被动调Q腔内单共振光参变振荡器和Cr4+:YAG激光器

分析了以Cr4+:YAG作为饱和吸收体和激光增益介质的被动Q开关Cr4+:YAG激光器腔内抽运的Cr4+:YAG激光器和单共振光学参变振荡器(SRO)的特性.建立了描述这类激光器和单共振光学参变振荡器的动力学特性的速率方程.结果表明,适当条件下作为激光增益介质的Cr4+:YAG同时具有对二阶非线性作用过程产生的处于Cr4+:YAG激光增益谱范围内的SRO信号波的放大作用.分析中考虑了Cr4+:YAG较高激发态和激光上能级之间的弛豫时间约为100ns的中间能级对Cr4+:YAG饱和吸收体和激光器以及ICSRO的影响.     

自由电子激光的掠射环形谐振腔

光学谐振腔是激光振荡器的关键部件.对于高功率白由电子激光器,腔内有很高的功率密度,从几百兆瓦/cm~2到几千兆瓦/cm~2,将引起反射镜的功率破坏,这是自由电子激光谐振腔设计的突出待解决问题. 我们采用一组双曲面-抛物面非球面系统,组合成掠射环形谐振腔.使自由电子激光掠入射到双曲面镜上,由抛物面镜准直,并构成环形谐振腔.光束在腔内往返振荡,光束在抛物面上口径扩大6倍,从而提高了反射镜膜层承受大功率激光的能力,有效防     

简单的微秒YAO_3:Nd激光器

使用一种带旋转反射镜和放大器结构的激光腔,得到钕激光器可调微秒(1.5—5μs)脉冲振荡,0.5J脉冲能量.产生可调微秒光脉冲的固体激光器,在科学和技术领域有很多应用.通常采用电控损耗方法,通过负反馈或仔细编程Q开关驱动器使Q开关连续可调.这种方法是很复杂且是不可靠的.有人曾证实过.在钕玻璃激光器中,产生微秒脉冲振荡最简单的方法是使用光学—机械调制器.用已知内腔Q开关方法不但能得到微秒脉冲,还能在放大器输入时控制振荡器输出,例如,用声光调制器在     

无底座激光器——抗震动的对策

美国洛克威尔国际公司飞行动力学实验室已证实了一种能将高能激光器共振腔光学系统同飞机振动隔离的新技术。他们的“无底座”激光器设计可使每块共振腔反射镜独立装到飞机上。这种激光器在滚转、俯仰、偏航、垂直、侧向和纵向等六个运动方向上受到控制。这种技术也可同自对准和波前控制系统结合，以减少反射镜数目，从而增加功率输出，以及降低共振腔光学系统的颤动，从而提高光束品质。该激光器的设计人员希望这种新技术能使现有的高能激光装置不再使用光具座，并能减轻光学系统的重量。     

自由电子激光器近共心谐振腔准直误差分析

随着自由电子激光器的发展,射频自由电子激光器多由放大器结构改进为振荡器结构。其谐振腔多采用近共心腔。这种腔反射镜的曲率中心几乎重合,这样使得腔内的高斯光束分布尽量复盖电子束的空间分布,在空间上匹配,以维持光束和电子束的相互作用。由于近共心谐振腔具有较高的准直灵敏度,反射镜的调整误差将会影响到腔内光束和电子束空间上的匹配,从而降低自由电子激光器的增益。因而,对于自由电子激光器近共心谐振腔的的准直误差容限的分析,具有实际的意义。     

高功率Q开关微芯片

麻省理工学院开发出一系列高功率二极管泵浦被动Ｑ开关微芯片激光器。其中一种器件在１０Ｗ功率泵浦时产生６００ｍＷ平均功率,另一种以１５Ｗ泵浦,产生３８０ｐｓ、２５０μＪ能量的脉冲。开发者在１９９９年２月波士顿美国光学学会召开的先进固态激光会议上报告说,所有这类激光器都产生ＴＥＭ００输出。该微芯片由扩散连结到Ｃｒ∶ＹＡＧ可饱和吸收体上的小型Ｎｄ∶ＹＡＧ晶体组成。大多数具有未掺杂ＹＡＧ的输入和输出“头”,作为包括涂在上面的腔反射镜在内的整片装置的一部分连结。这就允许光－光转换效率达５０％。峰值功率超过５…     

单驱动变曲率单晶硅反射镜的研究

为了解决高能激光器输出光束的光束质量随时间蜕变的问题,提出了一种主动光学元件的结构,只使用一个驱动器使反射镜的曲率产生可控制的改变,用以补偿高能激光器中增益介质或光学元件因热效应而产生的球差。通过理论模拟计算和实验研究对比验证,这种结构能够使单晶硅基底的反射镜产生微小变形,通过精确控制驱动器,可以使反射镜产生所需要的曲率变化。结果表明,这种主动光学元件可以用于谐振腔内补偿高能激光器中热效应产生的球差项的影响。     

