Jun Meng 1Chen Li 1Zhenhua Cong 1,2,3Zhigang Zhao 1,2,3[ ... ]Zhaojun Liu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, Shandong University, Qingdao 266237, China
2 Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Qingdao 266237, China
3 Key Laboratory of Laser & Infrared System (Shandong University), Ministry of Education, Qingdao 266237, China
4 Center for Optics Research and Engineering, Shandong University, Qingdao 266237, China
A high-energy 100-Hz optical parametric oscillator (OPO) based on a confocal unstable resonator with a Gaussian reflectivity mirror was demonstrated. A KTA-based OPO with a good beam quality was obtained when the magnification factor was 1.5, corresponding to the maximum signal (1.53 µm) energy of 56 mJ and idler (3.47 µm) energy of 20 mJ, respectively. The beam quality factors (M2) were measured to be M2x = 5.7, M2y = 5.9 for signal and M2x = 8.4, M2y = 8.1 for idler accordingly. The experimental results indicated that the beam quality positively changed with the increase of magnification factors, accompanied by an acceptable loss of pulse energy.
optical parametric oscillators confocal unstable resonator beam quality 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051401
作者单位
摘要
1 山东大学光学高等研究中心, 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
太赫兹参量源是一种激光驱动的太赫兹辐射源, 它具有高相干性、可调谐、室温运转等优点。在简要介绍太赫兹参量源的基本原理后, 重点总结了近年来国内外对太赫兹参量源的代表性研究成果, 主要包括: 1) 太赫兹参量源中常用的几种非线性晶体, 包括铌酸锂、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷; 2) 大单脉冲能量太赫兹参量源, 主要产生方法包括使用垂直表面出射结构、使用环形腔、增加非线性晶体损伤阈值等, 目前报道的最大单脉冲能量达到 17 μJ; 3) 高平均功率太赫兹参量源, 主要产生方法包括使用半导体激光器侧面泵浦激光器、兼顾提高泵浦光脉冲能量和脉冲重复频率等, 目前报道的最大平均功率为 367 μW; 4) 太赫兹参量源的理论模拟, 主要包括以耦合波方程为基础的, 分别针对太赫兹参量产生器、种子注入式太赫兹参量产生器、内腔泵浦与外腔泵浦太赫兹参量振荡器建立的理论模型。
非线性光学 受激电磁耦子散射 太赫兹参量源 非线性晶体 耦合波方程 nonlinear optics stimulated polariton scattering terahertz parametric source nonlinear crystal coupled wave equations 
量子电子学报
2023, 40(2): 141
作者单位
摘要
1 山东大学激光与红外系统教育部重点实验室,山东 青岛 266237
2 山东大学 信息科学与工程学院 山东省激光技术与应用重点实验室,山东 青岛 266237
Re:YAG-SiO2多组分玻璃光纤是以Re:YAG作为纤芯材料,以石英管作为包层材料,采用熔芯法利用拉丝塔在高温下拉制的特种光纤,具有掺杂浓度高、增益大、机械强度高、易与石英光纤熔接等优点,适用于短腔单频光纤激光器。文中介绍了Re:YAG-SiO2光纤的制备工艺,结合笔者课题组在该领域的研究工作,综述了近年来基于Re:YAG-SiO2光纤的单频激光技术在1.0 μm,1.5 μm及2.0 μm波段的研究进展,并对Re:YAG-SiO2光纤的制备及基于该类光纤单频激光器所存在的问题进行了归纳分析,对未来的发展进行了展望。
单频激光 光纤激光器 Re:YAG-SiO2光纤 钇铝硅酸盐光纤 single-frequency laser fiber laser Re:YAG-SiO2 fiber yttrium aluminum silicate fiber 
红外与激光工程
2022, 51(6): 20220133
王景冲 1关晨 2,3刘兆军 1,2,*丛振华 1,2[ ... ]赵智刚 1,2,**
作者单位
摘要
1 山东大学激光与红外系统教育部重点实验室,山东 青岛 266237
2 山东大学信息科学与工程学院,山东 青岛 266237
3 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东 济南 250104
4 青岛海泰光电技术有限公司,山东 青岛 266000
5 济南量子技术研究院,山东 济南 250101
报道了连续红光激光二极管(LD)泵浦的主动调Q翠绿宝石激光器。利用β相偏硼酸钡晶体(BBO)制成的普克尔盒作为主动调Q开关,在V型腔中实现了平均功率为1.16 W的755 nm激光输出,对应的重复频率为10 kHz,脉冲宽度为961 ns,单脉冲能量为116 μJ;通过在腔内插入双折射滤光片(BRF),实现了728~793 nm的波长调谐,并进一步研究了不同重复频率下的脉冲特性。此外,采用腔倒空技术,成功将脉冲宽度压窄至10 ns,对应的中心波长为767 nm,峰值功率超过3 kW。
激光器 翠绿宝石激光器 红光激光二极管 主动调Q 腔倒空 波长可调谐 
中国激光
2022, 49(13): 1301001
Jun Meng 1Chen Li 1Zhenhua Cong 1,2,3Zhigang Zhao 1,2,3[ ... ]Zhaojun Liu 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, Shandong University, Qingdao 266237, China
