氟化物激光晶体及其在固体激光器中的应用

固体激光基质材料可以分为晶体、玻璃、光纤和陶瓷。相对于其他材料,晶体的优点表现在热导率高、荧光谱线窄、硬度比较大等方面,因而在固体激光器中获得了更广泛的利用。作为一类重要的激光基质材料,氟化物激光晶体种类多,研究活跃,一直是激光材料的热点之一。介绍CaF_2、LaF_3、MnF_2、ZnF_2、KMgF_3等激光晶体基质以及Nd、Er、Cr、Yb、Co等离子掺杂激光晶体,特别是MgF_2、YLF、LiSAF等激光晶体,探讨了这些材料的发光特性,并与YAG等常用氧化物激光晶体进行了比较。与其他激光介质相比,氟化物激光晶体具有自发荧光寿命长、折射率受温度影响小、热透镜效应小、热稳定性好等优点,决定了其在固体激光器领域特殊的应用价值。在对氟化物晶体的激光器应用分析基础上,展望了氟化物激光晶体未来的研究前景。     

新型激光晶体材料研究进展

对新型激光晶体近年比较活跃的两个研究方向,掺镱的激光晶体和拉曼激光晶体的研究状况进行了总结.掺镱晶体可以产生高功率的激光输出,是重要的研究方向;同时掺镱激光晶体还可以实现用激光二极管泵浦的超快激光输出.拉曼晶体可以方便地产生人们所需要的激光波长,具有潜在的应用.本文对于这两类晶体的优点、可能应用的方向及最新的发展方向进行了阐述.     

飞秒激光与晶体材料相互作用的研究进展

综述了飞秒激光与各种晶体材料作用的现象,如双光子、多光子非线性吸收致上转换发光现象,各类微结构、色心结构等;阐述了飞秒激光与各种晶体的作用机制及在各方面的应用;展望了飞秒激光与晶体材料作用的应用前景.     

掺钕钒酸钇激光晶体的研制和开发

掺钕钒酸钇激光晶体是一种优秀LD泵浦的激光晶体材料,是当前中、小功率全固态激光器的首选材料,它广泛应用于激光通讯、激光测距、激光印刷、卫星测量、导航等各个领域。首先回顾了LD泵浦的激光晶体材料的发展过程及其对激光晶体的要求,系统介绍了掺钕钒酸钇激光晶体的特性。同时比较详细介绍了大尺寸、高质量掺钕钒酸钇激光晶体生长技术及其应用。目前产品已销往美、英、日等21个国家和地区,成为我国唯一能够大量进入国际市场的激光晶体产品,极大地推动了我国激光晶体行业的发展,扩大了我国晶体行业在国际上的影响力。     

激光研究应材料先行

激光材料是激光技术发展的核心和基础，具有里程碑的意义和作用：上世纪60年代第一台红宝石晶体激光器问世，激光诞生；70年代掺钕钇铝石榴石问世，固体激光开始大力发展；80年代钛宝石晶体问世，使超短、超快和超强激光成为可能，飞秒激光科学技术蓬勃发展，渗透到各基础和应用学科领域；90年代矾酸钇晶体问世，固体激光的发展由此进入新时期——全固态激光科学技术。     

泡生法生长掺碳钛宝石激光晶体的研究

钛宝石激光晶体在现代高功率激光领域具有重要的应用价值, 但大尺寸、高品质的晶体生长仍是当前钛宝石应用面临的重大难题. 本文研究了泡生法技术生长大尺寸掺碳钛宝石激光晶体, 结果显示, 泡生法生长得到的直径180 mm、30 kg的钛宝石没有出现应力集中的开裂等宏观缺陷现象, 钛离子在晶体中分布均匀接近理论值, 晶体的FOM值达到200. 该研究对低红外残余吸收, 高品质因素、大尺寸钛宝石激光晶体的生长应用具有重要的现实意义.     

