双波长激光移频激发拉曼光谱测试系统设计

拉曼光谱检测常常受到荧光干扰,而移频激发拉曼差分光谱法(SERDS)是一种有效抑制拉曼光谱荧光背景的方法。基于该方法,采用两个波长相近、基于体布拉格光栅技术的固定波长激光器,设计了一套拉曼光谱测试系统。通过控制激光器的功率和温度,保证了输出波长的稳定性。采用高灵敏度的薄型背照式面阵CCD,设计了光谱数据采集光路和电路。同时,在软件上实现了差分光谱的三种重构算法,即简单积分算法、带数值插值的简单积分算法和多重约束解卷积算法。在实验中,利用文中系统对强荧光背景的某品牌香油进行了拉曼光谱测量,分别采用这三种算法处理差分光谱进行光谱重构,并对比了重构效果。实验结果表明,设计的系统能够有效抑制荧光对拉曼光谱检测的影响。     

端面抽运Nd:YAG/Cr^(4+):YAG/KTA被动调Q级联拉曼激光器EI北大核心CSCD

报道了基于KTA晶体671 cm^(−1)和234 cm^(−1)频移的LD端面抽运被动调Q级联拉曼激光器。采用Nd:YAG/Cr^(4+):YAG复合晶体产生被动调Q的脉冲基频激光来驱动KTA晶体,研究了不同入射抽运功率下级联拉曼激光的输出功率、光谱和脉冲特性。随着抽运功率的增加,输出激光波长从以671 cm^(−1)和234 cm^(−1)频移级联拉曼的1178 nm单波长过渡到与1212 nm同时输出的双波长。在10.05 W的入射抽运功率下,获得了280 mW平均输出功率,6.2%转化效率的双波长激光。对应的脉冲宽度和重复频率分别为1.2 ns和10.3 kHz,单脉冲能量和峰值功率分别为27.2μJ和22.7 kW。结果表明:基于KTA两个相当增益强度的频移,结合腔镜镀膜控制可以获得丰富的斯托克斯激光波长。     

固体谐波多波长拉曼激光器

研究了多谐波固体激光器在气体中的受激拉曼散射，获得了多波长激光输出。利用Nd：YAG激光的二倍频、三倍频及四倍频的激光输出在氢气和甲烷气体中的受激拉曼特性获得多个波长的拉曼输出，波长范围覆盖紫外到可见光甚至近红外。列出了常用的几种拉曼工作气体，其中氢气和甲烷各有优缺点，而两者的混合气体一方面弥补了氢气频移过大的缺点，另一方面抑制了甲烷的易分解性。利用缓冲气体和混合气体优化拉曼激光的输出。给出了24个拉曼波长的功率输出数据，其中功率较大的有13个波长。多谐波固体激光与受激拉曼散射结合的多波长拉曼激光器在激光雷达等领域有广泛的应用。     

激光雷达用紫外—可见多波长同时输出的激光系统

报导了同时探测多种大气成分的空间垂直分布的激光雷达用多波长激光光源系统.该系统通过Nd∶YAG激光器选模输出的1064 nm激光经一级放大后,分成两束,其中一束光再通过放大,经过二倍频器及三倍频器后输出532 nm和355 nm激光束,532 nm波长的激光用于探测大气中气溶胶和温度的空间垂直分布;355 nm波长的激光用于探测平流层臭氧的参考光,同时也是使用Raman方法探测水汽混合比分布的激光光源.另一束1064 nm的激光通过放大后,经过二倍频器及四倍频器输出266 nm激光,其用作泵浦高压氘气拉曼(Raman)频移器而输出289 nm波长激光(1阶Stokes),用作探测对流层臭氧的吸收波长.通过同时使用XeCl准分子激光器输出308 nm波长的激光,采用差分吸收方法探测大气臭氧的垂直分布.最后给出了合肥地区一些典型的探测结果,如大气臭氧、气溶胶、水汽及温度等的分布及其特点.(OB19)     

可调谐多倍布里渊频移间隔多波长光纤激光器

实验研究了波长间隔为双倍和三倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器,通过改变布里渊抽运波长实现了多波长激光器的调谐。实验得到了波长间隔为双倍布里渊频移即0.17nm的8个布里渊多波长激光产生,输出波长可以在110nm(1528~1638nm)范围内调谐;还得到了波长间距为三倍布里渊频移即0.26nm的5个布里渊多波长激光产生,输出波长可以在60nm范围(1535~1595nm)内调谐。另外,实验还发现布里渊抽运激光波长在激光器自激发振荡波长范围内时,产生的布里渊波长数达到最大值。该研究在密集波分复用光纤通信系统、微波光子学、光纤传感、光谱测量等领域具有重要的应用前景。     

