Tm∶YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm∶YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱。结果表明,Tm∶YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20cm2和1.35×10-20cm2。荧光光谱表明Tm∶YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19cm2。根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3 在Tm∶YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20cm2,Ω6=0.3181×10-20cm2。结果表明,Tm∶YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出。     

Tm:YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm:YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱.结果表明,Tm:YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20 cm2和1.35×10-20 cm2.荧光光谱表明Tm:YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19 cm2.根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3+在Tm:YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20 cm2,Ω6=0.3181×10-20 cm2.结果表明,Tm:YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出.     

利用窄得-奥菲特理论研究Tm:Lu2SiO5晶体的光谱特性

采用丘克拉斯基(Czochralski)技术生长了掺铥硅酸镥(Tm∶Lu2SiO5,Tm∶LSO)晶体;测量了LSO晶体在室温下的非偏振吸收光谱和非偏振荧光光谱;利用窄得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm∶LSO晶体的窄得-奥菲特强度参数、振子强度、自发辐射概率、辐射寿命、积分吸收截面和积分发射截面.Tm∶LSO晶体的强度参数为Ω2=9.1355×10-20cm2,Ω4=8.4103×10-20cm2,Ω6=1.5908×10-20cm2;Tm∶LSO晶体在1.9μm附近有明显的发射峰(3F4→3H6跃迁),相应的辐射寿命为2.03 ms,积分发射截面为5.81×10-18cm2,半峰全宽(FWHM)为250 nm.用Tm∶LSO晶体在77 K温度下实现了激光运转.利用792 nm的激光二极管(LD)作为抽运源,获得中心波长为1960 nm的激光输出,抽运阈值为2.13 kW/cm2.     

109.5W输出1.94μm波长Tm:YAP固体激光器

报道了一种高功率Tm:YAP激光器实验装置,采用b轴切割的YAP/Tm:YAP/YAP复合晶体作为激光增益介质,使用中心波长为795 nm的LD模块进行双端泵浦,当增益介质冷却温度为20℃,LD总泵浦功率为301.4 W时,获得了最高109.5 W的1.94 m波长线偏振激光输出,光-光转换效率约为36.3%,斜率效率约为45.8%,在此输出功率条件下测得光束质量M2因子为3.8。     

激光二极管双端抽运Tm:YAP激光器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm∶YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性,报道了一种室温条件下的激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶YAP激光器。激光器输出的中心波长为1996 nm,2μm连续激光输出功率为40.7 W,光-光转换效率为30.4%,斜率效率为41.1%。经过声光(AO)调制后获得重复频率为10 kHz的脉冲激光输出,输出功率为34.6 W,激光脉冲宽度为92.08 ns,光-光转换效率为25.9%,斜率效率为32.9%。光束发散角x方向为11.6 mrad,y方向为12.2 mrad。     

端面抽运的Tm:YAP薄片板条激光器的研究

2μm激光器由于其在遥感、雷达和医疗等领域具有重要的应用前景而受到越来越广泛的重视。Tm3+具有长的荧光寿命,且其吸收带与商用的激光二极管相匹配。YAP具有与YAG近似的机械和热性能,其双折射特性使得Tm:YAP激光器可以直接得到线偏振的激光输出,并且可以降低热退偏效应。795nm连续抽运光经透镜组耦合进薄片板条1mm×5mm晶体端面,采用平凹腔结构,分析比较了1%,4%和5%掺杂浓度的Tm:YAP的激光特性。     

室温工作的全固态Tm：YAP激光器

研究了室温工作的Tm：YAP 2μm激光器,采用795 nm激光二极管泵浦Tm：YAP激光晶体,晶体采用热电制冷及风冷的致冷方式,实现1.99μm激光输出,最大输出功率为13.5 W,光转换效率28.2%,斜效率高达36%.并对影响激光输出的腔型、晶体工作温度等进行实验分析.     

室温下高效率连续波激光二极管端面抽运Tm:YAP激光器

报道了一种室温下高效率运行的激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP连续波激光器.抽运源使用波长为795 nm的光纤耦合二极管激光器,Tm:YAP晶体c轴切割,掺杂原子数分数为3%,尺寸为3 mm×3 mm×7 mm.当输出镜透过率T为10%时,获得8.12 W的1.94 μm连续波激光输出,相对应的抽运功率为26.2 W,阈值抽运功率为4.67 W,斜率效率为52.1%,光一光转换效率为31.0%.使用光栅单色仪测得激光器输出中心波长为1938.2nm,谱线半峰全宽约为2.9 nm.     

