端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器

从双包层光纤激光器的速率方程出发，得到了光纤中泵浦光与激光的功率分布、输出功率与泵浦功率的关系、腔镜反射率及光纤长度对输出功率的影响。研究结果表明：输出激光功率与光纤长度及后腔镜反射率有很强的依赖关系，存在一个输出功率最大的最佳光纤长度。后腔镜反射率越大，输出激光功率越小；当光纤长度较短时，在输出端放置反射镜使泵浦光高反射，可以提高输出功率和效率。通过对端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器进行理论分析和实验研究，得到输出激光的中心波长为1088.3nm，斜率效率为33.7%，最大输出功率为1.75W。     

高功率1550 nm氧化限制型VCSEL设计与仿真

1 550 nm垂直腔面发射激光器具有良好的人眼安全性和透射性,但实现其高效率和高功率输出一直是难以解决的问题。以1 550 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器为研究目标,对不同结构、不同氧化孔径与输出特性关系进行仿真分析。随着氧化孔径增加,垂直腔面发射激光器芯片的激射波长发生红移现象,但氧化孔径从14μm继续增大时,激射波长几乎不红移。对两种不同氧化限制结构的芯片进行仿真,输出功率和转换效率对比结果表明单氧化层结构性能更好。在设计多结垂直腔面发射激光器时考虑有源区之间是否增加氧化层,最终发现两种氧化限制结构均在9μm孔径时具有较高的输出功率,单层结构100 mA时的输出功率约为177.55 mW,同时斜率效率也高达1.79 W/A,最大功率转换效率为10μm孔径时的37.7%,多层结构斜率效率更高达2.36 W/A。氧化限制型结构在多结垂直腔面发射激光器基础上进一步提升功率、效率等参数,可为高功率1 550 nm垂直腔面发射激光器的输出特性优化提供参考。     

强泵浦下掺Yb3+双包层光纤激光器输出特性数值分析和实验研究

对强泵浦下线形腔掺Yb3+双包层光纤激光器输出特性进行了理论和实验研究。通过数值模拟,分析了泵浦光及激光在光纤中的分布、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度及腔镜反射率对激光输出功率的影响。在实验中,利用D型掺Yb3+双包层光纤获得了输出功率10 6W的光纤激光输出,斜率效率达86%。测量了在不同输出耦合条件下的输出功率、阈值泵浦功率和斜率效率,理论分析与实验结果基本一致,为进一步提高光纤激光器功率提供了理论和实验依据。     

基于光纤光栅谐振腔的掺镱全光纤激光器设计(英文)

采用数值分析方法分析了光纤长度、后腔镜反射率等因素对激光器输出阈值泵浦功率、输出功率的影响,为全光纤激光器的优化设计提供了理论基础.在设计过程中采用光纤光栅作为光纤激光器的反馈与选频腔镜,通过锥度光纤实现了泵浦模块与掺镱双包层光纤之间的低损耗连接以及高效率的泵浦激光功率传输,成功研制了具备稳定窄化线宽激光输出的掺镱全光纤激光器.实验得到了波长峰值在1 082 .50 nm,谱线宽度0 .113 nm,最大输出功率8 .5 W,泵浦阈值功率0 .8 W,斜率效率为70 .8 %的稳定激光输出.     

两光子晶体光纤激光器相干锁定的实验研究

利用自成像腔技术进行光子晶体光纤(PCF)激光器光束相干合成的实验研究,实现了两光子晶体光纤激光器的相位锁定.在不使用滤波器的情况下,实验仍能观测到清晰的下涉图样,且在高功率输出状态以及环境噪声情况下干涉图样仍可保持稳定,表明具有单模大模场特性的光子晶体光纤在实现光束相干合成方面比传统的双包层光纤(DCF)有明显的优越性.实验还表明耦合输出镜的反射率对相干输出功率有一定影响,当反射镜的反射率分别为5%,10%和15%时,两台激光器相干输出斜率效率分别为63.8%,61.6%和60.2%.在抽运功率为150 W和耦合输出镜的反射率为5%时,获得95.8 W的最大相干功率输出,相干功率合成效率为90.2%.实验中无任何热光效应产生,有望利用该方法获得更高的相干输出功率.     

