1.06 μm抽运的低阈值三共振准相位匹配光学参量振荡器

在利用模清洁器改善全固化单频Nd∶YVO4激光器输出激光质量的基础上 ,利用准相位匹配 (QPM )技术抽运三共振周期性极化铌酸锂晶体组成的光学参量振荡器 (PPLNOPO) ,在低至 1 5mW的阈值抽运功率下获得2 1μm的近简并下转换光输出 ;当抽运功率为 6mW时 ,输出 0 9mW下转换光 ,光 光转换效率为 15 %。     

2μmTm,Ho∶YLF激光抽运ZnGeP_2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12μm),较大的非线性系数(d36=75pm/V),最高损伤阈值能量密 度为10J/cm2,较高的热导率(0.18W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体。理 论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～ 55.2°之间。实验上,以15W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05μm高重复频率声光调QTm,Ho∶YLF激光 器作为抽运源,其最大平均功率4W,脉冲宽度小于40ns,脉冲重复频率100Hz～10kHz可调。为降低准三能级 系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho∶YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77K温度条件下。 非线性频率转换晶体ZnGeP2长15mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20mm。在3.6W的抽 运功率下,脉冲重复频率10kHz,实现了4.1μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20ns,平均输出功率为 0.7W,光 光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65W。     

低阈值宽调谐的内腔调QNd∶YVO_4/PPLN光学参量产生

将多周期极化铌酸锂(PPLN)晶体置于激光二极管(LD)端面抽运的声光调QNd∶YVO4激光器谐振腔内,实现了准相位匹配内腔光学参量直接产生(QPM-IOPG)。PPLN晶体长20 mm,利用外加电场极化法制作,极化沿晶体的z向进行。设定声光Q开关重复频率为19 kHz,通过温度调谐和周期调谐,获得了信号光在1384~1541 nm范围内的连续输出,脉冲宽度约为80 ns。在PPLN晶体温度为140℃,极化周期为29μm时,内腔光参量产生的阈值仅为0.93 W,在3 W激光二极管抽运功率下,获得了140 mW的信号光输出;在极化周期为26.5μm时,内腔光参量产生的阈值增大到1.36 W,在3 W激光二极管抽运功率下,获得了105 mW的信号光输出。分析了不同极化周期下阈值和转换效率存在差异的原因,对内腔光学参量产生的阈值进行了理论分析和计算。     

双晶体双向非共线抽运BBO光参量振荡器

演示了利用一套光学元件对BBO光参量振荡器 (OPO)进行宽带调谐的结构 ,即双晶体走离补偿、双向非共线抽运。谐振腔中 90 %高耦合输出镜同时起到滤除抽运光和反向抽运的作用 ,无需更换腔片可实现信号光 0 4 3～ 0 6 3μm和闲频光 0 8～ 2 0 μm调谐输出 ,最高能量输出 4 1mJ,相应的转换效率 5 0 %。     

880nm共振抽运连续波内腔单谐振光学参量振荡器及其逆转换

报道了880nm激光二极管(LD)共振抽运的连续波(CW)Nd:YVO4-PPLN内腔单谐振光学参量振荡器(ICSRO)。在21.9W抽运功率下,获得了1.54W的3.66μm CW中红外闲频光输出,光-光转换效率为7.0%;与808nm传统抽运相比,共振抽运ICSRO在振荡阈值、输出功率、转换效率和功率稳定性等方面都显示出明显优势。针对高抽运功率下逆转换过程影响单谐振光学参量振荡器(SRO)转换效率的问题,研究了振荡信号光的耦合输出透射率对SRO阈值和下转换效率的影响。通过提高振荡光输出镜透射率优化SRO阈值,可在高抽运功率下保持下转换效率的同时获得高效的信号光输出;21.4W抽运功率下同时获得1.54W闲频光和5.03W信号光输出,总提取效率为30.2%。     

4～5μm全固化可调谐激光实验研究

报道了采用KTP晶体和LiIO3晶体实现4~5μm可调谐激光输出的光参量振荡器(OPO)至差频产生器(DFG)的全固化结构和相应的实验结果。其中光参量振荡器的抽运源为倍频Nd∶YAG激光,差频产生器的抽运源分别是上述光参量振荡器激光和Nd∶YAG基频激光经KTP倍频晶体后剩余的1.064μm激光。实验中Nd∶YAG基频脉冲激光脉宽12 ns,单脉冲能量300 mJ。观察到最大倍频效率达到66.7%,KTP参量量子转换效率达到50%,差频量子转换效率为1.5%,在4.45μm得到了单脉冲100μJ的激光输出。差频光的调谐范围为4.1~4.5μm,发散角为垂直方向12 mrad,水平方向4 mrad。     

