焦耳级大能量中红外固体Fe∶ZnSe激光器

为实现焦耳级大能量中红外4～5μm波段激光输出,基于波长为2.94μm的Er∶YAG激光泵浦源和液氮恒温控制器,搭建了固体Fe∶ZnSe激光器实验装置,研究了温度和晶体参数对Fe∶ZnSe激光器输出时域波形及能量的影响。闪光灯泵浦的Er∶YAG泵浦激光时域波形展现出固体激光典型的弛豫振荡现象,Fe∶ZnSe激光脉冲波形与泵浦激光波形保持强相关性,且单个尖峰脉冲宽度随温度的升高而变小。在低温79 K条件下,当Er∶YAG泵浦能量为2.75 J时,实现了Fe∶ZnSe激光1.04 J大能量输出,对应的斜率效率和光光转换效率分别为36.4%和37.8%,激光中心波长为4.1μm。在热电致冷可达的240 K温度条件下,当泵浦能量为500 mJ时,Fe∶ZnSe激光的能量输出为50 mJ,激光中心波长为4.4μm。研究结果为焦耳级大能量中红外固体激光器的研制提供了参考。     

基于Fe2+∶ZnSe粉末的4.45 μm中红外随机激光

利用Fe2+∶ZnSe微米粉末产生了4.45 μm的中红外随机激光。通过气相热扩散法制备了Fe2+离子掺杂的ZnSe多晶块体,将制得的块体研磨成尺寸在10~50 μm的微米粉末。X射线衍射(XRD)结果表明这些Fe2+∶ZnSe粉末具有与ZnSe块体相同的立方闪锌矿结构,Fe2+离子的引入没有改变ZnSe的晶体结构。在2.94 μm的脉冲激光泵浦下,研究了室温下Fe2+∶ZnSe粉末的光致发光特性和发光脉冲的时间特性。随着泵浦能量增加,光谱发光强度发生跃变,光谱线宽从500 nm减小到50 nm,脉冲时间从270 ns减小到50 ns。当泵浦能量高于2 mJ/pulse的阈值时,观察到中心波长4.45 μm的中红外随机激光。这种中红外随机激光器在红外标记、光通信、分子光谱测量等领域有很好的应用前景。     

Cr2+:ZnSe激光晶体在中红外波段获得瓦级输出

中红外全固态激光器在遥感、探测、医疗和生物成像中有着重要应用,但由于激光的振荡阈值与波长的四次方成反比,因而产生中红外波段的激光需要生长出低损耗、高质量的激光晶体。Cr2 ∶ZnSe激光晶体具有宽的吸收和发射带宽、较高的激光增益,是非常有潜力的可调谐中红外激光晶体材料。采用真空高温扩散法制备Cr2 ∶ZnSe晶体,将ZnSe晶体和金属Cr粉放置在真空石英管中,扩散温度为950℃,扩散时间为10天。Cr∶ZnSe晶体呈深红色,吸收光谱如图1所示,在1776 nm处的吸收系数为13.5 cm-1。将Cr2 ∶ZnSe晶体加工成厚1.7 mm,直径10 mm的薄片,利用我…     

Fe:ZnS/ZnSe中红外固体激光器研究进展

高性能中红外激光在军事对抗、生物安全、环境科学等领域有重要的应用价值。Fe:ZnS/ZnSe具有长输出波长、宽吸收带和发射带的特点,是实现高性能、宽调谐3μm~5μm激光输出的最有效激光介质。介绍了Fe:ZnS/ZnSe的光谱和热动力学特性,评述了Fe:ZnS/ZnSe在低温和常温下激光输出性能方面的最新进展,分析了Fe:ZnS/ZnSe激光器在功率、能量提升以及室温运转方面面临的科学挑战。     

中红外Fe:ZnSe激光技术最新研究进展

3~5 m中红外激光处于大气传输窗口,在分子光谱学、环境遥感、工业加工、空间通讯、光电对抗等领域有重要的应用前景。过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体可以直接实现中红外激光输出,是最有前途的技术途径之一。具有优良物理特性和光谱特性的Fe:ZnSe晶体是高效、宽带可调谐中红外激光介质的有力竞争者,介绍并分析了Fe:ZnSe晶体的光谱特性及其制备方法,综合评述了Fe:ZnSe激光技术的发展历程和最新研究进展,指出制备高光学质量的Fe:ZnSe晶体和研制3 m波段高效、高能窄脉冲泵浦源是发展实用室温Fe:ZnSe激光器当前面临的挑战。并对实现室温高能、高功率Fe:ZnSe激光的关键问题进行了讨论。     

