采用新型激励方式的长脉冲TE CO2激光器

从预电离的角度出发,对原有长脉冲TE CO2激光器的双高压开关抽运电路进行改进,设计了新型激励电路.在新激励电路中,加入一个合适大小的电感与激光器电极部分串联,为Pulser和Sustainer放电电路所共用.实验结果表明,改进电路能够增强预电离能力和增加激光脉冲能量.在一台增益体积1.17 L、气体混合比CO2:N 2:He=12.5:13、工作气压为40 kPa的TE CO2激光器中,改进电路比原来电路增加激光出达61%.文章给出了详细实验数据并作了简单理论分析.     

室温封离型TEMooCO激光器

对于半共焦腔结构的封离型CO激光器，采用自孔径选模方式设计放电管口径，成功地实现了基模运转，在CO、Xe、He3组分工作气体情况下，输出功率9．4W，波长5．5μm。研究了不同气体成分配比对输出功率的影响。实验中发现，当加入一定比例的O2时，将产生CO2激光谱线10P20和10R18。     

高压封离型连续波CO2激光器的增益

将横向激励气体循环型CO2激光器的小信号增益,与混合气体的种类以及比例关系进行了测定。在封离状态,于250托和350托压力下,对添加气体N2、He、CO和Ar进行了研究。当激光器的气体成分为CD:CO2:N2:He:Ar=0.5:1.5:3:5:5时增益最大。在CO、CO2、N2和He的混合气体中,如果缺少N2或He,会引起增益的显著降低。已经证明,为提高小信号增益,Ar比He更为有效。通过添加少量的CO,对增益没有什么影响。添加CO可使辉光放电稳定,而添加Ar后却使得辉光放电稳定困难。     

1342nm激光输出的LD端面抽运Nd:YVO4激光器

研究大功率激光二极管端面抽运的Nd:YVO4连续波1342nm激光器的输出特性.实验结果表明,小功率抽运时,激光器的输出功率基本随抽运功率线性增加;当抽运功率超过一定值时,斜率效率下降,对于长腔斜率效率下降更为明显,甚至出现输出功率降低.通过对晶体中的振荡激光基模半径和热致衍射损耗计算得出:高抽运功率下,热效应影响了激光器的输出功率,为了获得最大的输出功率,激光晶体内不考虑热效应时的基模半径与抽运激光光束尺寸的比值ω/ωp在0.8～0.9之间最佳,而且抽运功率越大,比值越小.理论分析与实验结果基本一致.     

基于Pulser/Sustainer技术的可调谐长脉冲TE CO2激光器

采用光栅谐振腔,对一台基于Pulser/sustainer技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究.在增益体积为1.17 L,激光混合气体体积比V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=1∶5∶19,工作气压为30 kPa条件下,实验测量了75条激光谱线的输出脉冲能量和脉冲宽度(半高全宽,FWHM),结果表明,相同的激励条件下,不同的激光波长,激光输出脉冲宽度有所不同.通过仔细观察比较四条主要谱线(9R(20),9P(20),10R(20),10P(20))的激光输出脉冲波形随放电电压、放电脉宽以及气体成分配比等的变化情况,说明基于pulser/sustainer技术激励的长脉冲可调谐TE CO2激光器的激光输出脉冲宽度随调谐波长的不同而变化.简单实验分析表明,谱线增益的变化可能是引起谱线输出脉冲宽度不同的主要原因.     

基于6H-SiC衬底外延石墨烯的被动锁模掺镱光纤激光器

报道了6H-SiC衬底外延生长的石墨烯作为可饱和吸收体,环形腔结构的全正色散被动锁模掺镱光纤激光器。在注入抽运功率为250mW时,得到稳定的重复频率为1.05MHz的自锁模脉冲,平均输出功率为6mW;当注入抽运功率增加到480mW时,最大平均输出功率为20mW,相应的最高单脉冲能量为19nJ,激光脉冲宽度约为520ps。     

