大能量窄线宽全固态钛宝石激光器的研究进展

主要介绍了用于差分吸收激光雷达系统和蓝绿激光通信的大能量、窄线宽全固态脉冲钛宝石（Tn：Al2O3）激光器的应用及其在国内外的研究历史和现状。阐述了目前获得大能量、窄线宽全固态钛宝石激光器的几种典型方法,比较了其优缺点,并对这种激光器的发展前景进行了展望。     

窄线宽光纤激光器进展

窄线宽光纤激光器在光纤传感、激光倍频、光谱测量等领域有广泛应用。简单介绍了窄线宽光纤激光器的研究进展．详细阐述了窄线宽光纤激光器的各种腔形结构及线宽压缩机制，并对各种方法作了简要的对比。     

高稳频窄线宽半导体激光器

在相干光通信和空间光通信领域,激光器的线宽和频率稳定性对于保证通信质量起到至关重要的影响,因此需要采取相应的措施来压窄线宽并保证频率稳定。从芯片工艺入手,介绍了当前几种典型芯片的结构、性能特点以及其所能达到的线宽和稳频水平。针对高稳频窄线宽的要求,从主动稳频和被动稳频两种途径介绍稳频技术。为进一步提高稳频效果,介绍了当前较流行的激光器驱动电路的组成,以及温控电路的结构和相应的算法处理。     

高稳定度窄线宽激光器的研究

介绍了3种不同类型的高稳定度窄线宽激光器的研究进展.基于Littman结构和饱和吸收光谱稳频技术,研制了稳频外腔半导体激光器系统,输出波长为780.2 nm,频率稳定度1 MHz,不失锁时间大于12 h.利用边带稳频技术将分布反馈(DFB)激光器的输出波长稳定在Cs原子的吸收谱线的边带处,引入数字信号处理器(DSP)全数字稳频控制技术,实现了自动找频和稳频,获得波长为852.3 nm的稳频激光输出,24 h内频率漂移为±2 MHz.利用国产磷酸盐玻璃光纤作为增益介质,实现了一台高功率单纵模光纤激光器,制作的厘米级激光器实现了最大输出功率100 mW,利用外部光反馈实现单偏振运转,测得输出线宽为2 kHz,偏振消光比优于35 dB.     

单纵模窄线宽光纤激光器的研究

单纵模窄线宽光纤激光器已经在石油勘探、光纤传感器和海底通信等领域得到很好的应用。目前可用于实现窄线宽输出的技术主要有使用基于光纤布拉格光栅（FBG）的线宽压缩结构、基于饱和吸收体的模式选择技术以及基于复合腔的激光器结构。为此着眼于如何实现激光器的单纵模窄线宽输出,技术上主要研究应用于两大腔体结构的线宽压缩技术,并在此基础上提出改进方案。     

频谱仪快速测定窄线宽激光器线宽

针对传统光谱仪和F-P 干涉仪分辨率不能满足窄线宽激光器线宽的测量要求, 基于延时自外差法搭建测试平台.设置频谱分析仪分辨率参数抑制噪声实验, 通过使用20 km 延时光纤、80 MHz声光移频器和50:50 光纤耦合器, 通过光电探测器实现光电转换并利用频谱分析仪分析测试信号.对频谱分析仪分辨带宽RBW 和视觉带宽VBW 以及扫频范围(Scan Range)进行优化设置, 在不降低测试灵敏度的情况下, 将重叠信号分辨开, 使其不会过多滤掉高频成分而失真并对线宽功率谱峰值进行洛伦兹曲线拟合.最后得到了1 550 nm 波长可调谐光纤激光器(1 520~1 570 nm)的线宽值约为161 kHz, 为频谱仪的参数优化设置及窄线宽激光器线宽标定提供了相关参考.     

全固态窄线宽钠导星激光器

研制了一台重复频率400 Hz,平均功率1.0 W的激光二极管抽运全固态窄线宽钠导星激光器.利用两路波长分别为1064 nm和1319 nm的声光(AO)调Q激光器作为基频光,在腔外通过三硼酸锂(LBO)晶体和频产生(SFG)589 nm钠导旱激光,和频效率约达20%.每路基频光均采用标准具压窄线宽,输出和频光线宽约1.8 GHz,并调节控制标准具的温度和倾斜角度将中心波长锁定于589.159 nm(偏差±1 pm),实现了激光器谱线与钠原子D2线的精确匹配.     

