基于体布拉格光栅的高功率可调谐Er／Yb共掺光纤激光器

主要介绍基于体布拉格光栅（VBG）的宽调谐Er／Yb共掺光纤激光器．通过中心波长为976nm的半导体激光器（LD）包层泵浦Er／Yb共掺光纤,并利用VBG作为波长选择器件,在耦合进入光纤的泵浦光功率为51w的情况下,实现了13．1W的功率输出,激光中心波长为1570nm,相应的斜效率约26．6％．通过改变VBG的工作角度,实现了1532—1570nm连续可调谐激光输出,调谐范围达38nm,基本覆盖了整个光纤通信低损耗的c波段（1530—1565nm）,激光功率输出水平≥10．66w．     

掺镱(Yb3+)双包层光纤激光器实验研究

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、散热方便、结构紧凑等优点,是高功率激光器领域的研究热点。本文设计了温控、水冷系统使半导体激光二极管泵浦源稳定在工作波长。通过设计的包层泵浦功率剥除器,有效地剥离了未被掺镱(Yb3+)双包层光纤吸收的泵浦光。采用20 W的半导体二极管激光器作为泵浦源,5 m长掺镱(Yb3+)双包层光纤作为增益介质,光纤光栅作为腔镜,在泵浦功率为19 W时,获得10.42 W的激光输出,激光波长1 062 nm,光-光转换效率约54.8%。     

掺镱（Yb3＋）双包层光纤激光器实验研究

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、散热方便、结构紧凑等优点,是高功率激光器领域的研究热点。本文设计了温控、水冷系统使半导体激光二极管泵浦源稳定在工作波长。通过设计的包层泵浦功率剥除器,有效地剥离了未被掺镱（Yb3＋）双包层光纤吸收的泵浦光。采用20w的半导体二极管激光器作为泵浦源,5m长掺镱（Yb3＋）双包层光纤作为增益介质,光纤光栅作为腔镜,在泵浦功率为19w时,获得10．42W的激光输出,激光波长1062nm,光一光转换效率约54．8％。     

掺Yb3+环形光纤激光器的双波长可调谐特性

 通过构建基于非线性偏振旋转机理的掺Yb³⁺环形光纤激光器, 获得了等幅和非等幅两种双波长输出状态, 分别测量其输出功率. 结果表明, 由于不同波段激光增益的差别较大, 因此不同波长的转换效率相差较大.  分析了双波长输出的可调谐特性, 并考察了泵浦功率对1 029 nm和1 048 nm双波长输出的影响.   观察到2~7个波长的输出, 并测量了其泵浦功率区间及最大输出功率.      

端面泵浦方向对光纤激光器斜率效率的影响

利用国产掺镱粗芯D型双包层光纤,进行了正向和反向端面泵浦实验研究,实验发现反向泵浦时转化效率较高.正向泵浦时获得193W的激光输出,对应着最大入纤功率280W,斜率效率约为70%;反向泵浦获得243W的激光输出,对应着最大入纤功率310W,斜率效率约为78%.理论部分从速率方程出发,模拟计算了直线腔掺镱光纤激光器内部的功率分布,给出了不同泵浦方式下输出功率与光纤长度的关系,跟实验部分符合较好.     

基于MgO掺杂LiNbO_3的高功率2μm光参量振荡器

采用1μm激光泵浦周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器(Mg O:PPLN OPO),实现了高功率2μm近红外激光输出.利用Nd:YVO_4激光器产生的1μm激光泵浦Mg O:PPLN OPO,在泵浦功率为7.2 W时,获得了5.3 W的2μm激光输出,转换效率为74%.泵浦源改用Nd:YAG激光器,并对其进行优化设计,提高了Nd:YAG激光器的输出功率和光束质量,用其泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为25 W时,获得了9.5 W的2μm激光输出.     

全光纤掺Yb3+光纤光栅激光器及其输出特性

采用光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔, 利用中心波长为970 nm的半导体激光器（LD）作为抽运源. 对准圆形内包层的掺Yb³⁺双包层光纤进行泵浦, 其抽运功率为11.8 W, 实现了7.5 W的单模激光输出, 输出波长为1 080 nm, 斜效率63.5%.     