射频激励金属板条波导CO2激光器的功率输出特性

为了获得较高的激光输出功率,介绍了射频激励扩散冷却全金属板条波导CO2激光器,放电区域由左右两个铝合金壁和上下两个铝合金电极构成,放电区域高2 mm,宽20 mm,长386 mm,工作气体混合比CO2:N2:He:Xe=1:1:3:0.26,该技术代替了过去的金属陶瓷结构,结合纵向电压均匀分布技术和面增比技术,获得了127 W的激光输出功率,光电转换效率高达14%。实验中,照相机放在激光器的纵向轴心上,清楚地记录了CO2激光器的放电现象。实验结果表明,该激光器小信号增益1%/cm,饱和光强1 200 W/cm2,促进了CO2激光器的发展。     

短腔长室温封离式CO激光器

描述了一短腔长室温封离式CO激光器。该激光器的有效增益长度为80cm,混合气体的比例为He:N2:CO=73:35:1.利用流动的自来水进行冷却,水温为10℃的情况下,获得了10个振转谱带的激光跃迁,波长范围为5.0～6.0μm,输出功率为0.2W,在关闭一半放电,有效增益长度仅为40cm时,仍获得30mW的激光输出。     

紧凑型激光二极管端面抽运Nd:YVO4内腔三倍频355 nm紫外激光器

报道了一台激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4晶体,利用两块LBO品体进行内腔二倍频和三倍频,实现了高效率、高峰值功率355 nm激光准连续输出的紧凑型全固态紫外激光器.激光腔采用简单平平直腔,腔长仅108 mm.当注入抽运功率6.76 W,重复频率20 kHz时,355 nm激光输出平均功率最高达245 mW,相应的光光转换效率为3.62%,脉冲宽度为8.0 ns,脉冲峰值功率为1.52 kW,输出功率短期不稳定性小于4.2%,光束质量良好.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔结构,整台激光器结构紧凑,体积小巧,便携性强,适合于中小功率紫外激光的输出,有利于进一步拓宽紫外激光器的应用领域.     

高功率被动锁模2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器

报道了高功率半导体可饱和吸收镜被动锁模的2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器的实验结果。该光纤激光器利用半导体可饱和吸收镜与宽带全反射镜来构成线型法布里-珀罗腔,自制的1550nm连续掺铒光纤激光器作为激光抽运源。当抽运功率为312mW时,开始得到稳定的重复频率为53MHz的锁模激光脉冲串。当抽运功率增加到472mW时,得到的最大平均输出功率为50mW,相应的最高单脉冲能量为0.94nJ;此时测得锁模激光脉冲的宽度为907fs,激光的中心波长为1939.5nm,3dB光谱带宽为4.6nm。     

长脉冲紫外预电离TE CO2激光器

研制了一台增益体积为1.17 L的长脉冲紫外预电离TE CO2激光器。基于Pulser/sustainer技术,设计了独立可控的双高压开关抽运电路。在激光混合气体比CO2∶N2∶He=1∶2.5∶13,总气压30 kPa时,以6 nF的Pulser电容控制100 nF的Sustainer电容,获得稳定的辉光放电,激光比注入能量达1.607 J/(kPa.L),其中,Pulser能量不到全部注入能量的5%。另外,在保持Sustainer总电容100 nF不变的情况下,设计了两种脉冲宽度略有不同的Sustainer电路,均获得了稳定的辉光放电,实验测量了放电电压、放电电流与输出激光脉冲波形,并分析了Sustainer放电的阻抗特点。激光器采用“Z”形折叠腔结构,输出激光脉冲宽度达20μs,电光转换效率超过12.0%,最大脉冲能量为6.5 J。     

