双束聚焦强红外激光引起可见荧光的光-声-光相互作用的研究

在强红外激光脉冲激发下引起BCl_3分子可见荧光,同时产生脉冲声,当这种声再进入振动激发态分子气体时,引起分子的再激发并再度引起分子分解,并发出可见荧光,即光-声-光现象。由于这种光-声-光现象对于研究激光化学及激光分离同位素的能量转移过程以及激光引起的气体动力学过程是极为重要的,所以,在本工作中使用二个同时的不重迭的强CO_2脉冲聚焦光束对此现象作了进一步的研究,得到了令人鼓舞的结果。将一束激光能量密度降至不足以引起光-声-光致荧光,然后单独加入另一束不重迭聚焦光束,在第一束激光辐照区域亦未     

宽光束反向传输全光开关的实验研究

提出一种新型的光控光开关，利用倍频Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光作为控制光束泵浦Ｃ６０溶液，形成瞬态透镜效应，使同时反方向通过样品的６３３ｎｍ宽光束的氦氖激光实现光开关。这种光开关响应快，开关对比度大，可完全避免控制光束的干扰。     

用于电光学和光折变的有机聚合物的设计与合成

激光束之类强光可使非线性光学材料的光学性质发生变化，这种变化转而又影响光束通过这种材料时的光束特性。研究光与物质相互作用是非线性光学的课题，这种研究也包括二次谐波产生之类值得注意的效应。比如把红外激光脉冲（1064um波长）聚焦到磷酸二氢钾晶体，可以产生二次谐波（532um波长）的绿光脉冲。更一般地说，可用材料的非线性光学特性来控制相位、偏振态或光束的频率，它们还可用来存储和恢复信息或使光束偏转，使之在光纤信道之间传输光信息。随着通信等领域中光子技术的涌现（这里信息都进行编码和以光学方式输送或传输），对高…     

复合YAG激光用于大功率焊接设备

日本高等材料加工研究所Shigeki Fujinaga研究组已用复合YAG激光光束获取焊接厚金属板设备所需的大平均功率。 该组调查了两种复合YAG激光束的方法,两者都用光纤传输。一种方法是在出口端复合,一种则是在入口端。用两束平均功率为2 kW的连续波激光束及一束1.5 kW脉冲激光光束,来决定复合平均功率为5.5 kW光束的焊接性能。 Fujinaga说：“每种复合方法都有其优缺点。在光纤的输出端复合的缺点是：设备过于庞大笨重,焊接机器人无法迅速移动。而在光纤输入端复合阻止了三束光散焦,当你想使两束连续波YAG光束与一束脉冲激光光束复合时,有时需要进行光散焦。” 为确定最佳空间排列,光束的倾斜角为15°(从垂直面向工作平面倾斜的角度)时,热柱与焊接穿透的形式是恒定的。倾斜角增加至30°,会导致分裂式穿透和焊接中横截面熔融面积增加。 但通过组合光学复合,发现虽然没有穿透分裂发生,倾斜角也不能减小至17°以下(从垂直向水平倾斜)。对水平、垂直以及仰焊都做了测定,结果是仰焊具有最大的溶合体积。 组合光学件使YAG激光易于复合,复合光束的穿透创造了独特的不分裂的锁眼,当光束散焦时会有三个点出现。 研究人员发现：当平均输出功率恒定时,当脉冲激光束位于调制光束之上时和当脉冲激光功率与总功率的比值增大时,穿透深度随光束最高功率的增加而增加。 即使可以利用大功率激光振荡器,但用复合激光光束进行材料加工的方法仍有待完善。 (以上由俞晓梅;陈敏,陈建文供稿)     

高功率脉冲光纤激光光束合成的最新研究进展

光束合成作为提高脉冲激光功率的有效手段,近年来得到了人们越来越多的关注.综述了几种典型的脉冲光纤激光光束合成方法.详细介绍了近年来不同时域特性(如飞秒、皮秒、纳秒)脉冲光纤激光光束合成的最新进展,分析了各种合成方法的技术特点,总结了脉冲光纤激光光束合成的发展趋势.     

多光束全息照相干涉仪

这种全息照相干涉仪可用来测量由干涉仪的物光光束与通过物体再次反射的光束之间的微小相差。相位的灵敏度与通过物体造成的光路数有关。提出了一种专门限制两镜子间(其一是半反射镜)物光束反射次数的方法。例如用一给定相干长度的准单色光就可以实现。这种光源可以是给定脉冲宽度的激光。光脉冲的有效长度用光开关限制,或者可将物光光束略微倾斜,使物光光束开始从光阑平面第一个孔通过再从第二个孔出来。换句话说:在反射一定次数后从第一孔出来。     

基于相干合成的可调全光纤脉冲激光源

基于光束相干合成的原理,提出了脉冲激光产生的新方法,设计并构造了相应的全光纤实验系统.该方法通过对光纤耦合器中相干合成的两束相干光的相位差进行有效地控制,实现重复频率、脉宽、占空比均可调的脉冲激光输出.实验中利用闭环工作点控制法进行噪声相位补偿,以得到稳定的脉冲光输出.实验分别利用矩形波、三角波、正弦波进行相位调制,得到了相应波形的激光输出;利用不同参量矩形波进行相位调制,可以得到重复频率从1～500 kHz,占空比从20%～80%可调的脉冲光输出,在重复频率为500 kHz时,脉宽可达300 ns.这种脉冲激光产生技术为大功率、可调脉冲激光的产生提供了一种新的途径.     

