一种稳定的高功率双共振2?μm 光参量振荡器（OPO）. 该OPO使用调Q的线偏振全固态Nd∶YAG激光器作为抽运源,利用双棒串接补偿热致双折射和双Q开关正交放置技术提高了抽运源的输出功率和光束质量,通过腔内抽运单块KTP晶体实现了稳定的高功率2?μm 激光输出. 在调Q频率为5?kHz时,得到了295 W的2?μm 激光输出. 研究了OPO输出功率同KTP晶体温度和声光Q调制频率的关系,并测量了在29W时2?μm激光的功率稳定性. 在1 h内该OPO的功率起伏小于1.4%. 关键词： 光参量振荡器 2?μm激光器 KTP晶体 双共振     

La_3Ga_5SiO_(14)电光调Q的Nd∶LiYF激光器研究

报道了以Nd∶LiYF(Nd∶LYF)为增益介质、用硅酸镓镧(La3Ga5SiO14,LGS)晶体进行电光调Q的非稳腔调Q激光器的脉冲特性。Nd∶LiYF的两端按σ偏振1.053μm光的布儒斯特角切割,不需另加起偏镜,实现了单一偏振光振荡。LGS晶体电光Q开关插入损耗小(2%),抗光伤阈值高(950MW/cm2),与DKDP相比,具有不潮解等优点。当抽运能量为120J、重复率3Hz时,单脉冲输出能量为275mJ,脉冲宽度为8ns,动静比为76%,输出能量不稳定度小于3%,偏振度大于99%,光束发散角为0.7mrad。文中还对本激光器偏振特性、非稳腔设计、LiYF导热性能和热透镜效应补偿进行了分析,对LGS电光调Q开关工作性能、工作方式以及存在的问题也进行了分析。     

被动调Q激光器输出特性的实验研究

被动调Q晶体Cr∶YAG对激光器的性能起着重要的作用。对Cr∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器进行了实验研究。着重研究了抽运功率、腔长、输出镜透过率以及初始透过率等因素对激光输出脉冲序列的重复率、脉冲宽度以及输出功率的影响。实验结果表明，抽运功率是影响重复率的最大因素，抽运功率的增大可以提高重复率，并减小脉冲宽度；它对腔长的影响效果刚好相反；存在一个可使输出功率最大的最佳输出镜透过率；不同的初始透过率对输出有一定的影响。分析表明被动调Q技术适用于DPL。