1 上海大学理学院物理系，上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室，上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
报道了由LD泵浦的Tm∶YAP激光器的研究工作。Tm∶YAP 激光器采用波长为793 nm的 LD进行端面泵浦，腔内声光调Q运转。当激光工作重复频率为300 Hz、输入泵浦功率为37.07 W时，获得了最大单脉冲能量为17.06 mJ、脉冲宽度为26.9 ns的1936 nm激光输出，相应的峰值功率为634.2 kW，在目前已报道的该晶体峰值功率数值中较高。在最大泵浦功率下，激光器在水平和垂直方向上的光束质量分别为1.41和1.34。此外，在激光器连续运转下，采用双法布里-珀罗标准具对激光波长进行调节，光谱调谐范围1932.11~1942.07 nm。
激光器 Tm：YAP晶体 声光Q开关 高峰值功率 2 μm激光 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514009
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
调Q技术是掺铥光纤激光器获得纳秒脉冲激光输出的主要方式。本文首先介绍主动调Q、被动调Q和增益调制这三种调Q技术在掺铥光纤振荡器中的应用现状，对比和分析三种技术的优点与不足。其次，介绍窄脉宽、高平均功率、大脉冲能量纳秒掺铥光纤放大器的现有典型研究结果和面临的技术瓶颈，并从热管理、非线性效应抑制、放大自发辐射抑制三个方面进行了优化措施分析。最后，对纳秒掺铥光纤振荡器和放大器的技术发展趋势进行展望。
激光器 纳秒掺铥光纤激光器 主动调Q 被动调Q 增益调制 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0900003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
2 μm波段激光用途广泛，既可以应用于激光雷达、激光测距和医疗手术等领域，又可以作为中长波红外波段激光器的泵浦源。采用激光二极管直接泵浦掺铥晶体获得2 μm波段激光，是一种直接高效的技术手段，受到了广泛关注。本文介绍了Tm∶YAG、Tm∶YAP和Tm∶YLF脉冲激光器的研究进展，并进行了总结与展望。
激光器 固体激光器 脉冲激光器 激光二极管泵浦激光器 激光材料 2 μm波段 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0700003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
2 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
对793 nm、1.6 μm和1.9 μm三种不同泵浦波段下千瓦级掺铥光纤激光器的输出特性开展了数值模拟研究。在1 kW输出功率下，对不同泵浦波段的输出效率和热特性进行了对比分析。结果表明，在793 nm泵浦下，受益于交叉弛豫过程，量子效率可超过100%，但是其整体斜率效率依然不高，导致激光器产热严重，废热与输出功率比达80.8%，光纤端面温度也相对较高。在同带泵浦下，激光器效率得到明显提升，尤其是在1.9 μm同带泵浦下，激光器斜率效率达90%以上，废热也得到显著抑制，使用低掺杂光纤时，增益光纤温度整体在50 ℃以内。对同带泵浦下掺铥光纤激光器的功率提升开展了初步估算和数值模拟，估算表明在同带泵浦下，掺铥光纤激光器的功率提升主要受限于受激布里渊散射、模式不稳定、外包层损伤以及光损伤等四个因素。数值模拟结果表明，同带泵浦下热载显著降低，掺铥光纤激光器的功率提升不会受到模式不稳定的影响，而外包层损伤和受激布里渊散射成为主要的限制因素。对于1.6 μm和1.9 μm同带泵浦，在25 μm芯径尺寸下，激光器最高输出功率可分别达5.9 kW和12.7 kW。
1 上海大学理学院, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室, 上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
4 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
不同切割方向的Ho∶YAP晶体的激光输出特性存在差别。针对掺杂浓度为0.5%(原子数分数)的Ho∶YAP晶体开展a、b、c三种切割方向的激光输出特性实验研究。采用最大输出功率为44.3 W的1915 nm掺铥光纤激光器端面泵浦Ho∶YAP晶体,在三种切割方向上均获得了大于20 W的连续激光输出,其中b向切割晶体输出激光的中心波长近2118 nm,最大功率为23.6 W,斜率效率为61.98%,a向切割晶体与b向切割晶体的输出结果相近,c向切割晶体在达到最大输出功率时的中心波长为2129 nm;当采用腔内声光调Q获得脉冲输出时,a、c向切割晶体出现了中心波长偏移和多波长起振现象,而b向切割晶体则获得了中心波长近2118 nm的稳定脉冲输出,且其在重复频率为20 kHz时的最大平均输出功率为22.3 W,脉宽为20 ns,斜率效率为55.22%,光束质量因子分别为 Mx2=1.81和 My2=1.50。选用b向切割的Ho∶YAP晶体更有利于实现稳定且高效的2118 nm连续激光及纳秒级脉冲激光输出。