基于拓扑绝缘体的Yb∶KGW调Q激光器

Yb∶KGW激光晶体可用半导体抽运获得瓦级输出,这是由于其本身具备宽的增益带宽(24 nm),大的激光发射截面(2.8×10-20cm2),以及良好的热导性能(3.3 W/m·K)。Yb∶KGW调Q激光器通过透射式新型可饱和吸收材料拓扑绝缘体Bi2Se3实现,获得窄脉宽为1.5μs,中心波长1042 nm,对应脉冲能量为4.7μJ,峰值功率为3.13 W。     

基于黑磷可饱和吸收体的被动调Q Tm∶YAP激光器

介绍了一台2μm波段的被动调Q(PQS)模式Tm∶YAP激光器。该激光器采取直形腔结构，用输出中心波长为792 nm的激光二极管作为泵浦光源，用新型二维材料黑磷制备的可饱和吸收体作为PQS调制器件。实验结果表明：在连续波模式运转下，当泵浦功率为8.8 W时，Tm∶YAP激光器的输出功率为1.0 W，输出中心波长为1994.8 nm，相应的斜率效率为17.3%；在PQS模式运转下，当泵浦功率为8.8 W时，Tm∶YAP激光器的平均输出功率为0.9 W，输出脉冲宽度为1.3μs，重复频率为135.8 kHz；当平均输出功率为0.9 W时，Tm∶YAP激光器的输出中心波长为1986.7 nm，相应的斜率效率为14.2%，光束质量因子M_x²=1.10、M_y²=1.06。     

高功率固体激光晶体Nd3+∶Gd3Ga5O12的生长和光谱性能的研究

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石(Nd3+∶GGG)激光晶体,晶体的干涉条纹证明它有良好的光学均匀性,晶体(444)面的双晶摇摆曲线表明晶体的质量非常好。研究了室温下的吸收谱和发射谱性质。分析了Nd3+∶GGG晶体4F3/2→4I11/2能级跃迁与1.06 μm附近的荧光谱线之间的关系。Nd3+∶GGG激光晶体的吸收截面、发射截面、荧光寿命分别为4.32×10-20 cm2,2.3×10-19 cm2,240 μs。比较了Nd3+∶GGG和Nd3+∶YAG的物理参数,实验表明Nd3+∶GGG较Nd3+∶YAG有一系列的优点。     

简讯

用铁作为新的敏化剂的2μm 钬激光器最近,电-光学和激光器研究中心(CREOL,佛罗里达州罗兰多)的工作人员,用实验证实了工作在920nm 与980nm 之间的掺钛蓝宝石激光泵浦 Fe,Ho:YAG 晶体时,在近2μm处有连续激光产生。这种激光能提供一种可替代铥敏化的材料,例如二极管泵浦 Tm,Ho:YAG 激光器件。二极管泵浦2μm 钬激光器对于医学、遥感和光雷达应用是非常重要的。G.J.Dixon 和 Laser Consulting 公司的 L.F.Johnson 合作,用实验演示了在 YAG 晶体中铁与钬之间的能量传递能有效地激发2μm 激光。最初的实验在77K 下进行,当泵浦波长在920nm 和980nm 之间与铁吸收带匹配时,观测到连续阈值功率在4mW 和5mW 之间。虽然     

激光二极管端面抽运Tm:YAG激光器

研究了输出波长为2.018μm的激光二极管(LD)抽运Tm∶YAG激光器。通过准三能级系统的速率方程,分析了激光系统的抽运阈值和斜率效率。同时,利用ABCD矩阵分析了平凹腔和双凹腔的腔型稳定条件和模式匹配情况。实验时采用785 nm的光纤耦合半导体激光器为抽运源,当采用平凹直腔,Tm∶YAG晶体为5℃时,获得了4.04 W的连续激光输出,激光器斜率效率为35.4%,光-光转换效率为26.4%。实验比较了不同晶体温度下Tm∶YAG激光器的阈值、功率和效率。实验结果与理论分析基本吻合。此外,还研究了激光器腔型对激光输出功率和效率的影响。     