Study of Optimal Cavity Parameter in Optically Pumped D2O Gas Terahertz Laser

Heavy water gas (D₂O gas) which owns special structure property, can generate terahertz radiation by optically pumping technology, and its 385 μm wavelength radiation can be widely used. In this research, on the base of semi-classical density matrix theory, we set up a three-level energy system as its theoretical model, a TEA-CO₂ laser 9R (22) output line (λ?=?9.26 μm) acted as pumping source, D₂O gas molecules were operating medium, the expressions of pumping absorption coefficient G _p and Terahertz signal gain coefficient G _s were deduced. It was shown that the gain of Terahertz signal was related with the energy-level parameters of operating molecules and some operating parameters of the Terahertz laser cavity, mainly including cavity length. By means of iteration method, the output power density of Terahertz pulse signal was calculated numerically. Changing the parameter of cavity length and keeping others steady, the relationship curve between the output power intensity (Is) of Terahertz pulse laser and the operating cavity length (L) was obtained. The curve showed that the power intensity (Is) increased with cavity length (L) in a certain range, but decreased when the length (L) exceeded some value because of the absorption effect, and there was an optimal cavity length for the highest output power. We used a grating tuned TEA-CO₂ laser as pumping power and a sample tube of variable length in 70–160 cm as terahertz laser operating cavity to experiment. The results of theoretical calculation and experiment matched with each other, and it is helpful for miniaturizing terahertz laser volume to make it practical.     

基于受激布里渊散射的自调Q掺铒光纤激光器简化模型

文中分析了在980nm低功率连续泵浦源泵浦的条件下基于瑞利(RS)受激布里渊散射(SBS)效应的掺铒光纤激光器的自调Q过程。根据泵浦功率与重复频率、有效单模光纤长度与输出功率、有效单模光纤长度与脉冲宽度(FWHM)以及光纤干涉环分光比与输出功率等关系,通过仿真得知单模光纤长度为10m和光纤干涉环分光比为70:30时的输出功率最大,得到了最佳有效单模光纤长度和最佳光纤干涉环分光比,优化了激光器结构参数,并建立了自调Q掺铒光纤激光器的简化模型。     

掺铥光纤激光器的波长调谐特性研究

基于简化的二能级激光系统和均匀展宽理论模型,利用原子速率方程和功率传输方程建立了掺铥光纤激光器的理论模型,并以环形腔掺铥光纤激光器为例,通过Matlab编程数值模拟研究了其出射功率和波长调谐范围与腔内损耗、掺铥光纤长度、输出耦合比、泵浦波长和泵浦功率等激光器参量的关系。数值模拟结果表明,降低激光器腔内损耗、提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度可以提高掺铥光纤激光器的出射功率和增加波长调谐范围,而增加输出耦合比虽能提高激光功率,却减小了波长调谐范围。经过参数优化,在腔内总损耗为3dB、输出耦合比为10%的情况下,通过提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度,掺铥光纤激光器的波长调谐范围可达528nm(1660~2188nm),高于目前已报道的实验结果。将部分模拟结果与文献报道的实验结果进行对比,较好地证实了模型的准确性。研究工作对于掺铥光纤激光器的设计和发展具有重要的理论参考价值和指导意义。     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。     

射频激励快速轴向流动CO_2激光器的实验研究

在不同的放电管尺寸、光腔参数、CO_2混合气体的压力、风机的体积抽速下测得了射频激励快轴流CO_2器件的激光输出特性曲线、阈值曲线。实验找出了CO_2混合气体的最佳配比。将实验结果与直流激励同一器件的输出做了比较。     

单、双纵模腔式光泵远红外激光器的实验研究

实验上采用可选纵模的TEA－CO2激光器作泵浦源,用CO2－9R（16）线泵浦小型腔式NHG3远红外激光器,在单、双纵模泵浦条件下均获得波长为90．4μm的远红外谱线。对单、双纵模腔式光泵远红外激光的输出特性和工作气压作了实验比较研究,发现双纵模腔式光泵远红外激光可获得更强的远红外输出,具有较低的最佳工作气压值,并可在较宽的气压范围内工作。     

微波谐振腔测量气体激光器电子密度

微波谐振腔方法广泛地用来测量气体激光器的电子密度.当等离子体置入微波腔后,由于放电等离子体对微波腔频率的微扰,引起谐振腔共振频率漂移及Q值变化,而频率漂移及Q值变化,又与等离子体的电子密度及空间分布、电子瞬间跃迁碰撞频率和它的空间分布等参数密切相关.由一级微扰理论,共振腔频率漂移(?)ω与具有电导σ的等离子体的关系如下:     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。