固体自拉曼激光器多波长输出研究

实验对比了a切和c切的Nd∶YVO4晶体作为激光晶体时,激光器输出光光谱及输出功率上的区别。设计了一种小型化固体自拉曼多波长激光器,实验证明通过调节倍频晶体BBO的角度,可实现多波长选择性输出及同时输出,并测量了其输出光谱及单波长输出时的功率。     

多波长激光器用做拉曼泵浦的初步研究

借助简化的拉曼光纤放大器数学模型,利用平均功率法和打靶法分别计算出了不同参数下多波长泵浦的拉曼增益。在对增益图分析的基础上,可以得到多波长激光器作为拉曼泵浦,它的三个典型参数(波长间隔、初始功率和光波个数)中的任一参数的变化都会引起拉曼增益的波动,并且为了达到增益均衡的目的,波长间隔不能太小、光波个数不易太少以及不能片面追求高初始功率。与多泵浦系统相比,它需要优化的参数大为减少,运算速度提高,并用一个泵浦源就能满足需求,降低了成本,具有发展的潜力。     

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。     

基于拉曼晶体的多波长激光技术研究进展

利用受激拉曼散射效应,以拉曼晶体作为介质,可产生同轴输出的多波长激光信号,该种激光器具有结构紧凑、脉冲能量高和波长可调谐等特点,在全色激光成像与显示、光电对抗等领域有着重要的应用前景。本文介绍了受激拉曼散射基本原理和常用拉曼激光器结构,研究了国内外基于拉曼晶体的多波长激光技术的研究进展,总结了利用受激拉曼散射产生多波长激光存在的不足。针对目前受激拉曼散射高阶散射光较难生成,生成的多波长激光信号覆盖谱段较窄,输出功率较低,调谐方式单一等问题,提出了今后多波长激光技术发展方向。     

多波长红光金刚石拉曼激光器

全固态红光激光器在激光显示、全息存储以及医疗领域有着重要应用,其中多波长红光激光器还可用于差频产生太赫兹辐射。基于三阶非线性效应受激拉曼散射的拉曼激光器是一种突破粒子数反转激光器有限发射光谱制约进而拓展激光波长的有效手段,即能够将注入的单一波长泵浦光直接拓展至一个或几个全新波段。笔者团队研制了一台绿光泵浦的多波长级联金刚石拉曼激光器,利用波长为532 nm、脉冲宽度为11.43 ns的激光作为泵浦源,通过将一阶Stokes黄橙光(573 nm)锁定在振荡器中,实现了红光波段的二阶、三阶和四阶(620 nm、676 nm和743 nm)级联拉曼激光输出,对应三个波长的脉冲宽度分别为10.41、3.75、2.45 ns,总输出能量为0.6 mJ,光光转换效率为36.38%。结果表明,凭借金刚石晶体优异的光学特性和拉曼性质,可见光泵浦的金刚石拉曼激光器对于实现高功率全固态小型化多波长红光激光输出具有巨大潜力。     

基于拉曼与掺铒光纤混合增益的稳定均衡多波长光纤激光器

介绍了基于色散补偿光纤(作为拉曼增益介质)和掺铒光纤混合增益的多波长光纤激光器.实验证明了拉曼放大机制能够有效地抑制光纤激光器内不同波长激光的增益竞争,实现了在室温条件下均衡、稳定的多波长激光输出.     

基于晶体拉曼转换的多波长激光技术综述(特邀)

近年来,在光电对抗、激光雷达、精密测量、医疗等诸多应用的牵引下,能够同时或交替输出不同波长的激光器得到广泛关注,但是受到激光工作物质中激活粒子固有发射谱及其增益强度的限制,实现多波长激光的功率、波长和时频域的高效可控辐射具有较大难度。非线性光学频率变换技术是拓展激光波长的有效手段,具有系统灵活性强、波长调节范围宽和功率拓展性强等特点。作为一种三阶非线性光学效应,受激拉曼散射(SRS)通过介质内部的分子或晶格振动使入射的泵浦光产生一定的频移,结合其固有的放大、相位共轭、级联转换等特性,基于SRS的拉曼激光器在获得高功率、高光束质量、多波长激光输出中具有显著优势,尤其是以晶体作为拉曼增益介质的多波长激光器一直是激光领域研究的热点。文中介绍了SRS和级联拉曼转换的基本原理,归纳了典型晶体拉曼激光器的分类和基本结构,综述并讨论了基于晶体拉曼转换的多波长激光技术的研究现状。     

固体拉曼激光器

简要介绍了固体拉曼激光器的研究现状,总结了几种常用的固体拉曼晶体[LiIO3,Ba(NO3)2,CaWO4]的受激拉曼实验特性,并对如何设计各种形式的拉曼激光装置以取得良好的频率转换做了分析。最后对固体拉曼激光器的发展做了展望。     

多波长掺铒光纤激光器的研究进展

多波长掺铒光纤激光器(MW-EDFL)在密集波分复用(DWDM)系统中具有重要作用,是近年来光纤通信领域的研究热点。回顾了多波长掺铒光纤激光器的发展历史,介绍了多波长掺铒光纤激光器的工作原理,包括其抑制模式竞争、实现多波长输出的方式,着重介绍了多种梳状滤波器的原理,包括Lyot滤波器、Sagnac干涉环、MachZehnder干涉仪。综述了近年来实现多波长掺铒光纤激光器的研究成果,分析了各个实现方案的优劣特性,并对其应用和发展前景进行了展望。     