3μm高效率Er∶YAG循环级联脉冲激光器

报道了室温下基于循环级联的高效率Er∶YAG中红外脉冲激光器,采用循环级联谐振腔,通过优化晶体长度提高光束交叠效率,获得高效率中红外激光输出。实验中使用两种掺杂浓度（原子数分数分别为25%和10%）的长度为2 mm Er∶YAG晶体作为增益介质,测得波长为2937 nm的中红外激光的输出斜效率分别为37.2%和36.5%,均突破了33.2%的Stokes极限。据我们所知,这是首次在室温下使用较低掺杂浓度（原子数分数为10%）的Er∶YAG晶体获得了超过Stokes极限的高效率3μm中红外激光输出。     

Cr2+:ZnSe中红外激光器

Cr2 掺杂Ⅱ-Ⅵ族化合物在中红外波段的输出,在气体检测、遥感、通信、眼科医学、神经外科等领域有着重要的应用前景.目前已经获得了最大1.7 W的连续输出功率,18.5 W的平均脉冲功率,1100 nm的调谐范围和最窄4 ps的脉宽.对Cr2 :ZnSe连续、脉冲、随机纳米激光器以及其它的Cr2 掺杂Ⅱ-Ⅵ族化合物激光器的最新的国内外研究进展进行了综述.     

高功率、高效率、全固态准连续钛宝石激光器

以激光二极管阵列抽运Nd：YAG内腔倍频激光器作为抽运源，实现了全固态准连续钛宝石激光器的高功率、高效率运转。当532nm的抽运光为24W时，得到了4．7W输出功率及19．6％的高转换效率。为了获得钛宝石激光器理想的宽带输出，分别使用了两组膜片。第一组是750～850nm，第二组是850～950nm，每组膜片都有三种透过率，分别为5％，10％，15％。由于钛宝石荧光谱线的中心波长在795nm附近，使用第一组膜片在透过率为10％的情况下获得了最大4．7W的输出功率。使用第二组膜片也获得了3W左右的输出功率，为将要进行的宽带调谐提供了必要的前提。     

瓦级连续波2.8μm中红外Er:ZBLAN光纤激光器

中红外激光在激光光谱科学研究、大气探测、激光医疗、红外对抗等领域有着极其重要的应用价值。近年来,中红外光纤激光器发展非常迅速,引起了国内外科研单位的高度关注。2009年日本京都大学采用二极管激光抽运Er:ZBLAN光纤,通过特殊的冷     

33.8W高效率中红外2.8μm光纤激光器

为了提升中红外光纤激光器的功率和效率,基于掺铒氟化物光纤的高效热管理技术、高性能中红外光纤端帽制备技术和高功率泵浦激光的高效耦合技术,利用高功率976 nm半导体激光器,单端泵浦8 m长、掺杂铒离子的摩尔分数为7%的氟化物增益光纤,实现了33.8 W的中红外2.8μm激光输出,据我们所知,这是单端泵浦中红外光纤激光器的最高功率水平,此时激光器的光光转换效率达26.4%。     

角抽运Nd∶YAG复合板条1.1μm多波长连续运转激光器

报道了一种适合中小功率输出的全固态激光器的角抽运方法,抽运光从板条激光器中板条晶体的角部入射,可获得较高的抽运效率和较好的抽运均匀性。采用单角抽运方式,进行了角抽运Nd∶YAG复合板条1.1μm多波长连续运转激光器的实验研究。激光腔采用紧凑型平平直腔结构,腔长仅为22 mm。当注入抽运功率为50.3 W时,1.1μm多波长激光连续输出功率最高达10.9 W,光光转换效率为21.7%,斜率效率为22%。当注入抽运功率为48 W时,1.1μm多波长激光连续输出功率短期不稳定性小于0.6%。     

8.1W全固态准连续红光Nd∶YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=599°,=0°)对Nd∶YAG在13μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果。激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平凹直腔的腔体结构。对该激光器的基频(13μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究。在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率81W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图。     

