内腔式KTP OPO输出2.7μm激光实验研究

提出了一种用2.7 μm激光Ⅱ类匹配方式泵浦ZnGeP2(ZGP)OPO输出红外激光的新方案,该方案与传统方法相比具有更多优点.实验研究了内腔式KTP OPO输入2.7μm激光,最大输出能量约为2mJ,总的电光效率为0.01%,斜效率为0.03%,能量稳定度为±7%.测量了泵浦光与信号光的和频光的波长及时间波形,由此也...     

Tm脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器

介绍了Tm:YAP脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器.首先介绍了Tm脉冲激光器,由实验分析,对YAP固体激光器腔型结构进行优化,确定了适合泵浦ZGPOPO的YAP激光器腔型,得到较理想的2 μm脉冲激光输出.中红外固体激光器由优化后的Tm:YAP激光器泵浦ZGP光学参量振荡器(OPO)组成,最终得到输出功率达瓦级以上的3...     

4.5 W中红外3.1 μm光纤气体激光器

在突破了高功率泵浦激光高效稳定耦合关键技术的基础上,利用～30 W的窄线宽1.5μm光纤激光放大器泵浦一段～8m长、充有300Pa乙炔的空芯光纤,实现了4.5 W的3.1μm波段中红外激光输出,这是目前中红外光纤气体激光器的最高输出功率,对应的光光转换效率(相对于泵浦源功率)约为14%。实验结果表明,光纤气体激光器具备输出高功率中红外激光的潜力。     

利用双光学参量振荡器结构输出4.3μm激光方案

鉴于中红外激光的重要应用价值,提出了分别用2.1 μm和2.7 μm激光泵浦ZnGeO2(ZGP)光学参数振荡器(OPO),采用不同相位匹配方式输出4.3 μm的激光方案,计算并比较了匹配角、走离角、有效非线性系数、泵浦光的允许线宽、允许发散角、参量输出光的线宽以及ZGP对泵浦光的吸收系数等,确定最佳方案为利用1.06...     

基于BaGa4Se7晶体的中红外辐射源稳定性实验研究

在实际应用中,光源的输出能量稳定性影响着光源在各种应用中的可靠性和性能,如激光治疗、光谱分析、光电对抗以及光成像等领域。本文首先对光学参量振荡器(OPO)系统从激光泵浦源、谐振腔结构和非线性晶体三个方面对输出能量稳定性进行分析。实验方面,使用BaGa4Se7(BGSe)晶体搭建脉冲激光泵浦的3～8μm中红外OPO辐射源,从激光泵浦源和OPO系统两部分对输出能量波动性进行了详细的测量和分析。当输入泵浦能量为30mJ,正入射输出4.5μm波长时,平均能量为2.151mJ,标准差为5649 μJ,计算RMS波动为262。根据分析得出,随着激光增益的提高和腔损耗的减小,输出脉冲的波动减小。该研究为不同应用场景下BGSe晶体的红外辐射源的工作参数的选择提供了有益的指导。     

双端泵Nd:YVO4固体激光器泵浦的高功率光参量振荡器

报道了基于双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器泵浦的基于周期性畴极化反转氧化镁掺杂铌酸锂晶体(PPMgLN)的光参量振荡器(OPO)。双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器采用激光二极管作为双端泵浦源,在25 kHz重频下获得了平均功率为23.5 W的1064 nm近基模线偏振激光输出。使用该激光器泵浦一个基于PPMgLN的OPO,获得了平均功率为3.54 W的3.83μm中红外激光输出。OPO的斜率效率为65.2%,其中,从1.064μm到3.83μm的斜率效率为18.1%。该系统结构十分紧凑、成本低、实用性强,在4 h内的稳定度小于4%,具有较高的应用价值。     

中红外宽调谐连续Nd∶YVO4/PPMgLN光学参量振荡器研究

采用连续Nd∶YVO4激光器作为泵浦源,在室温下实现了PPMgLN晶体准相位匹配,获得了连续内腔光学参量振荡.获得的光参量阈值仅为3 W (808 nm);在泵浦光功率为5W、PPMgLN极化周期为31.5 μm时,获得了365 mW、2.95 μm的中红外连续激光输出和312mW、1.66 μm信号光输出,总光光转换效率达到13.3％.通过改变晶体周期,实现了2.95～4.16 μm闲频光和1.43～1.66 μm信号光的宽带可调谐输出.此连续中红外光参量振荡器结构简单紧凑,效率高,将是未来产生3～5μm中红外激光光源的重要方法之一.     