2 Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Qingdao 266237, China
3 Key Laboratory of Laser & Infrared System (Shandong University), Ministry of Education, Qingdao 266237, China
4 Center for Optics Research and Engineering, Shandong University, Qingdao 266237, China
Beam quality improvements by a large margin for signal and idler beams of a high energy 100 Hz KTiOAsO4 (KTA) non-critical phase matching (NCPM) optical parametric oscillator (OPO) were demonstrated using an unstable resonator configuration instead of a plane-parallel one. Theoretically, influences of cavity lengths and transmission of an output coupler on the OPO conversion efficiency for both were numerically simulated. For OPO based on an unstable resonator with a Gaussian reflectivity mirror, the maximum pulse energies at the signal (1.53 µm) and idler (3.47 µm) were about 75 mJ and 26 mJ, respectively. The corresponding beam quality factors of the signal were Mx2 = 9.8 and My2 = 9.9, and Mx2 = 11.2 and My2 = 11.5 for the idler. As a comparison, 128 mJ of signal and 48 mJ of idler were obtained with the plane-parallel resonator, and the M2 factors of the signal were Mx2 = 39.8 and My2 = 38.4, and Mx2 = 32.1 and My2 = 31.4 for the idler. Compared with a plane-parallel cavity, over eight times and three times brightness improvements were realized for the signal and idler light, respectively.
optical parametric oscillators unstable resonator beam quality 
Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 091401
赵智刚 1,2玄洪文 3,**王景冲 2丛振华 1,2[ ... ]刘兆军 1,2,*
作者单位
摘要
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
3 广东大湾区空天信息研究院, 广东 广州 510700
4 东京大学物性研究所, 日本 千叶 277-8581

综述了真空紫外193 nm波段固体激光光源的发展情况,具体包括所涉及到的主要非线性晶体[偏硼酸钡(BBO)晶体、三硼酸锂(LBO)晶体、六硼酸铯锂(CLBO)晶体、氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体等]的各类特性及其对比分析、近几十年来193 nm波段连续固体激光和脉冲固体激光的发展脉络、用于产生193 nm固体激光的各种基频光源组合,并对它们的优劣势进行了分类分析和对比。对影响非线性晶体紫外透过率和紫外激光输出功率的双光子吸收效应进行了描述,并对深紫外激光器中的激光诱导污染效应进行了描述,指出几类常用的避免或者缓解该效应的方法。最后对实现超高重复频率准连续真空紫外激光的难度和应当解决的问题进行了探讨。

深紫外 固体激光 真空紫外 非线性晶体 双光子吸收 激光诱导污染 
光学学报
2022, 42(11): 1134010
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, and Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Shandong University, Qingdao 266237, China
2 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
An actively mode-locked fiber laser with controllable pulse repetition rate and tunable pulse duration is presented, in which an optical delay line (ODL) is used to adjust the cavity length precisely for regulating the repetition rate, and a semiconductor optical amplifier (SOA) is introduced for enabling the pulse duration control. Experimentally, continuous tuning of the repetition rate from 2 GHz to 6 GHz is realized, which is limited by the availability of an even higher repetition rate radio-frequency (RF) source. Specifically, when the repetition rate is fixed at 2.5 GHz, the pulse duration can be tuned from 4 ps to 30 ps, which is, to the best of our knowledge, the widest tuning range of pulse duration ever achieved in a gigahertz (GHz) repetition rate actively mode-locked 1.5 µm fiber laser oscillator.