基于MoS_2可饱和吸收体的Nd:GYSGG激光器双波长调Q及锁模的研究

利用真空蒸镀法制备了MoS_2可饱和吸收体,研究了Nd∶GYSGG激光器在1 057.28nm和1 060.65nm的双波长调Q及锁模运转特性.在泵浦功率为4W时获得重复频率为51kHz,最小脉冲宽度为831ns的调Q激光脉冲,以及重复频率为83MHz,脉冲宽度约为260ps的调Q锁模激光脉冲.激光器调Q运转的最大输出功率为0.25W,相应的光光转换效率为6.25%,得到最大单脉冲能量为4.9μJ.测得锁模脉冲最大输出功率为0.167W,相应的光光转化效率为3.96%.     

1.48μm波长输出的拉曼激光器的优化设计

1.48μm波长输出的拉曼激光器是掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RFA）的泵浦源。本文通过数值模拟的方法从理论上对这种波长的掺磷拉曼光纤激光器进行了优化设计。     

掺Yb^3＋双包层光纤激光器

研究了掺Yb^3 双包层光纤激光器,测量了掺Yb^3 双包层光纤的荧光光谱特性和激光光谱特性,实验表明,中心波长为1.078μm的激光输出,最大输出功率为233mW,斜率效率为79.6%,光－光转换效率为30.2%。     

新型激光技术研究进展

重点介绍了过去10年来厦门大学光电子技术研究所在高Q值玻璃球微腔光子学、光纤激光器、平面波导的交错复用器设计和固体激光器研究中所取得的进展情况.特别重点讨论了在光纤激光器领域所开展的研究内容以及取得最新进展:如利用掺Yb双包层光纤激光器泵浦的2级P2O5拉曼级联获得了瓦级1 480 nm输出的拉曼光纤激光器;实现了O波段多波长磷硅拉曼光纤激光器;提出并利用双泵浦光纤参量放大器作为激光增益介质,在国际上率先实现了光通信波段(1 550 nm)多波长、窄线宽光纤参量振荡器;采用光纤激光器腔内参量泵浦技术,获得了C+L波段的高性能光纤参量放大器.同时对球微腔激光器也进行了较为详尽的讨论.     

掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性分析

基于激光器稳态速率方程理论,分析了掺Yb3 双包层光纤激光器的输出特性,讨论了谐振腔结构、泵浦方式以及在近阈值和强泵浦情况下,输出反射镜的反射率对输出功率的影响。通过数值计算分析可知,对于F-P腔结构的双包层光纤激光器,采用后向泵浦比采用前向泵浦获得的输出功率大,增益分布也较后者平坦;在近阈值情况下进行泵浦,输出耦合镜有一个最佳反射率,使输出功率达到最大。一般反射率应取在0.4~0.7之间,但在强泵浦情况下,输出反射镜的反射率越低越好。同时还发现,由于光纤对激光存在着再吸收,因此在一定的泵浦功率下,增益介质长度存在一个最佳长度值,使输出功率达到最大。一般光纤应在70~90 m之间。     

Nd:YAG调Q脉冲泵浦的Cr4+:Mg2SiO4激光器

采用Nd∶YAG调Q激光器输出的1.06μm光脉冲泵浦掺铬镁橄榄石(Cr4 ∶Mg2SiO4)晶体,实现Cr4 ∶Mg2SiO4激光器的增益开关运转.Cr4 ∶Mg2SiO4在46 mJ的泵浦能量下,输出激光脉冲的中心波长约为1.22μm,能量和脉宽分别为4.8 mJ和8.2 ns,其光-光转换效率达到12%.同时,研究激光器的光-光转换效率随聚焦透镜焦距的变化特性.     

基于MgO:PPLN的高功率2μm光参量振荡器

采用1m激光泵浦周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器（MgO:PPLN OPO）,实现了高功率2m近红外激光输出.采用Nd:YVO4激光器产生的1m激光泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为7.2W时,获得了5.3W的2m激光输出,转换效率为74％.为进一步获得更高功率的红外激光输出,泵浦源改用Nd:YAG激光器,并对其进行优化设计,提高了Nd:YAG激光器的输出功率和光束质量,用其泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为25W时,获得了9.5W的2m激光输出.     