室温脉冲Fe2+:ZnSe中红外激光特性研究

处于3~5m波段的激光源在遥感、环境保护、医疗、通信和红外对抗等民用和军用领域都有广阔的应用前景。Fe2+:ZnSe晶体由于在材料特性和光学特性等方面都具有明显优势,是3~5m波段极具潜力的激光介质之一。在室温条件下利用自制非链式脉冲HF激光器作为泵浦光源,对晶体直径为10 mm,厚度1 mm,Fe2+离子掺杂浓度为31019/cm3的Fe2+:ZnSe晶体进行了研究,获得了中心波长4 295 nm、最大输出能量78.8 mJ的中红外激光输出。输出激光能量相对于晶体吸收泵浦能量的转换效率为27.7%,斜率效率达28.8%。采用小角度（3）斜入射的方案很好地解决了Fe2+:ZnSe激光器谐振腔镜镀膜问题。     

11.2W中红外3.8μm激光器

报道了采用1064nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配技术实现3.8μm激光输出的实验结果。抽运源为二极管激光连续抽运Nd:YAG晶体声光调Q1μm激光器,PPMgLN晶体(MgO掺杂浓度5mol%)单谐振光参量振荡技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4pm/V)。在1064nm激光抽运功率94W,声光Q开关工作频率8kHz的条件下,获得了平均功率11.2W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.5%,对应闲频波长1.47μm激光输出功率约28W。3.8μm激光水平方向和垂直方向光束质量M2因子分别为2.01和5.78。     

498 nm全固态腔内和频Nd∶GGG激光器

报道了由Nd∶GGG晶体1062 nm和937 nm两条谱线腔内非线性和频产生的全固态连续498 nm青光激光器.当注入泵浦功率为18.2 W时,获得186 mW的TEM00连续498 nm青激光输出,光束质量因子M2=1.22,30 min功率不稳定度优于5％.     

基于Fe2+:ZnSe微米粉末嵌入ZBLAN玻璃的4.32 μm中红外随机激光

在室温下制备了基于Fe2+:ZnSe微米粉末嵌入ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)玻璃的中红外随机激光器,随机激光的中心波长约为4.32μm。Fe2+:ZnSe微米粉末的平均晶粒尺寸为3.54 μm,XRD结果表明Fe2+:ZnSe微米粉末为立方闪锌矿结构。在2.94 μm纳秒脉冲激光泵浦下,随机激光的阈值为557.89 mJ/cm2。随着泵浦能量的增加,随机激光多纵模的特点也随之出现。泵浦能量超过阈值后,随机激光的光谱线宽为10 nm,脉冲宽度为50 ns。这项工作为获得稳定的中红外激光源提供了一种简单而经济的方法,将粉末嵌入固体基质中可以对粉末起到稳定的作用,这种方法在制备中红外光子器件和光纤激光器上具有潜在前景。     

LD泵浦的1.34μm Nd∶YVO_4晶体高效率激光器

报道了光纤耦合输出大功率ＬＤ模块泵浦的１．３４μｍＮｄ∶ＹＶＯ４晶体高效率激光器,在泵浦功率为６．６Ｗ时,激光输出达２．２７Ｗ,光光转换效率为３４４％,斜效率达４５％。利用ＫＴＰ晶体进行腔内倍频,得到７０ｍＷ的０．６７μｍ激光输出     

2μm全固态激光器的研究进展

近年来2μm波段的全固态激光器由于在测高、测距、大气遥感等方面具有重要的应用前景而引起了广泛关注。介绍了实现2μm激光输出的三个基本条件,综述了2μm全同态激光器的发展状况,对几种激光晶体进行了理论分析和实验对比,指出Tm,Ho：LuLF是今后2μm全固态激光器研究的一个发展方向。     

8.1 W全固态准连续红光Nd:YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=59.9°,φ=0°)对Nd:YAG在1.3μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果.激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd:YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平-凹直腔的腔体结构.对该激光器的基频(1.3μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究.在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率8.1 W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图.     

2.794μm高重复频率Fe2+:ZnSe被动调Q激光器脉冲特性理论分析与实验研究

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低,在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe²⁺∶ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er,Cr∶YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明,具有低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度,且具有高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率来压缩脉冲宽度,脉冲宽度与晶体棒直径无关,实验结果与理论结果吻合。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794μm被动调Q激光输出,激光器在60 Hz重复频率下分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7.0 mJ的调Q激光输出,脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。研究结果为被动调Q激光器的设计提供了理论指导。