LD抽运高功率连续波1.34 μmNd∶GdVO4激光器研究

报道了利用光纤耦合大功率半导体激光器 (LD)抽运Nd∶GdVO4晶体 ,采用平凹谐振腔 ,输出 1 34μm波长的高功率连续波固体激光器。在抽运功率为 1 4 75W时 ,获得最大输出功率为 4 6 2W ,光 光转换效率为 31 3% ,斜率效率达 32 9%。利用实验测得的阈值抽运功率和斜率效率 ,计算了Nd∶GdVO4晶体在 1 34μm波长处的受激发射截面     

高效率Cr3+:LiSrAlF6激光器的研究

研究了用有机染料进行抽运光光谱转移提高抽运效率的可能性。氙灯脉冲宽度从 1 81μs降到 1 1 8μs,激光输出斜效率提高了 1 7%。采用 R- 640染料光谱转移实现光谱匹配 ,斜效率提高了1 0 % ,采用 1 2 0μs的脉冲抽运光及用有机染料 R- 640对氙灯抽运光进行光谱转移 ,抽运 Cr3 浓度为 5(at- % ) ,尺寸为 6 mm× 45 mm的 Cr3 :Li SAF6激光晶体 ,中心波长为 830 nm,获得 1 J的激光能量输出     

2 μm Tm,Ho:YLF激光抽运ZnGeP2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12 μm),较大的非线性系数(d36=75 pm/V),最高损伤阈值能量密度为10 J/em2,较高的热导率(0.18 W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体.理论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5 μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～55.2°之间.实验上,以15 W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05 μm高重复频率声光调Q Tm,Ho:YLF激光器作为抽运源,其最大平均功率4 W,脉冲宽度小于40 ns,脉冲重复频率100 Hz～10 kHz可调.为降低准三能级系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho:YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77 K温度条件下.非线性频率转换晶体ZnGeP2长15 mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20 mm.在3.6 W的抽运功率下,脉冲重复频率10 kHz,实现了4.1 μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20 ns,平均输出功率为0.7 W,光-光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65 W.     

大功率LD抽运Nd:YVO4/KTP声光调Q绿光激光器

用大功率半导体激光器 (LD)连续抽运 Nd:YVO4/KTP激光器 ,实现了声光调 Q绿光输出 ,在注入抽运光功率 6.3 W,重复频率 2 5 k Hz时 ,获得脉冲宽度为 60 ns,平均功率为 1 .76W的绿光输出 ,光 -光转换效率达到 2 7.9% ,绿光单脉冲能量为 70 .4μJ,脉冲峰值功率达到 1 .1 7k W。     

206～2．8μm KTP OPO实验研究

为了得到2.7 μm波段可调谐激光辐射,设计了信号光单谐振荡KTP光参量振荡器(OPO),给出了KTP OPO II(B)类相位匹配方式下的角度调谐曲线、有效非线性系数.KTP晶体切割角为θ=62°,ψ=0°,有效非线性系数为-2.97 pm/V.利用该KTP OPO实现了2.6～2.8 μm波段范围可调谐激光输出,用脉宽为16 ns的基模高斯光束1.064 μm激光泵浦得到了最大能量578 μJ,能量转换效率达1.7%.     

可调谐脉冲钛宝石光纤激光器

报道了用脉冲调Ｑ－Ｎｄ：ＹＡＧ激光器倍频泵浦的掺钛宝石光纤激光器。在一根φ３５０μｍ×１１．２ｍｍ的光纤中获得了０．５ｍＪ的泵浦阈值、１５μＪ的输出能量以及５６．５ｎｍ的调谐范围。     

掺铥双包层光纤激光器研究

掺铥光纤激光器所发射的2mm波段激光处于水分子吸收峰且对人眼安全,并且被认为是3～5mm光参量振荡的有效抽运源,因此具有巨大应用前景。围绕进口和国产掺铥双包层光纤展开了一系列研究,实现了光纤激光器的连续运转、脉冲运转、可调谐输出等。对进口光纤的光谱特性进行了较全面的研究,获得最大连续输出功率6W、斜率效率50%;采用国产掺铥双包层光纤,获得最大连续输出功率5.1 W、斜率效率41.9%;采用后向Littrow结构、以闪耀光栅作为选频元件,获得了2mm附近最大范围可达105nm的可调谐激光输出,且各调谐激光线宽均在2.2nm左右。采用声光调制器(AOM)作为Q开关,在调制频率为1kHz时,获得最高峰值功率4.2kW、最大脉冲能量840mJ、脉宽200ns的脉冲输出;在3kHz时获得了最短180ns的脉冲输出。对双端抽运方式也进行了研究。分析了腔镜透射率和激光介质长度对激光输出功率的影响,讨论了激光光谱的红移现象。     