百瓦级1.2/1.5 μm双波长金刚石拉曼激光器（特邀）

具有高功率、高光束质量的双波长激光器在精密光谱、共振干涉测量和激光雷达等领域有着重要的应用。但是受到激光工作物质固有的光谱和增益特性制约,通过传统的粒子数反转激光器难以直接获得高功率的双波长激光输出,因此通常需要结合非线性光学频率变换技术将常规的单一波长高功率激光拓展至一个或若干个特殊波段。受激拉曼散射作为一种三阶非线性效应,具有频移大、自相位匹配和光束净化等优点,是实现高效率、高光束质量波长转换有效手段。利用具有宽光谱透过范围（>0.23 μm）、超高热导率（>2 000 W·m?1·K?1）和大拉曼频移（1 332 cm?1）等优异特性的金刚石晶体作为拉曼增益介质,通过外腔振荡结构实现了1 μm泵浦光直接向1.2 μm和1.5 μm双波长激光的高效转换,在最高稳态泵浦功率414 W的条件下获得了1.2 μm和1.5 μm功率分别为72 W和110 W的输出。该研究为实现高功率的双波长激光输出开辟了新的途径。     

掺磷光纤拉曼激光器数值模型和实验

介绍了一种以掺磷光纤为增益介质的典型双级拉曼光纤激光器的结构以及数值模型。模拟了利用1061nm的掺磷双包层光纤激光器为抽运，经过双级拉曼频移产生阈值功率约为1W，波长为1480nm的激光输出。     

采用移频反馈的SOA多波长光纤环形激光器

文章报道了一种基于移频反馈的半导体光放大器(SOA)多波长光纤环形激光器,其环腔内插入声光调制器作为移频器,用自制的光纤马赫-曾德干涉仪进行梳状滤波,在输出光谱1.5 dB带宽为21.7 nm范围内,获得了间隔50 GHz的54个稳定的多波长连续光激射,消光比为28 dB.该激光器具有工作稳定性好、输出光谱宽和不同波长功率平坦度高的优点.实验证明,移频反馈技术能够实现激光器不同起振波长间的增益均衡,使输出光谱带宽增大21.7%.     

中红外玻璃光纤材料及拉曼激光光源研究进展(特邀)

高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活，原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光，是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前，基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料，已实现工作波长位于3.77μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2 231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3μm的拉曼孤子激光光源。近期，笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并利用其作为非线性介质，先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96～2.82μm的拉曼孤子激光以及波长为～4μm的红移色散波，验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展，并对其未来发展趋势进行了展望。     

转动能级拉曼抽运技术在NO2激光探测雷达中的应用

差分吸收激光雷达(DIAL)是目前探测大气污染成分最有效的方法之一.介绍了一种新型NO2激光探测雷达(NO2-DIAL)差分吸收光源的设计:选择Nd:YAG的三倍频输出激光作为λon(354.7nm),并采用该三倍频激光的圆(或椭圆)偏振光抽运D2拉曼池,选择其中距抽运光波长最接近的第一级纯受激转动拉曼散射光作为特征吸收波长λoff(359.9nm).抽运光的偏振态调制采用1/4波片调谐技术方便地测定和实现.这一方法保证了两个差分激光的中心波长稳定、频漂小、线宽窄,同时系统只需使用一个拉曼池,即可获得同轴性很好的两束激光输出,在技术指标的提升和经济性两方面都具有很大的优势.     

1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器

设计并实现了一种基于人眼安全波段的1550 nm全光纤化结构单频脉冲光纤激光器。激光器采用外腔稳频技术的单频半导体激光器作为种子源,其线宽1.8 kHz,功率20 mW。通过预放大器和声光调制器获得单频脉冲激光,并运用两级光纤放大器实现了线宽1.9 kHz、平均功率521 mW、脉冲宽度200 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲光纤激光输出。输出脉冲峰值功率达260 W。输出端采用了双包层单模光纤,保证了输出激光的光束质量。整个激光器通过对种子光级联放大,结合放大器的增益控制,成功抑制了受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)效应,消除了放大过程中噪声对线宽的影响,获得了线宽稳定的单频脉冲激光。     

石墨富集方式下水中Cr元素的LIBS检测

为了在石墨富集的方式下测量并分析水中Cr元素的激光诱导击穿光谱特性,利用Nd:YAG脉冲激光器作为激发光源,以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件为光信号分离和探测器件,以Cr元素的425.435nm谱线作为分析线,研究了水中Cr元素的时间衰减特性。结果表明,最佳延时时间为1100ns,最佳门宽为1800ns,通过对具有不同Cr元素含量的样品的测量,给出了Cr元素的定标曲线,并最终计算取得Cr元素的检出限为0.520mg/L。这一结果为激光诱导击穿光谱应用于水中Cr元素的快速检测提供了数据参考。     

Diode-pumped LiIO3 intracavity Raman lasers

We report on an all-solid-state intracavity Raman laser source operating at 1155 nm. The Raman-active medium is crystalline LiIO₃ , which converts emission at 1064 nm from Nd:YAG to the first Strokes wavelength of 1155 nm. We discuss the key design principles for this Raman laser and present its operating characteristics, including output power, efficiency, and spectral, spatial, and temporal properties     