基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析,研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于分布反馈(DFB)激光器输出线宽的影响,分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×10⁶的片上Si₃N₄微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定,将其输出线宽由自由运转时的556.71 kHz压窄到了92.28 kHz,锁定带宽达到425 MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理,并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。     

窄线宽蓝光半导体激光器研究

由于有色金属对蓝光激光光源具有良好的吸收效率,因此蓝光半导体激光器逐步成为研究热点。针对激光加工纯铜、纯金、高强铝等高反射金属材料的市场需求,采用体布拉格光栅作为外腔反馈元件,压窄激光线宽,稳定激光波长,并基于空间合束技术将6片单管蓝光激光芯片聚焦耦合进芯径为105μm、数值孔径为0.22的光纤中,研制出窄线宽蓝光半导体激光光纤耦合模块。当工作电流为3 A时,该激光模块的输出功率为26.32 W,稳定输出波长为444.29 nm,光谱线宽被压至0.18 nm。     

全光纤窄线宽脉冲激光器

介绍了一种全光纤窄线宽脉冲激光器。该激光器由两部分组成,即脉冲光纤激光器种子和由隔离器、耦合器以及光纤光栅组成的窄线宽脉冲提取装置。脉冲光纤激光器种子是基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)为锁模机制的全光纤被动锁模激光器,输出脉冲的光谱宽度约为3 nm。窄线宽脉冲提取部分对脉冲光纤激光器种子输出脉冲的光谱进行提取、窄化,输出脉冲的光谱宽度约为0.1 nm。该激光器操作简单、设备简易,为全光纤结构;不仅可以输出窄线宽光脉冲序列,而且同时还可以输出脉冲光纤激光器种子的光脉冲序列,极大地拓展了脉冲光纤激光器的应用范围。     

全固态561nm单谱线激光器研究

采用5 W激光二极管端面抽运Nd∶YAG晶体,通过设计合理的谐振腔膜系,再分别利用双折射滤波器和标准具获得单一谱线基频光,采用长度为10 mm的Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体进行倍频,获得稳定的561 nm单谱线输出。理论分析了双折射滤波器和标准具抑制其他竞争谱线的过程,发现使用双折射滤波器可以获得更窄线宽的输出,而使用标准具获得的输出功率更高,理论与实验相符。在泵浦功率为4.8 W时,分别获得227 mW和254 mW的561 nm单谱线输出。斜效率分别为6%和6.68%。     

561 nm全固态低噪声激光器研究

利用激光二极管端面泵浦Nd∶YAG晶体,通过LBO非线性晶体腔内倍频,利用双折射滤波器进行选频,最终获得稳定的低噪声561 nm激光输出。LBO晶体尺寸为2 mm×2 mm×10 mm,采用Ⅰ类相位匹配切割。抽运功率为4.8W时,低噪声561 nm激光最大输出功率为70 mW,光-光转换效率为1.46%。作为对比,再利用布氏片进行选频,得到的561 nm激光的噪声高于利用双折射滤波器进行选频时的噪声,实验结果与理论分析一致。     

1kHz高倍率亚纳秒全固态激光放大器研究

高功率全固态亚纳秒激光器具有体积小、成本低、线宽窄、峰值功率高等优势,在诸多领域具有重要的应用价值。为获得高功率亚纳秒激光输出,首先通过被动调Q激光器得到亚纳秒种子激光,然后利用LD侧泵模块,采用双模块双通放大的实验设计,在重复频率为1 kHz时,获得了平均功率达10 W,脉冲宽度816 ps,线宽39 pm,光束质量M2小于1.8的激光输出,放大器整体放大倍率达95倍以上。     

