1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 吉林省长光瑞思激光技术有限公司，吉林 长春 130051
由于有色金属对蓝光激光光源具有良好的吸收效率，因此蓝光半导体激光器逐步成为研究热点。针对激光加工纯铜、纯金、高强铝等高反射金属材料的市场需求，采用体布拉格光栅作为外腔反馈元件，压窄激光线宽，稳定激光波长，并基于空间合束技术将6片单管蓝光激光芯片聚焦耦合进芯径为105 μm、数值孔径为0.22的光纤中，研制出窄线宽蓝光半导体激光光纤耦合模块。当工作电流为3 A时，该激光模块的输出功率为26.32 W，稳定输出波长为444.29 nm，光谱线宽被压至0.18 nm。
激光器 蓝光半导体激光器 窄线宽 体布拉格光栅 外腔反馈 中国激光
2023, 50(10): 1001004
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
With the rapid development of laser technology, laser as the light source of night vision illuminating can realize long-distance and clear imaging, which has been widely used in laser active illuminating field. A high-power diode laser with a wavelength of 808 nm was designed as the laser active illuminating source, and the output power of no less than 100 W was obtained by spatial beam multiplexing, polarization multiplexing, and high efficiency fiber coupling techniques. In view of the beam homogenization of illuminating source, a novel beam homogenization system based on waveguide is proposed in this work. A square spot with a horizontal divergence angle of 40°, a vertical divergence angle of 10°, and an illuminating power ratio of 4:1 was obtained by a collimating lens. Comparing with the traditional circular illuminating beam, the square illuminating beam can match the illuminating angle of CCD camera better, and the energy utilization rate is higher. In addition, by optimizing the structure of waveguide and collimating lens, the illuminating angle can be changed to meet the illuminating requirements under different conditions theoretically.
laser illumination spatial multiplexing polarization multiplexing beam homogenization waveguide Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031405
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
In this research, the highly efficient external cavity feedback technology based on volume Bragg grating (VBG) is studied. By using the structure of a fast axis collimating lens, the beam transformation system, a slow axis collimating lens, and VBG, the divergence angle of the fast and slow axes of the diode laser incident on the VBG is reduced effectively, and the feedback efficiency of the external cavity is improved. Combined with beam combining technology, fiber coupling technology, and precision temperature control technology, a high-power and narrow-linewidth diode laser pump source of kilowatt class is realized for alkali metal vapor laser pumping. The core diameter of the optical fiber is 1000 µm, the numerical aperture is 0.22, the output power from the fiber is 1013 W, the fiber coupling efficiency exceeds 89%, and the external cavity efficiency exceeds 91%. The central wavelength is 852.052 nm (in air), which is tunable from 851.956 nm to 852.152 nm, and the spectral linewidth is 0.167 nm. Research results can be used for cesium alkali metal vapor laser pumping.