1 kW全光纤激光器实验研究

研究了输出功率1 kW的连续全光纤激光器的实现方法。采用双端泵浦单谐振腔方式,通过优化增益光纤及光纤光栅参数,实现了工作波长1.08μm,最大输出功率1.03 kW的全光纤连续激光输出,光-光转换效率74.6%,斜效率75%。输出功率为272 W时光束质量M2x=1.39,M2y=1.43。分析了光束质量变差的原因,认为在高功率下光纤光栅、合束器及熔点导致原先在纤芯中传输的激光部分被泄露到包层中,在包层中传输的激光使光束质量变差。提出了进一步改进的方法。     

CO_2激光器辐射的测量

CO_2大功率气体激光器使电的控制信号转变为光束功率信号时严重失真,主要是在脉冲工作态时,激光脉冲极大地依赖重复脉冲频率,占空因数、放电电流、激光气体混合比以及激光器的调制状态。对于精密材料加工来说,掌握并能再现重要的光束参数,如     

基于氢气填充空芯光子晶体光纤的全光纤型气体拉曼光源特性

理论和实验研究了调Q光纤激光脉冲抽运基于氢气填充空芯光子晶体光纤气体腔的全光纤型气体拉曼光源的特性。抽运光脉冲波长为1064.7nm时,产生的Stokes频移光波长为1135.7nm。理论和实验结果均表明,产生的Stokes频移光脉冲宽度远小于抽运光脉冲,并且,Stokes频移光脉冲宽度随抽运光脉冲能量的提升而增加。此外,减小抽运光脉冲宽度,可以降低拉曼阈值抽运能量、提高Stokes频移光的转换效率。在重复频率为5kHz、脉冲宽度为125ns的调Q光纤激光脉冲抽运下,实验测得拉曼阈值抽运能量和拉曼阈值点处转换效率分别为2.13μJ和9.82%。     

用“光火箭”消除雷击

密执安大学超快光科学中心的新近实验已演示了克服天然衍射和等离子体相互作用效应的方法，通常这种相互作用使高辐照度激光脉冲相互作用长度限制到约1cm。研究人员已观测到，辐射度约为1014W／cm2量级的单个高峰值功率激光脉体将形成自沟道并传播约2000多个瑞利射程或20m。据认为，这种自沟道效应是通过衍射、折射和自聚焦效应的平衡而发生的。据中心主任G．M0utou说，对气体中强场激光一物质相互作用实验而言、希望有长的相互作用长度。然而，光的波动性限制了激光束能以特定光斑尺寸和辐照度传播的距离。该距离用瑞利射程Zr=πw2n／λ…     

把光束停顿下来

阿尔伯特*爱因斯坦在创建其狭义相对论时曾想象,如果有人骑在每秒运行300000 km的光束上观看我们的世界,将会是怎样的景象。但这样的太空遨游者骑在激光束上飞过麻省剑桥的罗兰科学研究所时,他会大吃一惊。 那里的研究人员已设法使激光束在穿过一种极冷的气体云团时,将它完全停下来。他们预言这一技术可在未来的计算机中用于信息储存。 把光停住,听上去不太可能爱因斯坦的理论被广泛地解释为光速是恒定不变的。但这种说法仅限于光在真空中传播时。当光穿过其他材料时,光常变慢,这就是光线从空气进入水或玻璃时发生曲折的原因。但光的减慢通常很小,在各种材料中,光仍以非凡的速度穿行。 在具有大折射率的材料中,光运行得较慢。折射率越高,材料的原子与光相互作用越强,使光前进速度减得越慢。可以想象,在蜜糖湖中跋涉的情形。如果蜜糖十分浓稠,在其内运动则愈加困难。 Lene Hau与他的同事所用的“蜜糖”是数百万个钠原子组成的气体,冷却到仅比绝对零度高百万分之几度。这些原子在磁“原子阱”中形成云团。 通常情况下,这团气体不允许光穿过。但当用一束“耦合光束”照射时,气体可变为透明。这就使它成选择性透明只当光是某个特定颜色时,它才允许这个“探测”激光脉冲穿过。 耦合光束就像重要人物的保镖,在冷原子中开出一条通道让探测光束通过。如果保镖突然离去即当探测光正通过原子云时关闭耦合激光探测光则停住,死呆在路上再也无法前进。这不同于把气体简单地变成黑色,使探测光被其吸收。 如果重新开亮耦合光,探测光束则继续其行程。这样,如果在探测光脉冲上进行信息编码正如计算机中在电脉冲上信息编码那样信息就能在一小段时间后再现,就像信件在邮寄中耽搁了一下那样。 研究人员预言,这一方法可能用于“量子计算机”它是一种比现有计算机快得多、威力强大得多的机器。这种机器用“量子态”的形式存储和转发信息,比如,用光束中的单个光子(光的波包)态。该组的技术提供了储存量子信息和使数据流停-走转换的方法。 两年前受Hau减慢光速实验的启发,原在麻省剑桥的Ronald Walsworth和Mikhail Lukin在哈佛史密森天体物理中心也开展了十分类似的实验研究。所得的结果即将发表。 (蔡惟泉)     

