1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190
4 航天江南集团有限公司，贵州 贵阳 550009
翠绿宝石激光器在医疗美容等领域发挥着重要的作用，其通常采用红光二极管（LD）激光器作为泵浦源，可以获得较高的转化效率，但红光LD激光器的光束质量较差，不适合直接作为克尔透镜锁模激光器的泵浦源，商用的绿光激光器以其优异的光束质量成为了克尔透镜锁模翠绿宝石激光器的首选泵浦源。报道了一种绿光泵浦的克尔透镜锁模翠绿宝石激光器。实验采用商用532 nm全固态绿光激光器作为翠绿宝石激光器的泵浦源，当泵浦光功率为10 W时，实现了稳定的锁模脉冲输出，重复频率为92 MHz，平均功率为369 mW，脉冲宽度为86 fs，中心波长为749 nm，光谱半峰全宽为6.3 nm。
激光器 全固态激光器 绿光泵浦 克尔透镜锁模 翠绿宝石
1 中国科学院福建物质结构研究所，福州 350002
2 福州大学化学学院，福州 350106
3 西安电子科技大学光电工程学院,西安 710071
4 甘肃省全固态激光工程研究中心，天水 741001
Yb∶CaGdAlO4(简写为Yb∶CALGO)晶体具有部分无序的结构、优秀的热学和光谱性质、吸收发射带宽，适合采用商用高功率InGaAs二极管泵浦以实现高功率超快激光运转，其较高的非线性折射率系数有利于对锁模激光器的优化。该晶体还具有能级结构简单、本征量子缺陷低、辐射量子效率高等优点，是近年来新一代紧凑型、高效率、低成本激光二极管(LD)泵浦飞秒激光增益介质。本文简要介绍Yb∶CALGO的晶体结构、晶体生长、缺陷分析、热学性质和光谱性质等，并综合国内外学者近期的一些研究成果，重点综述了Yb∶CALGO晶体在半导体可饱和吸收镜、克尔透镜锁模的超快激光器及再生放大器超快激光技术中的最新研究进展。
Yb∶CaGdAlO4晶体 晶体生长 热学性质 光谱性质 超快激光 Yb∶CaGdAlO4 crystal crystal growth thermal property spectral property ultra fast laser
1 西安电子科技大学 光电工程学院, 西安
2 西安电子科技大学 前沿交叉研究院, 西安
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京
可见光波段激光在科研、工业、医疗以及通信领域应用广泛, 可通过半导体激光器、稀土离子掺杂激光器和非线性频率变换技术产生, 其中可见光稀土离子掺杂激光器近年来受到广泛关注。首先介绍了可见光波段激光的几种典型应用, 然后分析了目前可以产生可见光激光的稀土离子(镨、钕、钐、铕、铽、镝、钬、铒、铥)的发射吸收光谱和激光特性, 最后综述了其中较有潜力的镨离子和铽离子在可见光固体激光器方面的最新研究进展。
可见光激光 稀土离子 固体激光器 镨离子 铽离子 visible lasers rare earth ions solid-state lasers praseodymium ion terbium ion
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京 100190
4 江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏 徐州 221116
半导体激光器泵浦的高功率飞秒激光器在工业加工和生物医学等领域中均发挥着重要的作用。一般而言，无论是被动锁模飞秒激光器还是克尔透镜锁模飞秒激光器，都需要在腔内引入一定的负色散平衡自相位调制，产生稳定的飞秒孤子。特别是随着平均功率的增加，腔内自相位调制增强，需要更多的负色散量进行平衡。常用的色散补偿器件有棱镜对、啁啾镜以及GTI（Gires-Tournois interferometer）镜等，棱镜对导致振荡器结构复杂，而啁啾镜和GTI镜的价格较为昂贵。实现了基于宽带高反镜色散补偿的高功率克尔透镜锁模运转，在泵浦功率为18 W时，利用Yb∶CYA晶体获得了平均输出功率为3.6 W、脉冲宽度为92 fs、100 min功率稳定性均方根值（RMS）为0.46%的稳定锁模脉冲，有利于进一步降低高功率飞秒激光器的成本。
激光器 超快激光 掺镱全固态激光器 克尔透镜锁模 高平均功率 飞秒激光
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京 100190
报道了激光二极管（LD）直接泵浦的吉赫兹（GHz）重复频率克尔透镜锁模Yb∶KGW激光器。采用976 nm单模光纤耦合LD作为泵浦源，在基于Yb∶KGW的“蝴蝶形”结构环形腔中，实现了1 GHz重复频率的克尔透镜锁模激光输出，平均功率为90 mW，脉冲宽度为265 fs。进一步利用979.5 nm单模光纤耦合LD作为泵浦源，将锁模脉冲的平均功率提高到了151 mW，对应的脉冲宽度为249 fs、中心波长为1045 nm。
激光器 全固态激光器 GHz重复频率 克尔透镜锁模
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 北京 100190
3 松山湖材料实验室, 广东 东莞 523808