2μm波长红外风冷固体激光器首次实现2W级平均功率单频基模输出

<正>2015年6月,中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室采用深低温制冷技术将Tm∶YAG激光晶体冷却至130 K,采用785 nm波长半导体泵浦源抽运Tm∶YAG激光晶体,在抽运功率为4.03 W时,实现了平均功率2.12 W,单频波长2013.4 nm,线宽为10~20 KHz,基模的红外固体激光输出,功率稳定性为0.9%,经1/4波片矫正输出的线偏振光偏振度可以达到-0.22 d B以上,这是目前为止。课题组所知国际上公开报道的     

掺铒钼酸钙激光晶体的生长与光谱研究

以Na2MoO4为助熔剂,用助熔剂提拉方法生长了掺Er3+的CaMoO4激光晶体,测试了晶体的光学均匀性,研究了晶体的光谱性能,并对其吸收光谱和荧光光谱进行了分析。晶体在981 nm处的吸收截面为0.6×10-20cm2,在1538 nm处的发射截面为0.91×10-20cm2。Er3+:CaMoO4晶体可产生上转换荧光,在980 nm激发下可辐射峰值波长为532 nm和553 nm的绿光及670 nm的红光。光谱分析结果表明,Er3+:CaMoO4晶体可能成为潜在的1.5μm波段激光材料和上转换发光材料。     

Tm∶YAP激光器泵浦8 μm光参量振荡器

简要介绍了长波红外激光应用和技术发展状况,采用Tm∶YAP激光器泵浦光参量振荡器(OPO)的技术途径,获得了0.8 W的长波红外激光输出,输出波长峰值位于8.1μm,光参量振荡器的光转换效率为6%,输出斜效率为6.9%。     

694nm激光泵浦的Tm：YAG可调谐激光器

Tm：YAG激光器有两个抽运通道，在680nm和780nm附近。680nm处的吸收系数约为780nm处的2．5倍。用694nm脉冲红宝石激光泵浦，实现2μm附近可调谐激光运转，斜率效率59％，调谐范围1．89～2.14μm。本文还讨论用680nm二极管激光器泵浦，实现低阈值、高效率、高输出Tm：YAG可调谐激光器的可能性。     

Yb∶ZnWO_4激光晶体的光谱特征

采用Czochralsk i法生长出光学质量较高的Yb∶ZnWO4单晶,通过偏振吸收光谱、荧光光谱的测量计算出其吸收截面为3.0×10-20cm2、发射截面为2.0×10-20cm2和荧光寿命为1.15m s,并推导Yb3 的Stark分裂能级。实验表明,Yb∶ZnWO4在近红外972nm处有强吸收峰,发射光谱是从914nm到1055nm的宽带,荧光寿命长,是一种新型LD抽运的可调谐激光晶体。     

激光二极管双端面抽运Tm:Ho:GdVO4 2 μm激光器

报道了激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶Ho∶GdVO4固体激光器,在2.049μm处获得连续(CW)和准连续(QCW)激光输出。激光二极管为光纤耦合输出,光纤芯径400μm,数值孔径0.22,输出波长805 nm。激光二极管额定输出功率27.7 W,均分为两束双端面抽运激光晶体。晶体尺寸为4 mm×4 mm×7 mm,Tm,Ho掺杂原子数分数分别为5%,0.5%。分析了Tm∶Ho能级系统的主要能级跃迁和能量转换损耗。为提高激光器的输出功率和转换效率,激光晶体采用液氮制冷。在重复频率5 kHz,10 kHz,20 kHz,调Q以及连续运行模式下,获得了9.4~10.1 W的激光输出,光-光转换效率为34%~36%。最大单脉冲能量为1.9 mJ,最大峰值功率为0.13 MW。讨论了抽运光功率和重复频率对激光脉宽的影响。     

一种测量激光跃迁截面和荧光寿命的新方法

本文介绍了利用激光弛豫振荡频率和激光参数的关系来测量激光跃迁截面和荧光寿命的方法。利用该方法测量了Nd:YAG 1.0642μm和Nd:YAP1.0795μm的激光跃迁截面及荧光寿命,其结果分别为43×10~(-20)—cm~2,253μs和46×10~(-20)cm~2,142μs。