W级中红外宽调谐光学参量振荡器的研究

报道了一个低阈值、宽调谐、中红外单谐振掺MgO的周期性极化LiNbO3(PPMgLN)晶体光学参量振荡器(OPO)。利用声光调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下实现了PPMgLN晶体的准相位匹配(QPM)OPO。OPO阈值仅为0.4 W(重复频率40 kHz,单脉冲能量10μJ,脉宽160 ns);在泵浦光为6.6W(重复频率40 kHz,脉冲能量165μJ,脉宽65 ns)、PPMgLN周期为30μm时,获得了1.13 W的3.61μm中红外脉冲激光输出,光-光转化效率达到17.1%,同时获得了880 mW的1.51μm信号光输出,并且通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm中红外宽带可调谐激光输出。重点讨论了闲频光的功率、调谐和脉冲特性以及功率稳定性问题。     

波面倾斜脉冲泵浦的高效可见光飞秒光参量产生和放大器

利用脉冲波面倾斜技术补偿三波相互作用的群速度失配，建立了掺钛蓝宝石飞秒再生放大器输出倍频光泵浦共线类匹配ＢＢＯ晶体的光参量产生和放大器，其信号和空闲光输出调谐范围为０．４７～２．７μｍ，脉冲宽度为１００～１７０ｆｓ，重复率为１ｋＨｚ。脉冲最大输出能量为６．５μＪ，总能量转换效率大于１５％。     

近红外掺镁周期极化铌酸锂光参变振荡器

研究了掺镁周期性极化铌酸锂光参变振荡器(PPMgLN-OPO)在近红外波段的调谐特性和输出特性。计算了PPMgLN-OPO的调谐曲线,并采用Nd:YVO4激光器产生的1.064μm激光作为抽运源,验证了其温度调谐特性,实现了1.8～2.6μm的可调谐红外激光输出。此外,比较了长度为2cm和3cm的PPMgLN晶体的OPO输出特性,并在抽运功率为6.7W时,获得了最高功率为3.2W的2μm激光输出,转换效率达47.8%。     

宽调谐高效率声光调Q Nd∶YVO4/PPMgLN光学参量产生器

利用声光调Q的Nd∶YVO4激光器作为泵浦源,在室温下,实现了PPMgLN晶体准相位匹配光参量输出。光参量阈值仅为0.5 W(20 kHz,75 ns);在泵浦光2.25 W(20 kHz,52 ns),PPMgLN极化周期31.4μm时,获得了426.1 mW 3.03μm中红外脉冲激光输出;同时获得646.7 mW1.64μm信号光输出,总光光转化效率达到47.6%。并且通过改变晶体的极化周期,实现了闲频光3.03～4.49μm,信号光1.40～1.64μm宽带可调谐输出。     

红外可调谐NaCl(OH~-)∶(F_2~+)_H色心激光

采用我们研制的优质Nacl(OH~-)∶(F_2~+)_H色心晶体作激光介质,在X型激光腔中,实现了中心波长为1.57μm,可调谐波段为1.40～1.75μm的低温红外连续可调谐色心激光运转。探讨了(F_2~+)_H心的几个吸收带,激光输出与工作介质和辅助光的关系等问题。     

用于空间外差光谱仪光谱定标的窄线宽可调谐光纤激光器

针对星载CO2遥感探测空间外差光谱仪2.04 μm通道光谱定标的应用需求,研制了一台2.04 μm波段窄线宽波长可调谐的高稳定性铥钬共掺光纤激光器(THDFL).利用线型复合谐振腔的维纳效应扩大有效纵模间隔,有效抑制了多模激光振荡,输出激光线宽达7.5 MHz;通过对振动隔离和温度补偿封装的FBG施以轴向拉伸应力,该THDFL可在2040～2042.5 nm范围内调谐,且输出波长不确定度小于5×10-3 nm;使用研制的1565 nm光纤激光泵浦源,THDFL输出功率达192 mW;利用该可调谐THDFL提供的输出激光,溯源于波长标准后实现了空间外差光谱仪2.04 μm通道的光谱定标,且定标精度优于设定的指标要求.     

信号光脉冲比抽运光窄12倍的内腔式KTP光参量振荡器

在闪光灯抽运的非稳腔Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,放置非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式单谐振KTP光参量振荡器(OPO)。研究了输出信号光的波长调谐性能,获得1.57~1.60μm可调谐激光脉冲。实验结果表明,1.57μm信号光的输出能量随着光参量振荡器腔长的增加而减少,脉冲宽度随着腔长的增加而有所变化;抽运能量较大时,转换效率随着抽运能量的增加趋于饱和然后逐渐下降;对此给予了合理的理论解释。当光参量振荡器的腔长为5 cm,1.06μm抽运光脉冲宽度为30 ns时,输出的1.57μm信号光的脉冲宽度为2.5 ns,能量为21.3 mJ。1.57μm信号光的脉冲宽度仅为1.06μm抽运光脉冲的1/12,总的电光能量转换效率为0.128%。