高效率中红外可调谐激光器

中红外波段光在大气环境监测、医学、特殊环境远距离监控以及光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值。产生中红外激光主要有以下技术途径：气体激光器、化学激光器、二极管激光器、稀土掺杂固体激光器、光纤激光器和光参量振荡器（OPO）等。基于OPO技术的可调谐中红外固体激光器由于其具有波长调谐范围宽（2～12μm）、转换效率高、结构紧凑、重量轻、维护简单等特点。     

1μm波段宽带可调谐锁模光纤激光器

报道了一种工作于1μm波段、正常色散区、基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动锁模光纤激光器。激光器以高掺杂Yb光纤为增益物质,结合可调谐滤波器,形成环形腔结构。采用976nm半导体激光器抽运,当抽运功率大于16dBm时,激光器可实现1033～1069nm波长范围内重复频率为25.4MHz的宽带可调谐输出,性能稳定,在调谐范围内均可观测到非常规则的矩形输出光谱。在固定抽运功率下,对调谐范围内输出功率、光谱带宽、时域脉宽进行了实验测量和分析。在波长为1064nm时,用单通道光栅对将谱宽为1.745nm、时域脉宽为34.85ps的脉冲压缩至15.45ps。     

2μm波段双波长间隔可调谐光纤激光器

提出并实验研究了一种2μm波段全光纤间隔可调双波长光纤激光器.该激光器采用传统的环形腔设计,以最大输出功率33dBm的1 565nm光纤激光器为泵浦源,4m单模掺铥光纤为增益介质,腔内为嵌入多模干涉滤波器的Sagnac环的复合滤波结构.该复合滤波器可实现间隔可调谐,高边模抑制比的双波长激光信号输出.通过泵浦功率的控制和对复合滤波器中偏振控制器的调节,实现双波长3nm到80nm间隔可调的激光输出,边模抑制比为60dB,线宽为0.2nm,功率稳定度为±1.5dB/h,双峰能量差小于4dB.     

1.2-2.5μm可调谐红外声光滤光器

本文介绍以ＴｅＯ２作为声光互作用介质的可调谐声光滤光器,我们举调谐波长为１．２－２．５μｍ红外滤光器为例,介绍了滤光器的设计参数。１．２－２．５μｍ滤光器的调谐曲线,光谱分辨率,以及利用该滤光器研制的红外声光光谱仪对某一种塑料中的两种分子的红外吸收光谱的分辨能力。     

高功率2μm波长可调谐超短脉冲光纤激光器

高功率2 μm波长可调谐的超短脉冲激光具有峰值功率高、脉冲宽度窄、波长可调谐等优势,在医疗手术、大气通信、光电对抗等领域具有广泛的应用。利用高峰值功率的掺铒光纤放大器泵浦高非线性光纤,在全光纤化结构中获得了1895～2165 nm可调谐的拉曼孤子输出。采用啁啾脉冲放大技术对拉曼孤子的脉冲能量进行提升,放大后拉曼孤子的单脉冲能量为1.56 μJ,平均功率达到50.6 W,脉冲宽度为83 ps。经过光栅对压缩后,脉冲宽度降低至1.23 ps,平均功率为22 W,峰值功率达到0.55 MW。放大后的脉冲仍具有波长调谐的能力,当输出功率为5 W和50.6 W时,脉冲的波长调谐范围分别为38 nm和8 nm。     

1.55μm MOEMS可调谐光滤波器调谐性能模拟

建立了等效单层梁模型和一维集总模型,用经典力学理论和传输矩阵方法模拟了多层材料构成且具有四臂固支梁结构的1.55 μm Si基MOEMS (Micro-Opto-Electro-Mechanical-Systems)可调谐滤波器的调谐特性.模拟调谐系数与实验结果吻合较好.     

高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器研究

研究了一种高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器，在抽运半导体激光为915nm、功率为1W的条件下，掺镱双包层光纤激光器的最大输出功率为440mW，输出斜效率约为80％。输出光束的M^2因子为：x方向1．06，y方向1．04。用一光栅作为输出耦合，输出波长可在1070nm-1150nm的范围内调谐。     

高峰值功率中红外2.8μm脉冲光纤激光器

采用中心波长为975nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN,并在谐振腔内插入主动调Q元件,获得了工作频率为1~10kHz的2.8μm激光主动调Q脉冲输出.在工作频率为10kHz条件下,获得了最大单脉冲能量为134.5μJ、脉宽为127.3ns、峰值功率为1.1kW的脉冲输出.     

横向抽运产生高效率的可调谐Ce：LICAF激光器

横向抽运产生高效率的可调谐Ｃｅ：ＬＩＣＡＦ激光器一种增益开关Ｃｅ３＋：ＬＩＣＡＦ激光器在２８８ｎｍ产生了高达１０ｍＪ的输出。Ｎａｖａｌ研究实验室的科学家们横向抽运了Ｌｉｓｎｔｎｉｎｇ光学公司的一块８Ｘ８Ｘ３０ｍｍ布儒斯涅切割晶体，由千信频Ｎｄ：ＹＡＧ...     

