1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
报道了基于光纤-固体混合放大的百纳秒脉冲宽度单频大能量1064 nm激光光源的研究工作。采用1064 nm分布反馈（DFB）半导体激光器作为单频连续种子光光源，采用声光调制器将种子光整形为脉冲宽度约为149.0 ns的洛伦兹波形脉冲光，重复频率为60 Hz，经过级联的全保偏光纤放大器放大后，获得单脉冲能量约为2.1 μJ、脉冲宽度约为216.7 ns的脉冲光输出。固体放大部分采用激光二极管（LD）端面抽运的Nd∶YVO4晶体作为高增益的前放大器进行双程放大，采用LD单侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为预放大器进行双程放大，采用两级LD双侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为功率放大器，最终获得了单脉冲能量为151.4 mJ、脉冲宽度约为267.8 ns的激光输出。采用光学外差法对输出脉冲激光的线宽进行了测试，线宽约为14.2 MHz。研究结果为星载相干测风激光雷达采用1.06 μm的激光光源提供了新的技术路线。
激光器 百纳秒脉宽 单频 大能量 相干测风
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
利用偏硼酸钡（BBO）倍频晶体，实现了1064 nm激光泵浦金刚石拉曼激光器的高重复频率紫外激光脉冲输出。搭建了腔内倍频金刚石拉曼激光器，实现了620 nm激光输出。当1064 nm泵浦光的功率为4.0 W时，620 nm输出激光的功率为550 mW，转换效率约为13.7%。通过BBO晶体腔外倍频，获得了平均功率约为48 mW的310 nm紫外激光脉冲输出，脉冲重复频率为2 kHz，脉冲宽度约为761.8 ps，倍频效率约为8.7%。
激光器 紫外激光器 拉曼激光器 倍频 中国激光
2023, 50(22): 2201005
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 上海卫星工程研究所，上海 201109
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
为了满足星载大气探测激光雷达在轨应用需求，对该系统采用的空间大能量脉冲固体激光器进行了空间环境下的热控设计仿真及试验研究。首先根据激光载荷整体布局以及轨道特性参数分析并计算了激光器外部空间热环境，随后介绍了激光器构型及热设计，然后利用热传导以及空间热辐射理论建立了热分析模型，开展了激光器在轨热设计及仿真，并通过空间热真空环境试验验证了热控方案。激光器在轨工作温度波动优于±0.033 ℃，激光器内部关键器件大功率的激光放大器模块温度低于28 ℃，实现了大能量脉冲固体激光器在轨超高精度控温，满足了激光器在轨稳定运行工作的使用要求，为激光雷达在轨正常工作提供了重要保障。
激光器 星载激光雷达 空间激光器 热设计 传导辐射制冷 中国激光
2023, 50(14): 1401005
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种基于反射式体布拉格光栅(RBG)的高重复频率窄脉宽的固体单频激光器。该激光器采用激光二极管端面泵浦的方式,Nd∶YVO4晶体为增益介质,磷酸氧钛铷(RTP)晶体对为电光调Q开关,RBG为输出镜,在光学腔长为65.7 mm的谐振腔内,锁定了波长1064.355 nm的单频激光输出,其在10 kHz的重复频率下,脉冲宽度为1.3 ns、平均功率为1.68 W、光束质量 =1.22和 =1.18,可应用于空间主动光电遥感技术中。
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
3 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光工程技术实验室, 上海 201800
4 中国科学院大学, 北京 100049
临近空间风场数据对飞行器的姿态控制和飞行安全具有重要意义。针对中国科学院上海光学精密机械研究所自行研制的可搭载于临近空间飞行器的直接探测多普勒激光测风雷达(DWL)原理样机,介绍了其工作原理、系统结构,并给出了相关的技术参数。对该DWL原理样机进行了地面自测试实验,并将反演结果与相干探测激光测风雷达(CDL)和探空气球的测量结果进行了对比。结果显示:该DWL原理样机反演的近地面的风速风向结果与CDL和探空气球的测量结果具有良好的一致性。在0.3~1.1 km的高度范围内,以CDL的测量结果为基准,该DWL原理样机反演的风速均方根误差(RMSE)为1.38 m/s,风向均方根误差为9°;在0~3 km的高度范围内,以探空气球的测量结果为基准,该DWL原理样机反演的风速均方根误差不大于2.1 m/s,风向均方根误差不大于10°。
遥感 激光测风雷达 多普勒频移 风场探测 数据对比
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
报道了一种可在低温环境下和100 ℃以上的宽温范围内稳定工作的纳秒级被动调Q的Nd∶YAG激光器。谐振腔采用抗失谐的双Porro棱镜组合腔型, 以热电制冷器控温的垂直腔面发射激光器侧面抽运Nd∶YAG板条晶体, 被动调Q晶体为Cr4+∶YAG。在抽运峰值功率为1 kW, 重复频率为1 Hz的条件下, 测量了激光器在不同温度下的工作情况。结果表明在-75～40 ℃温度范围内, 激光输出平均能量为18.79 mJ, 标准差为2.29 mJ, 脉宽约为4 ns, 近场光斑直径约为5 mm, 远场发散角小于0.9 mrad。激光器体积小、结构紧凑、可靠性高, 十分适合宽温范围尤其是低温环境下的空间激光应用。