Yb∶Y_2O_3陶瓷薄片激光器获得10.5 W连续激光输出

室温下采用中心波长约970 nm准直输出的大功率激光二极管模块作为抽运源,端面抽运双程吸收的腔型结构,抽运原子数分数为8%的Yb:Y2O3多晶透明陶瓷片获得连续激光输出。抽运阈值功率为7 W,当抽运功率达到35 W时,获得优化连续激光输出功率为10.5 W,光光转换效率为30%,斜率效率为37.5%。激光输出功率随抽运功率基本呈线性增长。采用更高功率抽运源、优化谐振腔结构和减小热效应的影响,Yb∶Y2O3陶瓷激光器的输出功率和效率将会得到进一步提高。     

全光纤结构高功率主振荡功率放大型单频光纤激光器

研制了一台全光纤结构主振荡功率放大型掺镱单频光纤激光器。该光纤激光器包括种子激光器和级联放大器两部分。种子激光器是自行搭建的环形腔结构的单频窄线宽光纤激光器。在976 nm半导体激光器泵浦下,能够输出线宽为10 MHz量级、波长为1 079.88 nm的单频光,激光功率为10.02 W,光-光转化效率为58.9%,斜率效率为65.3%。     

高功率1060 nm锥形激光器

为提高1060 nm锥形激光器的输出性能，对1060 nm锥形激光器的脊形波导区和锥形增益区长度进行了优化。当保持总腔长3 mm不变时，设置脊形波导区长度为500,750,1000μm。在输出功率为2 W时，对三种情况所需的输入电流、功率-电流曲线斜率效率、电光转换效率、输出光谱及远场特性进行了对比。研究结果表明，当脊形波导区长度为750μm,锥形增益区长度为2250μm时，1060 nm锥形激光器的输出性能最优。当输出功率为2 W时，所需输入电流为3.95 A,斜率效率为0.61 W/A,转换效率为33.9%,光谱宽度(半峰全宽)为0.3 nm,远场近似高斯分布且95%能量处的水平发散角约为14°。     

Yb:Y2O3陶瓷薄片激光器获得10.5 W连续激光输出

室温下采用中心波长约970 nm准直输出的大功率激光二极管模块作为抽运源,端面抽运双程吸收的腔型结构,抽运原子数分数为8%的Yb:Y2O3多晶透明陶瓷片获得连续激光输出.抽运阈值功率为7 W,当抽运功率达到35 W时,获得优化连续激光输出功率为10.5 W,光光转换效率为30%,斜率效率为37.5%.激光输出功率随抽运功率基本呈线性增长.采用更高功率抽运源、优化谐振腔结构和减小热效应的影响,Yb:Y2O3陶瓷激光器的输出功率和效率将会得到进一步提高.     

808 nm高占空比大功率半导体激光器阵列

 采用渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构,通过降低非辐射复合、有源层载流子泄露、散射和吸收损耗来提高出射效率和降低激光阈值电流,从而提高半导体激光器阵列的输出功率;同时使P面具有更高的粒子掺杂数密度,优化N面合金条件,降低半导体激光器的串联电阻,降低焦耳热,提高了半导体激光器阵列的转换效率。利用金属有机化学气相淀积技术生长GaInAsP/InGaP/AlGaAs渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构激光器材料,利用该材料制成半导体激光线阵列在20%高占空比的输入电流下,半导体激光器的输出峰值功率达到189.64 W(180 A),斜率效率为1.1 W/A,中心波长为805.0 nm,阈值电流为7.6 A,电光转换效率最高可达55.4%;在1%占空比的输入电流下,阵列的输出峰值功率可达324.9 W(300 A),斜率效率为1.11 W/A,阈值电流为7.8 A,电光转化效率最高达55.6%,中心波长为804.5 nm。     

辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤激光器实验研究

铒镱共掺光纤激光器的功率提高主要受热效应和镱波段放大的自发辐射的限制。为了提高铒镱共掺光纤激光器的输出功率,设计了液冷散热结构并采用辅腔泵浦法进行实验研究。结果表明,采用2.1 m长的大模面积铒镱共掺双包层光纤时,在47.5 W的泵浦功率下得到了波长为1 548.9 nm、最高功率为21.6 W的输出,综合泵浦转化效率为45.7%;辅助腔中镱波段振荡建立前后的斜率效率分别为48.4%和56.2%。     

Ti∶S激光器外腔选频产生820 nm带激光研究

首次报道了用Ti∶ S激光器及Tm-Ho共掺石英光纤等构成复合腔,通过外腔选频产生波长为820 nm波段高性能单模激光的实验研究,复合腔Ti∶ S激光器的光-光转换效率达15.7%,斜率效率可达17.3%.研究了输出激光功率、输出光谱随泵浦功率、激活光纤长度的变化关系,并对相应结果进行了分析.     