active mode-locking semiconductor optical amplifier tunable pulse duration high repetition rate 
Chinese Optics Letters
2022, 20(7): 071402
杨文晨 1,2秦增光 1,2,*刘兆军 1,2徐演平 3[ ... ]王泽群 1,2
作者单位
摘要
1 山东大学 信息科学与工程学院,山东 青岛 266237
2 山东省激光技术与应用重点实验室,山东 青岛 266237
3 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室,山东 青岛 266237
双马赫-曾德(M-Z)干涉仪系统因其光路简单、灵敏度高、频率响应宽等独特优势受到了广泛的关注及应用,但由于其非常容易受到外界环境噪声的影响,直接采取互相关计算方法获取扰动信号位置会导致较大的测量误差。本文提出了一种基于希尔伯特-黄变换(HHT)的数据信号处理方案用于实现高精度的分布式光纤振动定位检测。通过对接收到的两路光信号进行经验模态分解得到本征模函数,并对所有本征模函数进行希尔伯特变换叠加得到希尔伯特谱,从而可以清晰直观地提取到由振动信号引起的高相似度光信号信息,再通过互相关计算由振动信号引起的时间延迟,从而准确计算振动位置信息。相比于传统的直接互相关计算方法,本方法可以有效识别及提取双M-Z干涉仪系统中振动信号引起的特征信息,从而可以有效降低外界环境噪声对系统的影响,减小定位误差。本文对所提出的方法进行了相关理论分析,并搭建了双M-Z干涉仪系统进行相关实验验证。实验结果表明,与传统直接互相关方法相比,本方法可以有效减少互相关数据的计算量,同时该方法可以有效提高振动位置的定位精度,在2 km的传感光纤长度、10 MHz采样率下,定位精度可达10 m。本文提出的基于双马赫-曾德干涉仪系统的分布式光纤传感技术具有较高的实际应用价值。
光纤传感 希尔伯特-黄变换 双马赫-曾德干涉仪 定位方法 端点检测 optical fiber sensing Hilbert-Huang transform dual Mach-Zehnder interferometer positioning method endpoint detection 
中国光学
2021, 14(6): 1410
邵贤彬 1,2陈晓寒 1,2丛振华 1,2赵智刚 1,2[ ... ]刘兆军 1,2,*
作者单位
摘要
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
2 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
3 山东大学光学高等研究中心, 山东 青岛 266237
报道了一种基于Nd∶YAG晶体衍生光纤(NYDF)的915 nm单频光纤激光器。使用掺杂原子数分数为2.5%的Nd∶YAG晶体作为纤芯材料,高纯度石英管作为包层材料,利用熔芯法制备Nd∶YAG晶体衍生光纤,其传输损耗为8 dB/m,在915 nm处其增益系数为1.16 dB/cm。基于Nd∶YAG晶体衍生光纤,实现了一个稳定的915 nm单频光纤激光器,信噪比大于50 dB。实验结果表明Nd∶YAG晶体衍生光纤有潜力应用于890~920 nm单频激光器。
光纤光学 YAG晶体衍生光纤 单频光纤激光 熔芯法 915 nm激光 
光学学报
2021, 41(22): 2206001
李钊 1,2秦增光 1,2,*刘兆军 1,2徐演平 3[ ... ]渠帅 1,2
作者单位
摘要
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
2 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
3 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
采用了一种基于全变分(TV)算法的信号处理方法,用于相敏光学时域反射(φ-OTDR)系统中消除时域噪声和提高信噪比(SNR)。通过将瑞利散射曲线转换成二维灰度图像,获取了瑞利散射曲线的强度和位置信息。TV算法通过梯度下降方法可以有效地平滑时域噪声并提取有用信息。实验结果表明,在长度为3.5 km的传感光纤上,采用TV算法可以有效地实现300 Hz振动信号的分布式测量,振动位置的SNR可以达到10.13 dB。在此基础上,进一步验证了TV算法对宽带振动信号的检测能力,成功实现了频率范围为300 Hz~1 kHz的宽带扰动信号识别。表明了TV算法在φ-OTDR系统中可以有效地提取振动信息。
光纤传感 相敏光时域反射 全变分算法 去噪算法 信噪比 
光学学报
2021, 41(17): 1706001

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