材料 Ho∶YAP晶体 输出特性 切割方向 2 μm激光
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息技术研究中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京100049
3 上海大学 理学院, 上海 200444
4 哈尔滨工业大学 空间环境材料行为与评价技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
开展了1 915 nm高功率、高效率、窄谱宽输出的掺铥光纤激光器(TDFL)研究。基于全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构, 采用40 W的793 nm半导体激光器泵浦纤芯直径25 μm的双包层大模场面积(LMA)掺铥光纤, 获得了最高功率12.1 W的1 915 nm窄谱宽连续种子激光输出。将8 W种子光注入掺铥光纤放大器, 在793 nm激光泵浦功率为142.9 W时, 获得了平均功率90 W的激光输出, 其中心波长为1 915.051 nm, 3 dB谱宽仅为94 pm, 斜率效率为60.2%, 光-光转换效率达63.0%。该系统在40 min运行考核时间内输出激光稳定性良好。
掺铥光纤激光器 主振荡功率放大 窄谱宽 高效率 thulium-doped fiber laser MOPA 1 915 nm 1 915 nm narrow bandwidth high efficiency 红外与激光工程
2018, 47(5): 0505001
1 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息技术研究中心, 上海 201800
利用1 550 nm光纤激光器搭建了一个同带泵浦环形腔掺铥光纤激光器, 并对其光谱输出特性进行了研究。在1 550 nm激光泵浦下, 1.6 m掺铥光纤自发辐射谱覆盖1 800~1 900 nm范围, 3 dB带宽大于60 nm; 通过在腔内插入隔离器, 获得了线宽小于0.2 nm的激光输出, 中心波长在1900 nm附近; 进一步在腔内加入FP腔, 获得了可调谐的窄线宽输出, 光谱调谐范围达60 nm, 覆盖从1 840~1 900 nm的光谱范围, 激光线宽仅为0.07 nm。另外, 在腔内使用通信波段用FP腔, 同样获得了较宽调谐范围的窄线宽输出。输出光谱分为1 820~1 850 nm和1 865~1 915 nm两个区域, 调谐范围共达80 nm。结合使用2 000 nm FP腔的可调谐光谱范围, 该激光器在1 820~1 915 nm的范围都可以获得激光输出, 与掺铥光线的自发辐射谱基本相符。
掺铥光纤激光器 波长可调谐 窄线宽 Tm- doped fiber laser wavelength tuning narrow linewidth 红外与激光工程
2016, 45(12): 1205002
西北核技术研究所, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
报道了输出功率为瓦级，调谐范围超过100 nm 的中红外2.8 μm 波段光纤激光器。采用中心波长为975 nm 半导体激光器抽运高掺铒氟化物(Er:ZBLAN)双包层光纤，以闪耀光栅为调谐元件，室温下实现了功率大于1 W、宽范围可调谐的2.8 μm 波段光纤激光输出，最大调谐范围达122 nm。激光器在波长2.831 μm 处输出功率为1.02 W，斜率效率为21.6%。
激光器 光纤激光器 可调谐 中红外 掺铒氟化物光纤 中国激光
2015, 42(10): 1002008
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
报道了高功率、高效率单模中红外2.8 μm 波段光纤激光器。采用中心波长为975 nm 的半导体激光器(LD)抽运高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN，室温下实现了2.8 μm激光功率超过9 W中红外光纤激光连续输出。激光器最大输出功率为9.2 W，斜率效率为24.8%，工作阈值约为1.0 W，中心波长为2.79 μm，激光工作模式为单模，光束质量M2因子小于1.2。
激光器 光纤激光器 中红外 掺铒氟化物光纤 单模 高效率
