基于ZnGeP2光参量振荡器的长波红外双波段调谐实验研究

文中报道了一种基于ZnGeP₂ (ZGP) 的纳秒宽调谐长波红外光参量振荡器(optical parametric oscillation, OPO)。采用重复频率50 Hz、脉冲宽度小于10 ns的1064 nm基频光泵浦基于Ⅱ类相位匹配KTP的光参量振荡器产生2.1 μm激光,进而泵浦基于Ⅰ类相位匹配的ZGP光参量振荡器产生7~11 μm长波红外输出。通过对ZGP的角度调谐获得了2.815~2.963 μm连续可调谐信号光,对应闲频光波长连续可调谐范围为7.82~9.08 μm。通过泵浦波长调谐的方式,当采用2107.13~2153.95 nm范围内的激光泵浦ZGP-OPO,获得了信号光波长范围为2.624~2.662 μm和2.745~2.956 μm的连续可调谐输出,对应闲频光范围为7.94~9.07 μm和10.20~10.82 μm。闲频光波长为8.03 μm、能量为0.8 mJ时,ZGP-OPO的泵浦光至闲频光转换效率9.4%。     

定向红外对抗系统中的激光器技术

便携式防空系统（MANPADs）、各类红外制导导弹等红外热寻的武器是民用、军用飞机重要的威胁。随着红外成像探测器被广泛用于热寻的制导武器,传统的红外干扰机、曳光弹难以形成有效对抗,以红外波段激光作为光源的红外定向对抗（DIRCM）系统是目前对抗热寻的武器的有效手段。文中回顾了目前有代表性的红外定向对抗系统,分析阐述用于红外定向对抗系统中的激光器关键技术,给出红外成像探器致眩区域计算方法,并讨论展望红外对抗激光器技术的发展趋势。     

Zig-Zag板条泵浦的2.12μm激光器

 为了实现窄脉宽、高峰值功率2.12 μm激光的稳定输出,设计了基于侧面泵浦Zig-Zag 板条产生1.06 μm基频光,进而泵浦KTP晶体通过II类相位匹配产生2.12 μm激光的光参量振荡实验。对外腔及内腔进行了实验研究,分别获得了1.53%和2.86%的电光转换效率。在20 Hz频率下内腔2.12 μm输出能量达到70 mJ以上,脉宽7 ns~9 ns。其中内腔实验中能量输出稳定度接近8%。     

光纤激光泵浦周期极化晶体双波段激光器

针对激光定向干扰系统要求对抗1 m ~3 m和3 m ~5 m 2种类型探测器,需要输出相应2种波段激光,通过高重频调Q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06 m光纤激光输出,外置起偏器获得2束激光输出,分别为泵浦周期极化钽酸锂和周期极化铌酸锂晶体,实现高功率1 m ~3 m 和3 m ~5 m激光输出。在电源输入电流60 A,调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率7.5 W的2 m激光和4.2 W的3.9 m激光,频率转换效率为39.5%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率1 m ~3 m和3 m ~5 m双波段激光输出。     

Raman and mid-infrared spectroscopic study of geometrically frustrated hydroxyl cobalt halides at room temperature

Mid-infrared absorption and Raman spectra of the geometrically frustrated material series,hydroxyl cobalt halides β-Co 2 (OH) 3 Cl and β-Co 2 (OH) 3 Br,are first,to the best of our knowledge,measured at room temperature,to study the corresponding relationship between their vibrational spectral properties and crystal microstructures.Through the comparative analysis of the four spectra we have categorically assigned the OH-related vibration modes of hydroxyl groups in the trimeric hydrogen bond environment (Co 3 ≡OH) 3… Cl/Br,and tentatively suggested vibration modes of O-Co-O,Co-O and Cl/Br-Co-Cl/Br units.These results can also become the basis for analysing their low-temperature spectral properties,which can help to understand the underlying physics of their exotic geometric frustration phenomena around phase transition temperatures.     