LAN实验室研制光弹

LosAlamos国家实验室正在研制的激光器，看来其光荣能通过大气传送几百公里，而不会引起色散、衍射和散射造成的损失，有可能得到革命性的宇航应用。这种激光器尽管处于是础研究阶段，但其应用可以包括激光透器、通过云层的遥感、光功率传输和用作光针触发闪电离开航空港。研究意发现，光脉冲强匿超过临界值时，激光脉冲自聚焦成一条很细的丝，传播过程中没有发散，避免了通常激光荣发散造成的损失。光荣的直径约100μm，其传播特性完全不同于店统的统性或非线性传播特性，但这种导致目聚焦和克服扩展损失的效应至会尚不清楚。由YAG激光泵…     

全光纤结构的脉冲光纤放大器

结合双包层掺镱光纤(YDCF)和主振荡功率放大(MOPA)技术,利用熔融拉锥的光纤侧面耦合器,设计和实验研究了全光纤结构的脉冲光纤放大器。在不同重复频率时,通过放大脉冲激光的输出光谱,对输出脉冲激光中的剩余抽运光和受激拉曼散射光功率进行了修正;并研究了激光脉冲的时域特性,以及在脉冲放大过程中对输出激光脉冲宽度的压缩作用。获得输出放大脉冲激光的主要参数:峰值波长为1075 nm,脉冲宽度为18~300 ns,重复频率为5~20 kHz,峰值功率达9.87 kW,斜率效率达52.2%,光束质量M2=2.0。同时,制作完成了一台结构紧凑、全光纤结构的脉冲光纤放大器样机,其最大外形尺寸为370 mm×270 mm×90 mm。     

激光差频技术实现高平均功率3.8 μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和"8字腔"锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。     

掺镨的钇晶体可存贮光脉冲

美国物理学家使用掺镨的钇晶体,首次在固体中使光变慢,并存贮下来。美国空军研究实验室的PhilHemmer及其麻省理工学院的同事使用了一种以往只用于气体的技术。该组在固体中演示此种效应以后，希望此技术可以用于量子信息存贮中。此种光存贮技术来自电磁感应透明（EIT）效应，它使用耦合激光产生一个谱隙。这意味着传播此光的材料具有高折射率，通常它会使光的速度放慢，而不吸收光。Lene Hau与其哈佛大学的同事最先在气体中实现这种技术，2001年她设法在光通过原子蒸气时“停止”光脉冲，然后再用第二台激光器使之复原。Hemmer及其同事…     

双端包层抽运光纤激光器实现30 W激光输出

采用包层抽运技术的双包层光纤激光器能够在内包层中注入高的抽运功率 ,从而可以获得高功率的激光输出。内包层的非圆对称结构可以使绝大部分抽运光多次通过掺杂稀土元素的纤芯 ,足够长度的光纤能够使抽运光充分吸收 ,因此能够获得接近量子极限的光 光转换效率。此外 ,其面积 体积比很大 ,纤芯内高功率的激光产生的热量很容易通过光纤表面散出 ,即使在高功率情况下也无需对其谐振腔进行强制冷却。纤芯的限制使高功率激光输出时也能保证高的光束质量。这些特点使高功率双包层光纤激光器成为新一代激光器件 ,在高精度激光加工、激光医学、激…     

光纤激光打标机的组成原理及其应用

光纤激光打标机较其他打标机具有光束质量更好,光使用率更高,输出稳定功率,环境适应性强,无需水冷,体积小等一系列优势.本文介绍了光纤激光打标机的组成原理及应用,通过分析常见故障,着重提出了原因和解决方法,为快速排除故障提供参考.     

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。     

脉冲压缩和自调制

强激光在透明介质中的小尺寸自聚焦使光束在其强度达到介质击穿之前，已受到显著的扰动，这导致用激光放大器技术进一步提高光束亮度成为不可能。本文介绍一种在激光输出之后，将激光脉冲从1亳微秒压缩到0.1 亳微秒的可能性。这种压缩原则上是无损耗的和不增加光束发散度的，因而是一种提高亮度的技术。