Q开关CO2激光器

CO2气体放电激光器在10.6微米波长处能产生千瓦连续波激光输出,用旋转反射镜对激光腔进行Q调制后,甚至能产生更高的功率。旋转反射镜Q开关CO2激光器的实验研究表明,脉冲的结构包括二个强尖峰,脉冲持续期随气体压力的增大而减短。这种性质是碰撞引起的迟豫过程的反映。这过程相当迅速,在旋转反射镜的准直期间,它就能改变激光的反转状态。由于脉冲持续期与压力有关,在致热碰撞不致耗尽反转的最高压力（约20托）下可获得最大的Q开关功率。为了获得大于10⁵瓦的峰值功率,要求长的激光放电,但困难在于在很长的腔长度上不易维持精确的反射镜准直。而且,从实验观察到,振荡器长度增大时,脉冲持续期增加,从而限制了从长的CO2激光振荡器中可能获得的峰值功率。为避免这些问题,已采用振荡器一放大器系统进行实验。从1米振荡器、5米放大器的CO2激光器已能获得120千瓦的峰值输出。     

金属网栅耦合的光泵腔式亚毫米波激光器

采用电感性金属网栅作为光学谐振腔的反射镜和反射镜和输入输出耦合器，设计制作 了长度分别为１００ｃｍ、２０ｃｍ和１０ｃｍ的Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ腔式亚毫米波激光器，分别用ＴＥＡ－ＣＯ２激光器的１０Ｒ（８）线和９Ｒ（１６）线洋浦源，成功地获得光泵ＮＨ３分子亚毫米波激光，根据Ｆ－Ｐ腔的多光束干涉特性，动用量子系统的密度四理论，对上述激光器光学特性和ＮＨ３分子亚毫米波激光的频谱特性进行了理论研究。     

进一步提高激光频率稳定度的新技术

对高精度激光光谱学和许多物理常数的测量而言 ,发射极确定波长的激光至关重要。比如 ,光学时钟利用原子的光学共振确定时钟频率。如能进一步减小激光的“谱线宽度”,则可望进一步提高精度。美国国家标准技术研究院的 B.Young和同事们建立了一种发射可见光的谱线宽度比以前窄 1 0倍的激光器。每一激光器的核心部分是使光束来回反射 ,并激起更多光发射的共振腔。在许多类激光器中 ,共振腔由所谓法布里 -珀罗干涉仪中的两块平行反射镜组成。这种共振腔内可建立几种不同光波长 ,而且这种原始激光器内各种“模式”的相对相位可能是变化的。但利…     

利用内腔变形反射镜补偿激光器畸变的研究

固体激光器中,增益介质由于热沉积产生的热畸变严重影响了激光器的稳定性和输出功率以及光束质量。为了补偿激光器腔内畸变,采用了一种利用变形反射镜作为内腔反射镜的方法,运用静电力作用于变形薄膜反射镜,来改变谐振腔的结构。从外部引入一束参考光通过激光腔,利用波前探测器可测得腔内畸变对参考光的影响,并利用变形反射镜校正此畸变。实验结果表明,该方法能对腔内畸变进行有效的补偿,提高激光器的输出功率及光束质量。     

变反射镜谐振腔光场分布的三维数值计算

在几何光学的基础上设计了变反射镜谐振腔激光器,并利用衍射光学理论,将腔内光束模式满足的方程表为易于通过快速傅里叶变换迭代求解的形式,以高斯型、超高斯型变反射镜为例,求出激光在反射镜、输出镜、近场、远场光场分布的三维数值解,为变反射镜谐振腔设计提供了直观的参考。     

发射7W可调谐蓝光的光泵激光器

新罕布什尔州激光光学研究公司最近从用于声光调制器投射系统的光泵激光器中发射７Ｗ蓝光的功率,这比公司去年创造的５Ｗ功率提高了４０％。这个系统在４３０～４６０ｎｍ波长范围内产生７Ｗ以上可调谐蓝光输出,脉冲时间８０ｎｓ,重复频率为１７ｋＨｚ,光束质量为Ｍ２＝２．２。该系统以掺钛蓝宝石激光输出的内腔倍频为基础,蓝宝石激光器本身的激光棒,用Ｑ开关Ｎｄ∶ＹＡＧ激光器的４８Ｗ以上绿光倍频输出作纵向抽运。用作内腔倍频的晶体是β硼酸钡（ＢＢＯ）,激光输出光束的短期功率稳定性为１％。据研究人员说,ＢＢＯ蓝光激光器的…     