室温稳定多波长光纤激光器技术的研究新进展

室温稳定的多波长光纤激光器( MWFL)中最关键的技术是如何有效抑制掺杂光纤的均匀展宽效应。综述了国际上近年来提出的实现室温稳定多波长光纤激射的主要技术。介绍了近几年我们在该领域的一些创新性研究工作:提出了多种基于多谐振峰的光纤布拉格光栅(FBG) ,如多模光纤布拉格光栅、保偏光纤布拉格光栅、取样光纤布拉格光栅等的可开关多波长光纤激光器的新方法和新结构,实现了多种波长间隔小于2 nm,室温工作稳定性好、波长及波长间隔可调的可开关多波长光纤激光器;提出了基于非线性光纤环镜( NOLM)和非线性偏振旋转(NPR)效应的两种多波长掺铒光纤激光器(EDFL)实现技术,实现了室温稳定、功率谱分布平坦的宽带多波长激光输出,3 dB带宽内的波长个数可达50个,每个波长的功率波动在2 h内小于0 .1 dB。     

采用半导体光放大器的多波长光纤环形激光器

报道了一种插入马赫-曾德尔(M-Z)光纤干涉仪的半导体光放大器(SOA)多波长光纤环形激光器,实现了信道间隔为100 GHz的稳定的多波长连续光激射,其输出光谱3 dB带宽为19.5 nm,消光比大于30 dB.其中在17.9 nm范围内获得了22个波长的连续光,功率不平坦度为1.2 dB,总输出功率为5.1 dBm.对该结构的多波长激光器输出光谱宽,不同波长间功率波动小的特性进行了分析,提出在较低环腔损耗下,半导体光放大器的增益饱和及四波混频(FWM)效应的共同作用使环腔内多波长光功率获得自动均衡;并对实验观测到的激光器输出光谱带宽及中心波长随半导体光放大器驱动电流降低或环腔损耗增大而减小的现象进行了讨论.     

基于两只半导体光放大器级联结构的多波长光纤激光器

通过数值模拟对两只半导体光放大器(SOA)级联结构的静态增益饱和特性进行了理论研究.在不考虑自发辐射的情况下,分析了注入电流对两只SOA级联结构增益的影响.实验上构建了一种基于两只SOA级联结构的多波长光纤激光器,观测并分析了半导体光放大器的驱动电流和增益带宽对多波长输出结果的影响.在室温下,获得了基本符合ITU-T标准100 GHz的27个波长以上的稳定多波长输出,各信道输出功率不平坦度小于±3 dB,线宽小于0.102 nm,信噪比大于25 dB,总输出功率为1.94 mW,并且与由单只SOA构成的多波长光纤激光器进行了对比.     

激光二极管阵列侧面抽运棒状激光器轴向热效应分析

对激光二极管阵列侧面抽运棒状激光晶体热效应进行了理论分析和数值模拟.采用有限元方法模拟了棒状激光晶体内部三维温度场分布和热应力分布,得出激光晶体内抽运光强和温度随抽运距离的变化规律,并得出了激光晶体轴向温度分布是不均匀的,而是与激光二极管阵列的占空比有关.为减小激光系统的热效应提供了理论依据.     

利用M-Z干涉仪和复合腔共同选频的多波长光纤激光器

报道了一种新颖的多波长掺铒光纤环形激光器，这种激光器是利用M-Z光纤型干涉仪作为梳状滤波器，并且与复合腔共同选频，在常温下获得了稳定的三波长输出，其间隔约为0．8nm，线宽约0．1nm。这种装置无需将增益介质放在液氮中，也不需要多个光栅选频或其他复杂而昂贵的器件，具有结构简单，易实现和成本低等优点。     

螺纹型激光晶体热透镜效应研究

分析了激光晶体热效应的影响因素,利用热传导方程推导出激光晶体由于内部温度分布不均匀造成的端面热形变与晶体表面积的关系.针对普通圆棒晶体和螺纹棒晶体,分别计算了它们的热形变和热焦距,结果表明螺纹棒晶体可有效地改善激光晶体的热效应.     

激光二极管端面抽运激光晶体的热效应

建立了激光晶体的热传导模型,通过求解泊松方程,得到激光晶体内温度和温度场分布,计算了由端面形变引起的光程差(OPD)和总的光程差,得到不同抽运功率下的热焦距,并通过实验进行了验证,实验结果与理论计算基本一致。当抽运功率为10 W,抽运光斑半径320μm时,Nd∶YVO4激光晶体端面形变引起的光程差占总的光程差的45%。抽运功率为24 W时,晶体热焦距为65.8 mm。提出激光晶体端面腔镜会加重激光晶体热透镜效应的结论。研究表明,对于大功率全固态激光器,由晶体端面形变引起的光程差对晶体热透镜效应有较大影响。对提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。     

高功率激光二极管端面抽运复合晶体激光器的研究

在高功率激光二极管抽运固体激光器中,热效应已成为获得高输出功率和高光束质量的最大阻碍因素.用有限元方法研究了高功率激光二极管端面抽运Nd∶YVO4激光器中热透镜分布规律,提出了用复合晶体消除热透镜效应的方法.研究表明在端面抽运的传统单一Nd∶YVO4晶体激光器中,由于抽运功率密度很高,热透镜效应非常严重,由端面变形而造成的热透镜效应约占整个热透镜效应的50%;而采用复合晶体能够很好地消除由端面变形而造成的热透镜效应,同时得到很好的冷却效果,获得比采用传统单一晶体高出许多的基模输出功率和更好的光束质量.实验证明,采用复合结构晶体在23 W的抽运功率水平下得到了11 W的基模输出功率,光束质量因子M2 <1 5,光光转换效率达到48%.