用于测距的掺镱脉冲光纤激光器的输出特性

研究了用于测距的被动调Q掺镱光纤脉冲激光器的输出特性,仿真对比了可饱和吸收体长度以及增益光纤长度对输出功率的影响.结果表明:在抽运源功率为5 W的条件下,输出脉冲宽度为0.8μs,脉冲峰值功率为26 W,平均功率为2 W,脉冲能量为20μJ.在物体反射率为10%,探测距离为200 m,以及大气透过率为100%的条件下,返回最小功率为3.9×10~(-7) W.     

通过离子间有效交叉驰豫实现掺Tm光纤激光器的高功率和高效率运转

通过对石英玻璃光纤芯径组分及Tm3+掺杂浓度的优化,有效地提高了Tm离子间的交叉驰豫过程,实现了掺铥光纤激光的高功率、高效率运转.当耦合的790 nm泵浦光为137 W时,掺铥光纤激光产生了81.5 W连续2.03μm激光输出,相对于耦合泵浦光的激光斜效率达62.5%,为斯托克斯极限效率的1.7倍.最后讨论了进一步提高激光输出性能的方法和可行性.     

基于多段键合YVO_4/Nd:YVO_4/YVO_4晶体的1.5μm人眼安全自拉曼激光器

本文研究了基于多段键合YVO_4/Nd:YVO_4/YVO_4晶体的主动调Q人眼安全自拉曼激光器的激光输出特性.实验中,采用声光主动调Q、808 nm激光二极管端面泵浦的方式,成功获得1 525 nm人眼安全拉曼激光输出.在19.3 W的泵浦功率下,获得的最大的输出功率为1.76 W.相应的光-光转换效率为9.1%,此时拉曼光的脉冲宽度为30 ns,对应的峰值功率为11.7 k W.实验结果表明采取多段键合的方式可以有效的提高泵浦光的吸收效率从而提高光光转换效率而得到更好的拉曼输出功率.     

高功率可调谐超短激光脉冲

用高重复频率的准分子(Xecl)激光器泵浦染料可调谐激光器的腔倒空输出,进行二级超短脉冲放大。染料可调谐激光器是由锁模氩离子激光器泵浦,得到了峰值功率为8.5Mw,脉冲重复频率100Hz,波长从5780(?)到6150(?)可连续调谐,脉宽为微微秒的激光输出。     

基于4f5d能级的Pr3+∶ZBLAN上转换紫外光纤放大器

运用稳态粒子数速率方程和传播方程理论, 研究Pr³⁺∶ZBLAN光纤中基于 4f5d能级的上转换紫外光纤放大器的激光动力学过程. 计算了输入信号饱和功率、 输出功率、 斜率效率和最佳光纤长度等参量, 并与光纤振荡器的结果做了比较. 结果表明, 输入信号存在一个饱和功率, 大于该值时, 输出功率基本上与输入信号功率无关. 信号光饱和功率约为3 mW, 且几乎不随泵浦功率和光纤长度变化. 在相同条件下, 放大器输出功率和斜率效率可达到振荡器的2~3倍. 利用光纤放大器可有效提高Pr³⁺∶ZBLAN光纤4f5d上转换紫外激光器系统的输出功率和斜率效率.     

大脉冲能量单层CVD石墨烯被动调Q掺镱双包层光纤激光器

基于单层化学气相沉积(CVD)石墨烯可饱和吸收体的大脉冲能量被动调Q双包层光纤激光器.采用三明治结构,将CVD法生长的单层石墨烯通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)从铜箔上转移到光纤端面,制备成PMMA/石墨烯调Q器.采用全光纤线性腔结构,掺镱双包层光纤和PMMA/单层石墨烯分别作为增益介质和被动调Q器件,大功率975nm半导体激光器作为泵浦源,大比例(95%)功率耦合输出,成功实现了中心波长为1 063.6nm大脉冲能量的稳定调Q光纤激光器.调Q脉冲序列重复频率在9.7~26.46kHz连续可调,当泵浦功率为756.1mW时,最大输出功率为46mW,最小脉宽为4.5μs,并且获得的最大单脉冲能量为1.7μJ.实验结果表明,单层CVD石墨烯性能优异,将有望在双包层光纤激光器中实现更大平均功率、单脉冲能量的激光输出.