4 中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049
超快激光再生放大过程具有复杂的动力学行为, 需要建立模型进行求解和迭代计算。基于改进的 Frantz-Nodvik 方程计算了 Yb:KGW 晶体再生放大器的输出性质, 研究了泵浦强度、晶体长度和泵浦脉宽对放大器输出性能的影响, 同时对不同重复频率再生放大器的输出行为进行了分析。在此基础上设计了再生放大器, 得到了重复频率 1 kHz、单脉冲能量 1 mJ 的激光放大结果, 与理论分析结果符合得较好。该改进的 Frantz-Nodvik 方程对于设计高重复频率、大能量且性能稳定的激光放大器具有参考价值。
激光技术 Frantz-Nodvik 方程 掺镱放大器 再生放大 laser techniques Frantz-Nodvik equation ytterbium-doped amplifier regenerative amplifier
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710126
2 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
3 松山湖材料实验室, 广东 东莞 523808
4 中国科学院大学物理学院, 北京 100049
在啁啾脉冲放大 (CPA) 系统中, 时域展宽器与压缩器的匹配是获得高对比度飞秒脉冲的关键。相比较常规的 Martinez 和 ffner 结构的展宽器, 基于同心结构的展宽器由于物与像完全重合, 可以消除像差带来的高阶色散的影响, 进而采用光栅对压缩器以获得更好的压缩效果。透射光栅对和凹面反射镜组合实现的同心展宽器具有结构紧凑的优点, 将该展宽器替代原有的 Martinez 型展宽器, 在重复频率为 1 kHz、泵浦功率为 11.4 W 的泵浦条件下, 展宽后的啁啾脉冲经环形腔钛宝石再生放大器进行能量放大, 再由光栅对进行压缩, 可获得脉冲宽度为 47.5 fs 的压缩结果, 接近于光谱带宽 22.1 nm 的傅里叶变换极限。该结果表明基于透射光栅的同心展宽器可以获得较好的飞秒脉冲压缩效果。
激光技术 飞秒激光 啁啾脉冲放大 脉冲展宽器 再生放大器 laser techniques femtosecond laser chirped-pulse amplification pulse stretcher regenerative amplifier
1 西安电子科技大学 光电工程学院，西安
2 西安电子科技大学 前沿交叉研究院，西安
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京
翠绿宝石晶体是一种宽带可调谐激光晶体，发射光谱覆盖700~900 nm，因此在超快激光脉冲产生方面也具有很大的潜力，近年来得到了广泛的研究。首先介绍了翠绿宝石晶体的结构、物理及光学性质，然后综述翠绿宝石晶体在超快激光领域中的发展现状，并对其未来的发展进行了展望。
超快激光器 二极管泵浦 翠绿宝石晶体 克尔透镜锁模 Ultrafast lasers diode pumping Alexandrite Kerr-lens mode-locked
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai 201800, China
We report on a high-power diode-pumped (Yb:KGW) mode-locked laser with a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM). For 32.7 W of incident pump power, we generate 261 fs pulses with the maximum average output power of up to 13.0 W and spectrum centered around 1039 nm at 68.4 MHz, corresponding to 190 nJ of single pulse energy and 0.72 MW of peak power. The optical-to-optical conversion efficiency is 39.8%, and the slope efficiency is 64.4%. The Yb:KGW laser exhibits a power stability better than 0.543% of the root-mean-square in 2 h.
ultrafast laser high-power femtosecond laser Yb:KGW crystal semiconductor saturable absorber mirror Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021404
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111008