低频移拉曼模式多阶级联的1.7 μm激光器

基于固体介质的拉曼频率变换是产生新波段激光的有效技术方案。利用1572 nm KTP光参量振荡器腔内泵浦KGW晶体,实现了1616 nm （2阶）、1638 nm （3阶）、1662 nm （4阶）、1686 nm （5阶）、1711 nm （6阶）拉曼激光输出,其中1711 nm占据主导地位。激光器最大总平均输出功率为1.13 W,最小脉冲宽度为20 ns。该多阶级联拉曼变频对应的单阶平均拉曼频移为86 cm?1,与文献报道的KGW晶体低频拉曼模式相吻合。采用1572 nm KTP光参量振荡器作为拉曼激光器的腔内泵浦源有两个优势,一方面可以有效拓展拉曼变频的输出波长,另一方面可以基于光参量振荡器的脉冲窄化特性为后续多阶拉曼转换提供高强度的泵浦光。通过引入多阶级联拉曼变频的方案,为有效利用固体介质非常规低频移拉曼模式提供了新思路。     

便携式差分喇曼光谱技术在翡翠鉴定中的研究

为了实现对翡翠种属及注胶翡翠的鉴定，采用显微联用位移激发差分喇曼光谱法进行了理论分析与实验验证，得到了112个翡翠样品的差分喇曼光谱数据，比较了翡翠的差分喇曼光谱和普通喇曼光谱，并统计分析了翡翠的喇曼特征峰及B货翡翠的鉴别依据。结果表明，差分喇曼可有效滤除荧光，对识别高荧光翡翠样品的特征峰有显著优势；378cm-1，698cm-1，1037cm-1峰强较强、峰形尖锐，是检测翡翠时出现频率最高特征峰，可以借此对样品种属进行鉴定；通过显微放大能观察到B货翡翠经酸洗产生的裂纹、凹坑及其充填的有机物，并在此处可检测到有机物的喇曼特征峰，其中1114cm-1，1188cm-1，1611cm-1出现最为频繁，可以此对翡翠的A货、B货进行鉴定。该方法操作简单、提高鉴定效率，可为翡翠的快速鉴定提供参考。     

基于光学参量振荡器的高分辨率CARS光谱研究

提出了一种基于三硼酸锂（LBO）晶体的飞秒绿色泵浦光学参量振荡器（OPO）,其采用飞秒525 nm绿光光纤激光器作为泵浦源。OPO产生的信号光其可调谐的光谱范围由780～940 nm,光功率可达到250 mW以上;闲频光可调谐范围从1630～1190 nm,光功率可达到300 mW以上。利用本系统可在波数为1330 cm－1和6650 cm－1之间进行相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱测量。由于脉冲啁啾,光谱分辨率达到100 cm－1,与时间带宽限制脉冲激励源相比,分辨率达到后者的2.5倍。     

高功率激光单模光纤远距离传输实验研究

受激拉曼散射（SRS）效应是制约高功率激光单模光纤远距离传输应用的瓶颈因素。采用1550nm非偏振连续波单模光纤激光器作为光源, 通过实验研究了不同注入光功率条件下经过103km单模光纤传输所产生的受激拉曼散射现象,运用级联长周期光纤光栅带阻滤波器进行了受激拉曼散射抑制实验,并进行了相应的理论分析。提出了光纤受激拉曼散射抑制有效性判据,实验演示了受激拉曼散射现象,验证了级联长周期光纤光栅带阻滤波器对受激拉曼散射抑制的有效性。     

基于锁模脉冲泵浦的全光纤化超连续谱光源

采用基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动锁模方案,通过三级主振荡功率放大(MOPA)结构,构建了平均输出功率39.2 W的全光纤皮秒脉冲光纤激光器。输出激光脉冲宽度10.7 ps,重复频率68 MHz。利用该皮秒光纤激光器泵浦一段4.5 m长的国产光子晶体光纤(PCF),实现了平均功率20.1 W的全光纤化结构超连续谱(SC)光纤激光输出。光谱宽度超出所用光谱仪600~1700 nm 的观测范围,在观测范围内具有10 dB 的光谱平坦度。     

Configurable three-wavelength Raman fiber laser for Ramanamplification and dynamic gain flattening

A three-wavelength Raman fiber laser is presented that is suitable for the generation of a flattened Raman gain curve over a broad range of extended telecommunications bandwidths. This laser utilizes an 1100-nm Yb-doped cladding pumped fiber laser and a cascaded Raman resonator to generate output radiation at 1427, 1454, and 1480 nm. The slope efficiency for conversion from the 1100- to 14xx-nm radiation is 0.38, the total output power is 1.1 W, and the fiber laser "wall-plug" efficiency is 0.10. The output power at 1454 and 1480 nm is adjusted by varying the reflectivity of the fiber grating output couplers and the suppression of lower order spectral components is between 15 and 20 dB. Low frequency relative intensity noise (RIN) measurements indicate RIN values less than -90 dB/Hz below 100 kHz