Ti:S激光器外腔选频产生820 nm带激光研究

首次报道了用Ti：S激光器及Tm-Ho共掺石英光纤等构成复合腔，通过外腔选频产生波长为820nm波段高性能单模激光的实验研究，复合腔Ti：S激光器的光-光转换效率达15．7％，斜率效率可达17．3％。研究了输出激光功率、输出光谱随泵浦功率、激活光纤长度的变化关系，并对相应结果进行了分析。     

1137 nm长波掺镱光纤激光器的出光实验

分别使用976 nm半导体激光器和1040 nm光纤激光器作为泵浦源,实现了1137 nm长波光纤激光器的出光,输出功率均超过百mW。激光器采用相同的线性腔结构,高反光栅和低反光栅的反射率分别为99.6%和39.7%,增益介质是一段8 m长的掺镱光纤,纤芯直径5 m。当976 nm半导体泵浦功率为912 mW时,1137 nm激光输出功率为182 mW,对应的斜率效率为28.5%;当1040 nm激光功率为1.59 W时,输出的1137 nm激光功率为278 mW,斜率效率约为25%。在此基础上对两种泵浦方式进行了对比分析。     

高效率599 nm Ba(NO3)2外腔喇曼激光器

橘黄色波段固体激光器在基于荧光探测的生物医学诊断和显示等众多方面有着广泛的实际应用. 报道了利用532 nm的Nd∶YAG倍频激光抽运外置喇曼腔内的硝酸钡晶体,获得高效率的599 nm橘黄色喇曼激光的实验结果.对外置喇曼腔实验装置和运转参量进行了优化,喇曼振荡腔由对二阶斯托克斯光有最优化反射率的腔镜构成,对实验中所得到的二阶斯托克斯喇曼激光脉宽压缩及出现双尖峰的现象进行了分析.当抽运光功率达到4.1 W时,获得二阶斯托克斯喇曼激光功率为710 mW,输出光中心波长为599.38 nm,半峰全宽（FWHM）为1.1 nm,激光器最大光光转换效率为17.5%,斜率效率为24.8%.     

LD泵浦的高效掺钕钒酸钇(Nd3+:YVO4)激光器

本文报道了LD泵浦掺钕钒酸钇(Nd³⁺:YVO₄)激光器的实验结果.采用普通平一平腔结构,在10.6W泵浦功率时,得到4.95W激光输出,相应的斜率效率为53.8%;在另外一种情况下,得到了高达55.68%的斜率效率.并对实验结果进行了分析。     

905 nm多有源区半导体激光器芯片结构优化设计

905 nm多有源区激光器主要用作车载激光雷达的信号源。为了进一步降低激光器的阈值电流、提高斜率效率,对激光器芯片结构进行优化。在非对称大光腔波导外延结构的三有源区激光器中引入隔离沟道结构,通过控制隔离沟道的刻蚀深度和间距来抑制电流的横向扩散效应,提升器件性能。所制备的腔长为1 mm、电极宽度为110μm、沟道刻蚀深度为7.0μm,间距为125μm的三有源区器件,能够将阈值电流降低到0.64 A,得到3.58 W/A的斜率效率,并在0.1%电流脉冲占空比的工作条件下获得134 W的峰值功率。     

4.3μm级联振荡Dy···PbGa2S4高功率中红外激光的理论研究

数值模拟了基于级联振荡产生4.3μm高功率连续激光的Dy···PGS激光器。模拟了级联振荡Dy···PGS激光器实现稳定连续输出的全过程,计算给出了激光功率和粒子数密度在谐振腔内的空间分布,分析了泵浦光功率、晶体长度和输出镜反射率对4.3μm激光输出的影响。计算结果表明：级联振荡能有效去除Dy···PGS晶体的自终止效应,获得高功率、高效率的4.3μm激光输出;当1.7μm泵浦光功率为10 W时,4.3μm激光的输出功率可达2.535W,斜率效率为29%;晶体最佳长度区间为12～24mm,闲频光输出镜反射率越高越好,信号光输出镜反射率最佳区间为0.8～0.9。     

高效连续波钛宝石激光器的优化设计及实验研究

运用ABCD律及自再现条件对钛宝石线性腔的折叠角进行了优化,从而大大提高了钛宝石晶体中光束束腰的耦合效率同时实验上对连续钛宝石激光器进行了研究,采用20mm长的钛宝石晶体和10%输出耦合镜,并运用优化后的折叠角,最终用全线氩离子激光器泵浦的连续波钛宝石激光器的斜率效率高达34.2%,在泵浦功率为7.7W下,连续钛宝石激光器输出功率达1.89W.     

水平腔面发射半导体激光器研究进展

近年来,水平腔面发射半导体激光器具有高功率、高光束质量及易封装集成等优良性能,已成为激光器领域的研究热点。本文详细阐述了几种水平腔面发射半导体激光器的结构设计、工作原理以及激光输出特性,并对该激光器国内外最新研究进展与发展现状进行了总结和论述。在此基础上,对该激光器的研究方向和发展趋势进行了分析与展望。目前,水平腔面发射半导体激光器的激光输出功率可达瓦级,美国Alfalight公司引入曲线形光栅的单一发射器输出功率可达73 W。随着应用领域的不断拓展,中远红外波段水平腔面发射激光器将成为未来的研究焦点。