光感生热全息图产生自起动自共轭回路振荡器

由于非线性介质中单光束的自相互作用形成衍射体全息图 ,自共轭回路振荡器可用于激光系统内畸变的自适应相关。研究人员已用几种机构产生非线性全息元件 ,包括用如 Nd∶YAG放大器棒之类的可饱和增益介质 ,Cr∶YAG晶体之类的可饱和吸收体以及非可饱和吸收体中的光感生热光栅。英国伦敦帝国学院布雷基特实验室的 S.Camacho- López等人已用热非线性产生自起动全息激光振荡器的全息元件 ,这可能是属于首次发明的一个成就。该回路腔体包括灯抽运的双棒 Nd∶YAG放大器和用丙酮稀释的硝酸铜制作的吸收池。灯接通时 ,部分相干辐射被硝酸铜吸…     

掺钕钇铝石榴石准连续激光器的光谱特性和振荡动力学

本文报导掺钕钇铝石榴石准连续激光器的频谱和角谱及振荡动力学的研究结果,这种激光器在频率达50赫条件下运转。准连续状态(脉冲宽度≥10~(-4)秒,噪声振幅调制系数小于10％)用以下两种类型激光器获得,即用准同心球面谐振腔的多模激光器(这里同时激励到10~4横向模)和单模激光器,这种激光器采用具有选择器的平面球形谐振腔。第一类激光器获得脉冲功率达3千瓦,光谱线宽小于0.02厘米~(-1),这样的数量级频率不稳定。在单模激光器中具有衍射发散度的光束功率达500瓦;线宽小于0.01厘米~(-1)。研究了钇铝石榴石激光器尖峰激励机理。根据钇铝石榴石激光器阈值急剧增高(在作者的激光器中增高100倍)的可能性可以获得关于准连续激光器动力学的新数据。特别是在高泵浦功率下已成功地获得了多模(纵向模)状态的无尖峰振荡。在所研制激光器范围内讨论了观察临界非线性光学现象的可能性。例如,用准同心谐振腔的激光器可研究空间辐射相干性对非线性光学过程的影响。单模振荡器产生的功率足够用来观察准连续受激散射以及使准连续单谐振调谐光参量振荡器起动,这种参量振荡器对于超高分辩率的激光光谱有很大的价值。     

增益光栅在全息激光振荡器中的应用

增益光栅作为一种动态衍射元件,可构成一种环形腔,只需一束光波即可形成光栅并产生位相共轭波,因此该现象被称为自泵位相共轭(SPPC)。SPPC环形谐振腔具有修正位相失真的功能。由于其具有远大于1的反射率,用一个部分反射器取代输入光束,则系统就成为自启动的。在增益介质中写入体积增益光栅可用于高功率激光系统中光束质量的控制。本文综述了增益光栅的瞬态动力学特性和频谱滤波特性以及各种类型光栅在自启动全息激光振荡器中的贡献。     

专利

美国Principia Optics公司的V.I.Ko-zlovsky等人发明的激光阴极射线管是一个半导体激光器,它是由一个激光靶组成。通过位置和时间控制系统,使电子束扫描到激光靶上,被电子束扫的靶产生一束激光。激光靶通过一对反射镜(至少有一个是部分透射电子束)。以光束的波长形成谐振腔。在反射镜之间的半导体     

增益光栅在全息激光振荡器中的应用

增益光栅作为一种动态衍射元件，可构成一种环形腔，只需一束光波即可形成光栅并产生位相共轭波，因此该现象被称为自泵位相共轭（SPPC），SPPC环形谐振腔具有修正位相失真的功能，由于其具有远大于1的反射率，用一个部分反射器取代输入光束，则系统就成为自启动的。在增益介质中写入体积增益光栅可用于高功率激光系统中光束质量的控制，本文综述了增益光栅的瞬态动力学特性和频谱滤波特性以及各种类型光栅在自启动全息激光振荡器中的贡献。     

高功率窄线宽2.1 μm光学参量振荡器

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd:YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10 k Hz时,产生的2.1μm激光线宽小于2 nm,最高功率为8.4 W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.     

机载激光器主动反射镜隔离技术

赖特-帕特森空军基地的工程师们已发展了一种隔离激光器反射镜的技术，以避免飞机航行时产生的振动。飞行动力学实验室的J. Pearson认为，通过反射镜准直的主动控制，这种技术可降低抖动量。他说，主动隔离技术可以取代目前机载激光系统中用以防止振动的笨重光学底座。