利用空间三轴激光陀螺三个谐振腔光路相互垂直和腔镜共用特性，设计了一种反射镜在腔内氦氖放电等离子体作用下的损耗变化实时测量方法，研究了反射镜的损耗变化过程。实验表明，放电时反射镜的损耗迅速增加并趋于稳定，断电后损耗迅速下降而后趋于平缓并在后续放置过程中缓慢下降至初始值。进一步地，对断电后的陀螺开展了低温和高温实验，研究了反射镜损耗的变化规律。为研究等离子体作用下损耗变化的机理，基于气体放电流体模型，对激光陀螺腔内氦氖等离子体的特性进行了仿真，得到了腔内反射镜表面电子和主要离子的能量及分布。仿真结果表明：等离子体中的电子具有较高的能量，将使反射镜产生更多缺陷，改变反射镜的光学特性。研究结果对于进一步研究反射镜在等离子体作用下的稳定性具有重要意义。
物理光学 激光陀螺 空间三轴陀螺 反射镜 损耗 放电等离子体 中国激光
2023, 50(23): 2301005
1 北京自动化控制设备研究所，北京 100074
2 空军装备部驻北京地区第二军事代表室，北京 100074
空间三轴激光陀螺是一种将三个敏感环路正交集成于一块微晶玻璃基体上的空间激光陀螺，在航空、航天、**等领域得到了广泛应用。随着军用装备对高性能激光陀螺长期通电性能稳定性的要求不断提高，提高激光陀螺长期通电性能稳定性、延长激光陀螺工作寿命已成为国内外激光陀螺专业领域研究人员共同关注的重要课题。国外多项专利提到了微晶玻璃中的Li+在电场的作用下发生迁移并影响激光陀螺工作寿命，但未见具体研究。文中对空间三轴激光陀螺开展了通电寿命试验，并结合飞行时间二次离子质谱分析技术，研究了放电区微晶玻璃LAS (Li2O-Al2O3-SiO2)表面的Li+迁移现象，结果表明：微晶玻璃中Li+在激光陀螺电场及谐振腔内等离子体的作用下向谐振腔方向迁移，并脱离微晶玻璃进入谐振腔，然后随等离子体流动，最终沉积在阴极表面。该结果对提高激光陀螺长期通电性能稳定性、延长工作寿命等相关研究具有重要推进作用。
离子迁移 激光陀螺 等离子体 锂离子 ion migration laser gyroscope plasma Li ion 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220819
1 中国科学院理化技术研究所固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京 100049
自行研制出钛宝石晶体抽运的波长为532 nm的全固态高功率激光器,实现了高功率、高转换效率的可调谐钛宝石激光输出。使用3列重复频率为1 kHz的激光二极管阵列对称式抽运Nd∶YAG晶体,通过调Q及腔内倍频,获得功率为37.8 W、波长为532 nm的抽运光,每个激光二极管的抽运脉冲包络内包含5个调Q脉冲,单脉冲宽度为90 ns,重复频率为5 kHz。采用该绿光抽运钛宝石晶体,获得733.5~871.1 nm波长范围内的连续调谐激光,在771 nm处获得的输出功率最大,为8.26 W,光-光转换效率高达42%,脉冲宽度为14 ns,30 min内输出功率稳定性优于±4.4%。
非线性光学 激光技术 钛宝石激光器 准连续 全固态 高效率
1 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
与传统的边发射半导体激光器相比,垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有光束质量好、阈值电流低、易于二维列阵集成和制造成本低廉等优点。近年来,以VCSEL为基础发展起来的电抽运和光抽运垂直外腔面发射激光器(VECSEL),在获得高的输出功率和光束质量的同时,可以通过在腔内插入光学元件,实现腔内倍频、波长可调谐和锁模等激光技术,在激光领域很有竞争力。本文介绍了面发射半导体激光器的结构、工作原理及性能优势,综述了其在高功率输出、可调谐技术、锁模技术等方面的研究现状与进展,探讨了该类型激光器的发展前景。
激光器 垂直腔面发射半导体激光器 电抽运 光抽运 高功率 可调谐技术 锁模技术 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 050006
1 南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210023
2 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室, 北京 100190
3 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
全固态单频激光器具有稳定性高、能量集中、相干性好等特点, 是科研、通信、**等领域的重要光源。目前单频激光器的获得主要有2个途径: 1)在谐振腔中加入法布里-珀罗(F-P)标准具或双折射滤波器并通过选频获得; 2)通过设计单块非平面环形腔或微腔获得。基于单频微腔结构的可见光激光器一般需要用到两块晶体, 一块为激光晶体(常用Nd∶YVO4晶体),另一块为非线性晶体(如磷酸钛氧钾, 三硼酸锂)。由于采用两块晶体, 因此制作工艺相对复杂, 成本也较高。自倍频激光晶体是一类同时具有激光和非线性频率变换两种特性的复合功能晶体, 将介质膜镀于晶体表面, 采用微片的形式实现激光输出, 可以使激光器的尺寸大大降低(毫米量级), 从而可实现功能晶体的小型化、复合化以及材料器件的一体化。
中国激光
2017, 44(12): 1215002