高光束质量人眼安全OPO 激光器

将固体激光中用以提高光束质量的高斯型变反射率虚共焦非稳腔技术应用于OPO , 在理论上分析高斯型变反射率非稳腔的模场分布,实验上采用1. 064μm 的Nd∶YAG激光器作为泵浦源,OPO 为单谐振非临界相位匹配方式,得到1. 57μm OPO 输出能量60mJ / pluse ,重复频率1Hz ,M2 小于3 ,光光效率40 %的人眼安全激光。     

高效率宽调谐扇形MgO:PPLN中红外光参量振荡器

3～5μm的中红外激光位于大气窗口，在环境监测、军事、医疗、遥感等诸多领域有着重要的应用。利用纳秒量级的1 064 nm调Q激光器泵浦扇形掺氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)，设计了一种高效率、宽调谐纳秒中红外激光输出光学参量振荡器(Optical parametric oscillator, OPO)。通过降低泵浦光的重频，有效地减小了OPO的振荡阈值，在10 kHz的泵浦重频下，OPO阈值为0.4 W。在泵浦功率为4.68 W，晶体极化周期为30.47μm的条件下，获得了0.833 W的3.4μm中红外激光输出，对应的光光转换效率为17.8%。实验研究了不同极化周期下的输出波长，实验结果与理论模拟值较为吻合。通过横向移动MgO:PPLN晶体改变其极化周期，在31.05～28.8μm的调节范围内获得了1 440.7～1607.0 nm的信号光及3 171.1～4 088.1 nm的闲频光输出，其中信号光的脉宽约为8.1 ns。     

基于单谐振光参量振荡器产生可调谐中红外双频激光的研究

采用1 064 nm双频连续激光泵浦基于周期极化铌酸锂晶体的单谐振光参量振荡器实现了双频中红外激光输出,通过调节晶体的温度和极化周期,实现了输出波长在3～3. 8μm范围可调谐.双频中红外激光的拍频与泵浦光拍频相同,调谐范围为125～175 MHz.在泵浦光功率为6. 9 W,晶体极化周期30μm,晶体温度75℃时实现了1. 25W的双频中红外激光输出,泵浦光-闲频光的最高转换效率为18. 2%.通过调节双频激光的功率比,可以改变输出中红外双频激光的调制深度.     

W级中红外宽调谐光学参量振荡器的研究

报道了一个低阈值、宽调谐、中红外单谐振掺MgO的周期性极化LiNbO3(PPMgLN)晶体光学参量振荡器(OPO)。利用声光调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(QPM)OPO。OPO阈值仅为0.4 W(重复频率40 kHz,单脉冲能量10μJ,脉宽160 ns);在泵浦光为6.6W(重复频率40 kHz,脉冲能量165μJ,脉宽65 ns)、PPMgLN周期为30μm时,获得了1.13 W的3.61μm中红外脉冲激光输出,光-光转化效率达到17.1%,同时获得了880 mW的1.51μm信号光输出,并且通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm中红外宽带可调谐激光输出。重点讨论了闲频光的功率、调谐和脉冲特性以及功率稳定性问题。     

26W中波红外固体激光器

阐述了一种获得高功率3~5μm中红外激光输出的实验方案,即先通过高功率1.94μm光源抽运Ho:YLF晶体,获得高重复频率2.05μm激光输出,通过端抽运放大方式,提升2.05μm激光功率水平,最终2.05μm激光抽运光参量振荡器(OPO)实现高功率中波激光输出。在水冷工作体制下获得了重复频率5 k Hz、最大功率26.9 W的中波输出,脉冲宽度为24.4 ns,2.05μm到3~5μm的光光转换效率达50%,通过角度调谐获得不同波长的中红外激光输出,验证了该实验方案作为一种获得高功率、高效率、高重复频率中红外激光输出工作方式的可行性。     

紧凑型高重频高功率2.06 μm激光器

报道了一种获得紧凑型高重频、高功率2.06 μm激光输出的实验方案并对泵浦过程中脉冲波形稳定性变化进行了简要理论分析。采用794 nm光纤耦合输出Tm∶YAP晶体得到68 W 1.94 μm激光器,其输出激光经光束整形后泵浦Ho∶YLF晶体,并采用声光调Q方式,最终实现平均功率35 W,重频10~15 kHz可调,脉冲波长2.06 μm的激光输出。1.94 μm、2.06 μm谐振腔长度分别为66 mm和90 mm,激光二极管、激光晶体及声光Q开关工作在30 ℃水冷的条件下。方案结构紧凑,热稳定性强,可作为中长波红外光参量激光器小型化有效的泵浦源。     

LD泵浦的1.3at.%Er3+: CaF2中红外高功率固体激光器（特邀）

3 μm波段激光是高精度外科手术的理想光源,也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源。LD直接泵浦Er3+掺杂晶体是获得2.7~3 μm波段中红外激光的有效技术途径,具有成本低、结构紧凑简单等优点。由于Er3+ 2.8 μm激光下能级阻塞问题,一般需要高浓度掺杂,但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收,增强了激光晶体的热效应,从而阻碍了激光功率的提升。低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成“团簇”,将低浓度Er3+掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质。笔者课题组使用温度梯度法成功生长了低浓度掺杂1.3at.%Er3+: CaF₂激光晶体,利用LD直接泵浦获得了2.2 W的中红外激光输出,这是目前利用LD端面泵浦同类晶体中的最高中红外激光输出功率。同时,文中还对上转换泵浦方式下该晶体的2.8 μm激光特性进行了研究。实验结果表明,低浓度掺杂的1.3at.%Er3+: CaF₂晶体是一类具有产业化前景的中红外激光材料,有望推动长波中红外激光器向着结构紧凑、成本低的方向发展。     

