大口径高性能激光钕玻璃研究进展

 在概述国内外高功率激光钕玻璃的发展及其主要性质的基础上,重点论述了上海光学精密机械研究所在大口径N31高功率激光钕玻璃半连续熔炼工艺、连续熔炼工艺、包边工艺等方面的研究进展。报道了半连续熔炼工艺制备的不同Nd₂O₃浓度N31钕玻璃的光吸收损耗和荧光寿命及小信号增益系数,并给出了这些钕玻璃坯片小信号增益系数的波动范围。通过对半连续熔炼和连续熔炼工艺制备的N31激光钕玻璃主要性能的比较,证明连续熔炼工艺制备的N31钕玻璃的主要性能指标与半连续熔炼的性能相当。对于400 mm大口径N31钕玻璃坯片的包边进行了模拟考核,结果表明,采用现有包边工艺的钕玻璃可以承受1 000次高功率氙灯辐射。     

稀土掺杂光功能玻璃及器件应用（特邀）

稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。由于稀土离子的独特性能,使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件,均在高功率激光系统发挥着重要作用。掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃,具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均匀制备特性,分别是1 um和1.5 um人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料;光致热折变玻璃及体光栅器件,可实现波长选择和模式选择功能,具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点,是高功率激光系统中重要的、多功能元器件。文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光玻璃,掺铒磷酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展。     

大尺寸连熔N31型掺钕磷酸盐激光玻璃的性能研究

报道了磷酸盐激光钕玻璃的连续熔炼线,以及采用连续熔炼工艺获得的400 mm口径N31钕玻璃的主要性能。连熔所制备的N31-35钕玻璃的掺杂离子浓度为3.47(±0.02)×1020cm-3;1053 nm处的折射率为1.5336±0.0005;400 nm处的吸收系数平均值为0.098 cm-1;1053 nm处的激光波长损耗为0.13~0.15%cm-1;3000 cm-1处的吸收系数平均值为0.83 cm-1。400 mm口径连熔N31钕玻璃的透射波前畸变在633 nm处小于λ/3波长。采用1053 nm、脉冲为3 ns激光作用下连熔钕玻璃的体破坏阈值大于40 J/cm2。结果表明,在N31钕玻璃的连续熔炼工艺中,除铂金和除水都取得了很好的效果。     

钕离子浓度对受激发射截面的影响

 通过对N31型磷酸盐激光钕玻璃的6种钕离子浓度进行实验，采用Judd－Ofelt模型对样品进行分析，发现随着钕离子浓度的增加，受激发射截面逐渐减小。因此在激光系统设计中，应充分考虑钕离子浓度的影响。选择浓度合适的钕玻璃作为工作物质，可使激光系统性能达到最优。     

激光钕玻璃包边残余应力实验研究

为减少放大自发辐射和抑制寄生震荡,需在激光钕玻璃片侧面粘接一层吸收介质包边玻璃,其中,包边残余应力是粘接的一个重要参数。详细描述了激光钕玻璃与包边玻璃在包边粘接过程中粘接界面附近残余应力的来源,实验讨论分析了精密退火、加工、包边粘接等对界面附近残余应力的影响。结果表明,退火过程中的边缘应力对粘接界面附近残余应力影响比较大,且包边面加工面型匹配越差,则界面附近残余应力越大,而低收缩率和低模量的粘接胶对界面附近的残余应力影响较小。     

基于自研高掺Yb大模场磷酸盐光纤的脉冲激光放大

<正>大能量、高峰值功率超短脉冲激光在远距离激光雷达、地震探测、主动照明等领域中具有重要的应用价值。主振荡脉冲放大（MOPA）是超短脉冲激光的主要运行方式，其中有源增益光纤是关键核心部件。目前，传统有源石英光纤存在稀土离子溶解度有限、难以保证低数值孔径（NA）纤芯制备的均匀性等问题，导致其使用长度较长（数m），纤芯直径通常小于40μm，具有较低的非线性阈值，进而限制了其输出的脉冲能量。相比之下，多组分氧化物玻璃具有稀土掺杂浓度高、光学均匀性好等优势，能够获得模场面积大、吸收系数高的大模场增益光纤，