基于二硫化钨纳米材料的全固态脉冲激光器研究

采用锂离子-插层法制作了二硫化钨(Tungsten disulfide,WS2)纳米片溶液,经超声、离心、旋涂、烘干等流程制备了性能优良的WS2可饱和吸收体(Saturable Absorber,SA)。利用拉曼(Raman)和原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)法对WS2-SA进行系统表征分析,结果表明其表面薄膜具有少层片状二维结构。实验将WS2-SA应用于Nd∶YVO4全固态激光器中,获得了脉冲宽度为358 ns、重复频率为1.4 MHz、信噪比为39 dB、最大平均输出功率为570.4 mW的稳定脉冲激光输出。在120 min内,激光器平均输出功率的变化幅度低于5 %。     

Wavelength-tunable narrow-linewidth semiconductor fiber-ring laser

A passive sub-ring was inserted into a semiconductor fiber-ring laser as the Vernier configuration to enable stable lasing spectrum. Wavelength tuning over 20 nm and fine tuning of less than 0.0001 nm were obtained by rotating the polarization controller and adjusting the voltage on the phase modulator, respectively. A narrow linewidth of less than 10 kHz and a sidemode suppression ratio of higher than 35 dB were demonstrated with single longitudinal-mode operation     

全固态单频激光技术

全固态单频激光器在高分辨率激光光谱学、相干通信、激光雷达、引力波探测等方面的重要应用,成为全固态激光器研究的一个重要方向。概述了几种获得全固态单频激光器的方法,主要有短腔法、耦合腔法、双折射滤光片法、光栅选频法、插入标准具法、单向环形腔法、扭转模腔法等。介绍了不同方法实现单频的基本原理及国内外进展,总结比较了它们各自的优缺点和适用范围,为不同的单频激光应用需求提供了不同的单频技术手段。     

全固态绿光激光器研究进展

本文对比了世界范围内对全固态绿光激光器的相关研究,标定了目前所达到的研究水平,对于即将开展相关研究的科研工作者是一份有益的参考.目前,有必要解决将全固态绿光激光器进行实际应用上的技术难题,促使其进入产业化的高速发展期.     

皮秒激光加工研究进展与展望

皮秒激光加工作为一种先进的超快加工技术,以其“冷加工”、高重复频率和高脉冲能量等特点,可实现对多种材料高精度、高效率的微细加工,在精密机械、表面工程、生物医学等领域具有广阔的应用范围和前景。综述了皮秒激光用于金属薄板及硬脆性材料的微孔加工、切割划线以及用于钛酸锶、氧化锆等材料表面改性方面的研究进展,从工艺参数优化、配套装备改进等方面探讨了皮秒激光加工现阶段存在的问题及发展方向。     

高功率266 nm全固态单频连续波激光器研究进展

高功率单频连续波266 nm激光在大容量信息存储、高分辨光谱监测及高精度紫外光刻等领域具有重要应用价值,近年来已成为国内外紫外激光领域的研究热点之一。文中首先综合比较了用于产生高功率266 nm紫外激光的非线性光学晶体基本性能,并根据主要的激光器频率锁定方法,重点分析了H?nsch-Couillaud (H-C)频率锁定和Pound-Drever-Hall (PDH)频率锁定方法的优缺点以及连续波单频266 nm激光器发展现状,介绍了本课题组最新研究成果,即基于H-C频率锁定方法实现了功率1.1 W的单频连续波266 nm紫外激光稳定输出。最后,针对进一步提升全固态单频连续波266 nm激光器性能亟需解决的问题和可能解决路径进行了简要分析和展望。     

全固态266 nm紫外脉冲激光器研究

报道了利用激光二极管端面抽运Nd∶YAG晶体,通过Cr4+∶YAG晶体可饱和吸收被动调Q,KTP晶体腔内倍频及BBO晶体腔外四倍频,实现266 nm连续脉冲输出。通过优化激光器外谐振腔,提高腔外非线性变频转化效率。LD抽运功率为4.6 W时,得到532 nm激光平均输出功率为154 mW,与腔外直接倍频相比,532 nm激光的平均功率提高了3倍,单脉冲能量和峰值功率提高了2倍,这有利于四倍频转化效率的提高。266 nm紫外激光平均输出功率为3 mW。