中红外2.8μm光纤激光器机械调Q工作特性

采用中心波长为975 nm半导体激光器(LD)抽运高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN,并在谐振腔内插入机械斩波器,获得了2.8 μm激光机械调Q输出。研究了激光器在不同抽运功率,不同工作频率条件下的输出特性,分析了脉冲分裂的原因。通过控制适当抽运功率,激光器工作在3.5 kHz条件下,获得了最大单脉冲能量84.5 m J,脉宽250.3 ns,峰值功率超过300 W的脉冲输出。     

中红外波长可调谐激光器及其在葡萄糖检测中的应用

提出一种激光器发射波长和功率控制与稳定的方法,研制出波长范围在9.19~9.77 μm,可应用于葡萄糖检测的中红外波长可调谐CO₂激光器,发射光谱半波宽度为4 cm-1,光谱分辨率达到2.7×104,最高功率为800 mW,功率波动性＜0.8%。根据葡萄糖在中红外指纹谱波段的吸收特性,选择激光器发射光谱9R和9P带的1 081,1 076,1 051,1 041和1 037 cm-1作为测量波长,利用ATR传感器测量了PBS溶液中葡萄糖浓度。结果表明五个测量波长下的吸收度与葡萄糖浓度呈现良好的线性关系(R2＞0.99,SD＜0.000 4,P＜0.000 1),且该波长可调谐激光光谱测量系统的灵敏度是传统FTIR光谱仪的4倍左右。     

2 μm波段宽带可调谐全光纤激光器

设计并实验研究了一种采用Fabry-Perot (F-P)光纤滤波器的2 μm波段宽带可调谐全光纤环形激光器,经过放大的1 550 nm半导体激光泵浦单模铥-钬共掺光纤(THDF)获得2 μm波段宽带增益。实验结果表明,该结构在2 μm波段获得了195 nm调谐范围的激光输出,线宽0.05 nm,边模抑制比66.98 dB。整个结构采用铥-钬共掺光纤放大结构,可使输出功率达到瓦级。     

连续可调谐1.52μmHe-Ne横向塞曼稳频激光器

研制成横向磁场中全内腔单模1.52μmHe—Ne激光器.提出了一种在锁定情况下,激光频率沿最佳S曲线连续调谐的方法.采用这种方法,激光频率在较宽范围内调谐,均达到较高频率稳定性.适于作单模光纤通讯的相干光源.     

基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器

设计了一种基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器,该激光器以Littrow结构为基础,采用中心波长分别为4.0μm和4.6μm的两个量子级联增益芯片提供光增益,通过4.2μm低通高反分束片合束后,将增益光入射到300 lines/mm的闪耀光栅形成光反馈,两个量子级联增益芯片通过交替互补的工作方式实现了3～5μm的超宽谱调谐。在25℃温控和303 mA注入电流下,该激光器在34.54°～46.50°的闪耀光栅旋转角度下工作,波长调谐范围为3779～4836 nm（包括179 nm波长调谐空白区间）,最大输出光功率为14.12 mW,边模抑制比为20 dB。该激光器具有结构紧凑、调谐范围超宽的优点,可为研制便携式模块化的中红外激光器提供参考。     

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。     

2.1 μm可调谐多波长掺钬光纤激光器

为了实现2.1 μm波段光纤激光器输出多波长激光，设计了一种基于光纤Sagnac干涉仪的可调谐多波长掺钬光纤激光器。采用1.9 μm波段掺铥光纤激光器泵浦一段长3 m的掺钬石英光纤，获得2.1 μm波段的光放大；环形腔中，由保偏光纤和偏振控制器构成的光纤Sagnac干涉仪，实现2.1 μm波段周期滤波，获得了2.1 μm波段多波长激光，输出功率1 mW~15 mW可调谐，最多可观测到6个波长的激光输出。通过调节环形腔内偏振控制器，能够实现2.1 μm波段1~6个波长的调谐。     

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。     

采用4.8μm中红外量子级联激光器的痕量一氧化碳气体检测仪

一氧化碳是一种无色、无味、有毒、易燃的危险气体,且低浓度的该气体可以使人中毒、窒息、危及生命。因此研制一种能够检测一氧化碳气体浓度的检测仪意义重大,尤其在环境复杂(湿度和粉尘浓度都很大)的矿井下。本文所述的是一种紧凑型检测仪器,其能够灵敏、快速、连续地监测环境空气中痕量一氧化碳气体浓度。该仪器采用激发波长为4.8μm的中红外量子级联激光器(QCL)和红外碲镉汞探测器的最新半导体技术,结合中红外光程长度为76m的多次反射herriott吸收气室,可以在4s的采样时间内实现40nmol·mol-1气体检测灵敏度。同时,该仪器利用差分吸收光谱检测原理,设计了双光路双通道空间光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性,有效地提高了仪器浓度检测下限。实验表明,该仪器通过所集成的气体浓度反演算法,能够在无需校准的情况下,可以用于环境监测中的实地痕量气体测量,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的QCL来测量其他气体。     

差频激光器产生宽调谐中红外输出

差频激光器产生宽调谐中红外输出ＣＲＥＯＬ的研究人员在１．３μｍ对二极管泵浦内腔差频激光器的输出波长进行了调谐。ＣＲＥＯＬ的Ｄ．Ｊ．Ｄｉｘｏｎ报导了室温下ＣＷ光源的输出可从３．１μｍ调到４．４μｍ。该光谱区对很多光谱学应用是很重要的，过去只有铅盐二极管...     

全光纤化2.8μm中红外被动调Q激光器数值分析

提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy³⁺)的2.8μm波段的吸收截面与铒离子(Er³⁺)发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8μm掺铒氟化物光纤激光器全光纤结构的被动调Q脉冲运转;通过在可饱和吸收体两端引入中心波长为3.1μm的光纤光栅,解决Dy³⁺上能级寿命较长所导致的高泵浦功率下Dy³⁺吸收饱和、进而导致被动调Q失效的问题。基于该结构建立了2.8μm被动调Q掺铒光纤激光器的速率方程模型,计算了可饱和吸收体的参数及其两端的谐振腔反馈条件对2.8μm激光器的脉冲运转功率和时间特性的影响。计算结果表明,通过在可饱和吸收体两端引入光纤光栅可以加快可饱和吸收体的恢复过程,使激光器能够在高泵浦功率下保持调Q脉冲运转。