长波红外固体激光器首次实现10W级平均功率输出

<正>2014年12月,中国电子科技集团公司第十一研究所的中长波红外固体激光技术研究团队,采用2μm波长脉冲固体激光器抽运磷锗锌晶体(Zn Ge P2)非线性频率变换的技术路线,在2μm波长激光抽运激光功率为95 W时,实现了最高平均功率10.8 W,中心波长8.08μm,脉冲重复频率5 k Hz,脉冲宽度30 ns的长波红外固体激光输出,这是目前为止,本课题组所知国际上公开报道的长波红外固体激光功率输出的最高记录。     

小型化宽调谐MgO:PPLN中红外纳秒光参量振荡器

基于光学超晶格的光参量振荡技术是产生2～5μm中红外光源的有效途径,在大气环境监测、医疗诊断、精密光谱分析、光电对抗等领域具有重要的应用价值。针对小型化中红外激光器应用需求,开展了结构紧凑、高效率、宽调谐的纳秒光纤激光泵浦的周期极化掺镁铌酸锂光学超晶格(MgO∶PPLN)光参量振荡器(OPO)的研究。采用1.06μm纳秒光纤激光泵浦多周期(29～31.6μm)MgO∶PPLN晶体,结合周期和温度调谐,实现了闲频光2.37～4.01μm连续调谐中红外激光输出。当泵浦功率为9.95 W时,2.37～3.75μm平均输出功率均大于1.7 W,其中3.4μm平均输出功率最大,相应的功率和光光转化效率分别为3.68 W和37%。重点讨论了在2.4、2.7、3.8和4.0μm处的中红外激光输出特性,最大平均输出功率可分别达到2.87、2.45、1.87和1.22 W,相应的光光转化效率分别为17.2%、19.8%、11.2%和8.6%。本文的研究结果为小型化宽调谐中红外激光器的研发提供了重要的实验依据。     

1.57 μm内腔式KTP光学参量振荡器

为了获得1.57μm人眼安全激光输出,采用了一种声光调Q激光二极管（LD）端面抽运的Nd ∶GdVO4全固态激光器作为抽运源的人眼安全波长内腔式KTP光学参量振荡器,获得1.57μm人眼安全激光输出。在注入泵浦功率为6.33 W,重复频率为15 kHz时,1.57μm激光平均输出功率达到405 mW,此时由二极管注入泵浦光至OPO信号光输出功率的转换效率达6.4％;在重复频率为5 kHz时,其脉冲宽度约为2 ns,峰值功率达18.9 kW。在重复频率为15 kHz时,信号光脉冲宽度比消耗后的泵浦光脉冲宽度压缩了13.6倍,比泵浦光脉冲压缩了16倍。实验发现1.57μm的OPO信号光输出功率随脉冲重复频率的增加而有效地增加,此类光参量振荡器有效地压缩了激光脉冲。     

激光二极管端面泵浦Tm∶YAP 2μm激光器

报道了激光二极管端面泵浦Tm∶YAP晶体,在2μm处获得连续的激光输出,在实验中选择五种不同光斑能量分布的泵浦源,最高实现20.9 W的2μm激光输出,光-光转换效率为26.1%,斜率效率为39%。通过对五种具有不同光斑能量分布泵浦源的比较,得出了光斑能量分布与光-光转换效率、最大功率输出的关系,以便在今后的实验中快速选择理想的泵浦源。     

可调谐中红外OPO激光器研究

研究了一种中红外可调谐OPO激光器,泵浦源为输出能量200 mJ能量的1.06μmNd∶YAG激光器,OPO采用XZ平面内二类匹配的KTP-OPO,实现了信频光1.5～2.0μm、闲频光2.3～3.6μm的波长调谐,光光转换效率10%以上。     

中红外宽调谐连续Nd:YVO4 /PPMgLN光学参量振荡器研究

采用连续Nd:YVO₄激光器作为泵浦源,在室温下实现了PPMgLN晶体准相位匹配,获得了连续内腔光学参量振荡。获得的光参量阈值仅为3W（808nm）;在泵浦光功率为5 W、PPMgLN极化周期为31.5μm时,获得了365 mW、2.95μm的中红外连续激光输出和312 mW、1.66μm信号光输出,总光光转换效率达到13.3%。通过改变晶体周期,实现了2.95～4.16μm闲频光和1.43～1.66μm信号光的宽带可调谐输出。此连续中红外光参量振荡器结构简单紧凑,效率高,将是未来产生3～5μm中红外激光光源的重要方法之一。