熔盐提拉法生长的Nd3+:KGd(WO4)2单晶的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20mm×35mm的优质Nd3+KGd(WO4)2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行了测试研究,结果表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.采用脉冲氙灯泵浦φ3.5mm×26mm的激光器件,在1.067μm处得到125.5mJ的激光输出.在同等条件下对YAGNd激光晶体进行了激光实验研究,并对两种结果进行了比较,结果表明和YAGNd3+晶体相比,KGWNd3+晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

激光全息法制备三维光子晶体的研究进展

三维光子晶体作为一种光子带隙材料,在光学器件、化学生物传感以及信息传输和存储等方面具有广泛的潜在应用价值。激光全息法制备光子晶体具有均匀性好、无缺陷、成本低廉等优点。综述了激光全息法制备三维光子晶体的理论及实验方面的研究进展,并阐述了各种方法的代表性工作以及各自的优缺点。     

激光晶体的进展

介绍了激光基质晶体材料及其优缺点,以及促进激光晶体发展的应用领域,并介绍了波长可调的激光晶体和短波长激光晶体。     

LD端面抽运长方形激光晶体的热效应

通过对二极管激光器端面抽运激光晶体工作特点的分析,提出了长方形激光晶体热模型。在热模型中考虑了激光晶体具有沿轴向对称加热、周边恒温等特点。利用热传导方程得出了激光晶体内部温度场和端面热形变场的一般解析表达式。研究结果表明,若使用输出功率为18W的二极管激光器端面抽运Nd:YVO4晶体(钕离子掺杂质量分数为0.5%),抽运光斑为0.4mm时,长方形激光晶体抽运端面具有267.6℃的最大温升和发生6.2μm的最大热形变量。对激光晶体产生的温度场和端面热形变场的研究为解决晶体热透镜效应、提高激光器的性能起指导作用。     

飞秒激光空间选择性诱导玻璃微结构及应用

利用飞秒激光与玻璃的非线性相互作用，可以对玻璃进行空间选择性微观改性与修饰，赋予新的光功能．本文介绍飞秒激光的持点及其对玻璃微结构的改性，以及近年来利用飞秒激光进行玻璃的缺陷控制、光活性离子(稀土、过渡和重金属离子)价态操作、微晶析出与折射率调控及其在光开关、波分复用、波导型有源器件、光子晶体等微光学器件的制备及光学集成领域应用的进展．     

可见光波段稀土激光晶体的研究进展

可见光激光在数据存储、光通讯、激光显示、激光医疗、激光打印以及科学研究等领域具有非常重要的应用价值。随着蓝光LD泵浦源的商用化, 直接泵浦稀土离子掺杂激光晶体实现可见光激光输出吸引了人们极大的研究兴趣。目前, 可见光稀土离子主要集中在Pr ³⁺、Dy ³⁺、Tb ³⁺和Sm ³⁺等。其中, Pr ³⁺的研究较多, 发光波长涵盖面较广, 发射波段覆盖蓝光、绿光、红光、橙光; Dy ³⁺和Tb ³⁺因为能够发射黄光以填补Pr ³⁺的不足也吸引了广泛的研究; 此外, Sm ³⁺和Eu ³⁺也是典型的可见波段稀土发光离子。本文综述了近几年可见波段稀土离子掺杂激光晶体的研究现状, 主要以Pr ³⁺、Dy ³⁺、Tb ³⁺和Sm ³⁺掺杂YAlO₃ (YAP)、Mg : SrAl₁₂O₁₉ (SRA)等晶体为研究对象, 总结了一套适合Pr ³⁺掺杂材料的判据, 对晶体生长、结构、热学性能、偏振光谱性能和激光性能进行了系统的研究。     

Laser Excitation Effect on the Optical and Dielectric Properties of Ferroelectric KNbO3 Single Crystals

The effects of laser irradiation on the optical absorption (200- to 800-nm range) and dielectric properties (10²- to 10⁷-Hz range) of KNbO₃ single crystals in ferroelectric phase have been studied. All these properties are found to be reduced significantly at lower frequencies with an increase in laser irradiation time. However, the phase transition temperature remains unchanged. It is observed that the dielectric constant (K) and loss (tan ) values of KNbO₃ single crystals are decreased significantly at room temperature or at Curie temperature by laser excitation. Appreciable changes in the band gap (eV) and activation energy are also observed after laser excitation.     