激光器 低温工作 垂直腔面发射激光器 宽温
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了被动调Q激光器谐振腔中的相邻两个纵模之间的建立时间之差的解析表达式，并给出了可以有效预测小增益以及初始反转粒子数比阈值粒子数大若干倍情况下单频激光运转的概率的方法。为了证实理论预测，采用腔长11 cm以Cr4+YAG晶体被动调Q的NdYAG激光系统进行了实验验证，实验结果很好地证明了根据相邻纵模建立时间差所分析出的单频运转的概率，以及在一定条件下被动调Q激光器能在无腔内选模元件的情况下稳定地输出单纵模脉冲。
激光光学 被动调Q激光器 纵模选择 激光理论 时间判据
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
100 km远距离测距的激光雷达，由于作用距离远，多采用低重复频率、高能量激光器配合大口径望远镜实现远程激光测距，导致系统存在体积大、重量大、功耗高等缺点。基于光子计数技术的激光测距雷达具有灵敏度高的特点，有效降低了系统的激光能量和望远镜的接收口径，降低了系统的体积、重量和功耗。设计了一种应用于远距离小目标探测的测距激光雷达，采用盖格模式的雪崩光电二极管实现光子计数，实现了系统的小型化。详细介绍了该系统的设计原理、组成部分和实验结果。实验结果表明，在双程大气透射率为0.25的大气环境下，对于有效反射面积为6 m2、反射率为0.1的小目标，该系统的最远测距能力达到100 km，距离分辨率为6 m。
激光技术 激光雷达 激光测距 光子计数 小型化
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We demonstrate a narrow-linewidth linearly polarized 1645 nm Er:YAG laser, directly diode-pumped by a fiber-coupled continuous-wave laser diode at 1532 nm. Passive Q-switching is realized by a few-layer graphene saturable absorber. A maximum polarized average output power of 3.13 W is achieved at 23.28 W incident pump power. A pulse energy of as much as 58.8 μJ and pulse width of 4.21 μs are yielded at a 53.2 kHz pulse repetition rate. The spectrum and linewidth of the output beams are measured to be 1645.34 and 0.05 nm, respectively. This laser can be useful in the detection of atmosphere pollutants.
140.3500 Lasers, erbium 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3580 Lasers, solid-state 140.3540 Lasers, Q-switched Chinese Optics Letters
2015, 13(7): 071403
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China
We demonstrate a potassium titanyl phosphate-based optical parametric oscillator (OPO) emitting at 1729 nm. A maximum output power of 1.56 W at 1729.4 nm is obtained with an original fundamental laser power of 5.48 W. The pulse with a pulse duration of 11.22 ns exceeds 3 mJ at a 500 Hz repetition rate. To our knowledge this is the highest energy output of an OPO laser emitting around 1.73 μm operating at a 100 Hz order of magnitude. This laser is primarily used for bond-selective imaging of deep tissue, a promising way for diagnosing vulnerable plaques in live patients.
140.3070 Infrared and far-infrared lasers 140.3538 Lasers, pulsed 140.3580 Lasers, solid-state 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 081406