基于MgO: PPLN的高重频、高峰值功率中红外光参量振荡器

报道了一种基于周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体(MgO: PPLN)的高峰值功率、纳秒宽调谐中红外光参量振荡器(Optical parametric oscillation, OPO)。采用重复频率30~50 kHz、脉冲宽度小于4 ns的高光束质量1064 nm基频光泵浦基于极化周期为29 μm MgO: PPLN的OPO,当MgO: PPLN温度为80 ℃时获得30 kHz、脉宽1.19 ns、峰值功率48.45 kW的3.93 μm激光输出。在MgO: PPLN 温度区间为50~200 ℃时,中红外调谐输出波长为3.77~3.96 μm。根据实验结果分析讨论了不同重复频率下转换效率的特点、温度调谐特性与理论分析的一致性。     

光纤激光器泵浦光参量振荡器

为了获得小体积高功率3~5μm中红外激光输出,通过高重复频率驱动调Q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06μm光纤激光输出,外置起偏器获得两束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现两束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体PPLN进行频率变换,实现高功率3~5μm中红外激光输出。在电源输入电流60 A,调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率6.2W的3.8μm中红外激光,1.06μm到3.8μm转化效率为16%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率3.8μm中红外激光输出。     

磁几何阻挫材料羟基氯化钴的中红外光谱特征

使用3种光谱仪测量了磁几何阻挫材料羟基氯化钴Co₂(OH)₃Cl的中红外(4000—400 cm^-1)吸收光谱,筛选出确信为Co₂(OH)₃Cl的本征吸收峰数据,结合已知的晶体结构参数,指认了官能团和指纹区相应谱峰的来源.在指认中着重探讨了羟基伸缩振动基频模vOH的具体实验数据,根据固体中氢键的特点,以Co₃—O平均距离为基准,推算了本样品 关键词： 红外光谱 几何阻挫 羟基氯化钴 三聚氢键     

基于传导冷却端面泵浦板条和正交Porro棱镜谐振腔的宽温区工作激光器

本文报道了一种基于传导冷却端面泵浦板条（CCEPS）结合正交Porro棱镜谐振腔,采用中心波长为805.8 nm(60℃时)、半峰全宽为6.8 nm的泵浦源,可实现在15～70℃宽温度区间工作的激光器。实验上获得了脉冲能量为49.82 mJ、脉冲宽度为8.11 ns、重复频率为20 Hz的脉冲激光输出,光斑直径为2.12 mm,发散角小于2 mrad,峰值功率达到6.14 MW,输出能量不稳定度在-1.5%～+1.5%以内。实验测得的激光器输出能量随温度的变化曲线与理论计算得到的板条对泵浦光的吸收效率随温度的变化趋势具有较好的一致性。将该模型进一步优化,设置宽光谱泵浦源的中心波长为806 nm(25℃时),激光器的温度不敏感区间较本实验测试温度区间拓宽了将近一倍。     

受激布里渊散射相位共轭镜在高功率纳秒激光器中的应用进展

受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)是一种光学三阶非线性效应,其反射光具有相位共轭特性,在振幅、相位、偏振方面与入射光呈现时间反演关系,并保持与入射光相同的波前。在主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA）结构的纳秒激光器中,激光放大器中的热效应及光路中大量的光学元件使传输光束存在严重的波前畸变,在恶化光束质量的同时也限制了功率进一步提升的可能性。在此类激光器中使用基于受激布里渊散射的相位共轭镜(Stimulated Brillouin Scattering Phase Conjugate Mirror, SBS-PCM),使光束往返通过引入严重波前畸变的激光放大器能够实时补偿畸变,从而优化激光器的输出光束质量,并有利于功率的进一步提升,进而促进纳秒激光器向着兼顾高功率和高光束质量的方向发展,因此在高功率纳秒激光器中得到广泛应用。文中首先从理论方面简要介绍了SBS-PCM的基本原理及其相位共轭特性,其次对比了不同SBS-PCM介质的特点及适用范围,概述了国内外机构对SBS-PCM的研究进展及高功率纳秒激光器中SBS-PCM的典型应用情况及发展历程,并最终对SBS-PCM发展趋势进行了展望。