Multifunctional solid state lasers based on ferroelectric crystals

From the appearance of the laser, 50 years ago, the use of ferroelectric crystals in optical devices has constituted a field of much interest and activity. Ferroelectric materials have been employed successfully in nonlinear passive optical systems such as frequency mixers, optical parametric oscillators, and modulators of light.In the last years it has been demonstrated that several ferroelectric materials can also operate as active optical systems generating laser action when the suitable optically active impurities are incorporated into the crystals.Here, it will be shown how some important features offered by ferroelectric materials (nonlinearity, presence of ferroelectric domains, phase transition, thermal hysteresis, …) can be exploited in order to provide solid state lasers with a reliable multifunctional optical character.     

2μm波段激光晶体研究进展

综述了以Ho、Tm、Er为激活离子、以YAG、YAP及YLF为基质的2μm波段激光晶体的特点及应用背景,详细讨论了几种重要2μm波段激光晶体的能级结构、光谱特性及器件研究进展,指出了适合LD泵浦是今后2μm波段激光晶体的发展方向.     

Linear and nonlinear optical properties of KDP crystals with incorporated Al2O3⋅nH2O nanoparticles

Optical and nonlinear optical properties of a novel composite system based on KDP single crystals with embedded nanoparticles of nanostructured oxyhydroxide of aluminum (Al₂O₃·nH₂O, NOA), were studied. KDP crystals with NOA nanoparticles (KDP:NOA) possess high optical quality and homogeneity. Optical spectroscopy showed the presence of an absorption band at 270 nm caused by NOA nanoparticles incorporated in the KDP matrix. There was observed an enhancement of nonlinear refractive index and inversion of its sign in KDP:NOA crystals in comparison with nominally pure KDP crystals under excitation of picosecond laser pulses. The obtained results demonstrate that KDP:NOA is a promising composite material for optoelectronics and nonlinear optics.     

光电子晶体与全固态激光器及其应用 --光电子技术发展的一个重大方向

光电子时代是微电子技术、激光技术、材料科学等高速发展、综合集成的产物。20世纪90年代光电子晶体的长足进步和大功率半导体激光技术的突破,导致全固态激光器的实用化,这将促使光电子技术在21世纪前50年对更多的国家支柱产业作出重大贡献,如先进制造业的材料加工、信息业的光存储、娱乐业的激光显示、能源业的激光核聚变电站和核裂变燃料生产、军工业的激光武器升级换代等。     

The study of 1.06 μm laser characteristics of Nd:KGd(WO4)2 crystal

This paper presents laser characteristics of neodymium-doped potassium gadolinium tungstate (KGW) crystals grown in our institute. The maximum laser output was 358.4 mJ a pulse at wavelength 1.067 μm when a Nd³⁺:KGW rod with dimensions of 3.4 mm×24 mm was pumped by a single xenon flashlamp. The overall and slope efficiencies are 1.7% and 3.3%, respectively. A laser output of 204 mW with an optical to optical efficiency of 60% has been obtained when the KGW:Nd³⁺ crystal with dimensions of 5 mm×5 mm×5 mm was pumped by a sapphire laser.     

一种激光起爆系统检测技术

介绍激光起爆系统的主要构成及研究进展,针对激光起爆系统检测的难点,提出了一种简单、可行的检测方法。该文重点进行了激光起爆系统的外置式检测技术研究,包括激光起爆器的光路设计、检测光纤设计和耦合结构设计,并通过试验验证,解决了激光起爆器光路定量反射的问题,可为武器、航空航天等高可靠系统提供一定借鉴。