external cavity feedback volume Bragg grating diode laser beam combining narrow linewidth tunable wavelength Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081401
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
随着半导体激光技术的快速发展，以半导体激光为核心光源的激光点火技术得到越来越广泛的应用。本文开展了高效激光点火光源的研究，设计出一种单光纤双波长输出的光学结构，将高功率976 nm点火激光和低功率1310 nm检测激光通过空间合束以及波长合束技术耦合到芯径为105 μm，数值孔径(NA)为0.22的光纤中，获得了输出功率大于10 W的976 nm点火激光以及输出功率大于1 mW的1310 nm检测激光，其中高功率点火激光的耦合效率超过90%；通过自聚焦透镜对出纤激光进行光束整形，与自由输出光束相比，整形后出射光斑发散角减小了，入射到点火药剂上的光功率密度增大了，点火效率提高了。实验结果表明，所设计的分光镜膜系以及光路结构可实现光路自检以及高功率点火激光的输出功率同步自检，满足该领域对于点火光源高效率、高可靠性的应用要求。
激光器 半导体激光器 激光点火 空间合束 波长合束 光路自检
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
随着合束技术的发展以及单元芯片功率的提升,半导体激光器在激光加工领域越来越彰显自身的优势。针对激光加工领域中玻璃纤维筋材热固化的需求,采用18 W单管激光器作为单元模块,通过空间合束、偏振合束,以及光束整形技术,获得了输出功率大于2 kW、波长915 nm、光斑尺寸为700 mm×10 mm的半导体激光加热光源,满足该领域对高功率、长光斑激光加热的需求。
激光光学 半导体激光器 光束整形 玻璃纤维筋材 热固化 激光加热 光学学报
2021, 41(22): 2214001
1 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 外国语学院, 吉林 长春 130022
3 吉林省长光瑞思激光技术有限公司, 吉林 长春 130033
报道了中心波长在674 nm的周期性电极窄条形单纵模半导体激光器。其制作工艺简单, 仅使用i线光刻技术和普通的刻蚀技术制作的周期性沟槽与周期性电极结构即保证了器件工作在增益耦合机制下, 进而实现单纵模激光输出。当注入电流为85 mA、测试温度18 ℃时, 激光器的输出功率为2.603 mW。 当注入电流为60 mA时, 在不同测试温度下, 器件均保持单纵模工作。当室温为16 ℃时, 测得器件的光谱线宽可达到2.42 pm, 边模抑制比为47 dB。 由于该器件制作成本低, 性能优良, 可广泛应用于实际生产中。
周期性电极 单纵模激光 半导体激光器 periodic electrode single longitudinal mode laser semiconductor laser
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型, 并结合激光器速率方程和噪声理论, 讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响。模拟结果表明: 通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整, 在理论上可以将器件的频率噪声降低5×108Hz左右, 相对强度噪声降低8dB/Hz左右。该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导, 同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义。
半导体激光器 外部光反馈 光纤光栅 频率噪声 相对强度噪声 semiconductor laser external optical feedback fiber grating frequency noise relative intensity noise
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于激光器的增益理论和动态理论, 结合经典的激光器速率方程, 分析了激光器有源区尺寸、光纤光栅结构、耦合效率和注入电流等参数对频率噪声和弛豫振荡频率的影响。以获得低频率噪声和高驰豫振荡频率为目标, 进行数字仿真, 仿真结果表明, 较小的激光器有源区尺寸、较强的外腔光反馈和较高的注入电流有利于改善噪声特性, 其中注入电流的影响尤为重要。当注入电流为阈值电流的9倍时, 频率噪声降低约14.7%, 弛豫振荡频率增加约6.0 GHz。
激光器 半导体激光器 外腔 光纤光栅 频率噪声 弛豫振荡频率 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 011401
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100049
设计了一种基于布拉格反射波导的新型表面等离子体激光光源。这种光源结构简单, 便于集成, 可以在室温电泵浦的条件下工作, 同时可以输出约毫瓦量级的表面等离子激光, 相比于文献报道中纳米尺度的纳瓦级表面等离子体激光光源要高很多。该表面等离子体激光光源发射波长为808 nm, 布拉格反射波导所提供的倾斜激光光线在我们设计的准Otto模型中可以直接耦合成为表面等离子体。
半导体激光 布拉格反射 表面等离子体 semiconductor lasers Bragg reflection waveguide plasmonics
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
报道了一种采用复合腔进行腔内和频的500.9 nm激光器。激光器由两个子谐振腔组成。在两个子谐振腔中，分别利用两个激光二极管抽运Nd:YAG 晶体和Nd:YVO4晶体，并分别选择946 nm波长与1064 nm波长振荡进行和频。采用双端复合Nd:YAG晶体以减小高功率下激光晶体的热透镜效应，并结合热效应对高功率抽运下谐振腔进行优化设计，实现了腔内两个波长较好的模式匹配。在两个子腔的交叠部分，利用KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频，得到和频激光输出。当Nd:YAG与Nd:YVO4晶体上抽运功率分别为10.6 W和17.8 W时，获得了730 mW的500.9 nm青绿光激光输出，光-光转换效率为2.6%。实验结果和分析表明，利用复合腔和频是获得500.9 nm激光输出的有效方法。
激光器 500.9 nm激光 和频 复合腔
