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
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Optics Research and Engineering, Key Laboratory of Laser & Infrared System, Ministry of Education, Shandong University, Qingdao 266237, China
2 School of Information Science and Engineering, Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Shandong University, Qingdao 266237, China
Based on the Nd-doped single-mode fiber as the gain medium, an all-fiber 12th harmonic mode-locked (HML) laser operating at the 0.9 µm waveband was obtained for the first time, to the best of our knowledge. A mandrel with a diameter of 10 mm was employed to introduce bending losses to suppress mode competition at 1.06 µm, which resulted in a suppression ratio of up to 54 dB. The 1st–12th order HML pulses with the tunable repetition rate of 494.62 kHz–5.94 MHz were obtained in the mode-locked laser with a center wavelength of . In addition, the laser has an extremely low threshold pump power of 88 mW. To the best of our knowledge, this is the first time that an HML pulse has been achieved in a 0.9 µm Nd-doped single-mode all-fiber mode-locked laser with the advantages of low cost, simple structure, and compactness, which could be an ideal light source for two-photon microscopy.
Nd-doped fiber laser harmonic mode-locking bending loss nonlinear polarization rotation low repetition rate Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011405
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
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
将KTiOAsO4(KTA)Stokes参量振荡器置于LD侧面泵浦的1064 nm调Q Nd 3+∶YAG谐振腔内,通过KTA晶体的非共线受激电磁耦子散射获得在1078.20~1088.20 nm范围内不连续调谐的Stokes激光。该Stokes激光又作为共线拉曼激光器的泵浦源在同一块KTA晶体中实现了受激拉曼散射,通过设计Stokes谐振腔的输出镜透过率,选择对一阶拉曼光进行输出,其在1106.08~1116.62 nm范围内不连续调谐。当LD泵浦功率为94.20 W,重复频率为5 kHz时,在1116.34 nm处得到了最大功率为1.62 W的拉曼激光输出。
激光光学 受激电磁耦子散射 受激拉曼散射 可调谐激光器 KTiOAsO4晶体
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 山东省科学院激光研究所, 山东 济南250014
3 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南250100
使用磷酸钛氧钾(KTiOPO4,KTP)晶体,采用斯托克斯参量振荡器与太赫兹波表面垂直出射的斯托克斯参量放大器相结合的实验方案,获得了大能量的太赫兹波输出。抽运源是调Q脉冲激光器,输出波长为1064.2 nm,脉宽为7.5 ns,脉冲重复频率为1 Hz。斯托克斯光波长为1086.2 nm,抽运光与斯托克斯光的夹角为4.4°,太赫兹波频率为5.7 THz。抽运光路上的延时装置可以保证抽运光脉冲与待放大斯托克斯光脉冲有很好的时间重合性。当抽运光脉冲能量为770 mJ、待放大斯托克斯光脉冲能量为16.8 mJ时,放大后斯托克斯光脉冲能量为185.4 mJ,太赫兹波脉冲能量最大为6.4 μJ。
太赫兹技术 太赫兹波 受激电磁耦子散射 磷酸钛氧钾晶体
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 济南 250100
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
报道了一种基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器的运转特性, 非线性晶体为MgO∶LiNbO3, 太赫兹波采用垂直表面耦合的输出方式, 斯托克斯环形腔由3个腔镜和MgO∶LiNbO3晶体的全反射面构成。抽运源为调Q脉冲激光器, 其输出波长为1064.2 nm, 脉冲宽度为7.5 ns。当抽运脉冲能量为105.5 mJ、斯托克斯光输出镜的透过率为20.1%时, 获得的太赫兹波脉冲能量使得示波器的输出电压为3.3 V, 对应的斯托克斯光脉冲能量为16.1 mJ, 抽运脉冲能量阈值约为10 mJ。在相同的抽运条件下, 将基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器、种子注入式太赫兹参量产生器与环形腔结构的无种子注入式太赫兹参量振荡器的输出能量和抽运脉冲能量阈值进行比较。结果表明, 基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器具有较高的输出能量及较低的抽运脉冲能量阈值, 当抽运脉冲能量较小时, 其在输出能量方面的优势更明显。
非线性光学 参量过程 固体激光器 太赫兹 中国激光
2017, 44(10): 1014001
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 济南 250100
2 中国科学院福建物质结构研究所, 福建 福州 350002
报道了外腔抽运的969 nm Sr:WO4反斯托克斯拉曼激光器的特性。利用主动调Q Nd:YAG激光器产生的1064 nm激光作为抽运源，Sr:WO4拉曼谐振腔的光轴与抽运光的传播方向偏离一个角度，实现了抽运光、一阶斯托克斯光和一阶反斯托克斯光之间的非共线相位匹配，得到了一阶反斯托克斯光和一至三阶斯托克斯光的输出，测量了输出激光的脉冲能量、时间和光谱特性。当抽运光能量为120 mJ时获得的969 nm反斯托克斯光的最大输出能量为0.74 mJ，脉冲宽度为3.9 ns。同时，获得的斯托克斯光的总能量为23.9 mJ，其中1323 nm二阶斯托克斯光的输出能量为19.6 mJ。由抽运光向斯托克斯光和反斯托克斯光转换的总效率为20.5%。
激光器 反斯托克斯激光器 四波混频 Sr:WO4晶体 相位匹配 受激拉曼散射
1 军械工程学院 光学与电子工程系， 石家庄 050003
2 山东大学 信息科学与工程学院， 济南 250100
研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响，对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下，将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联，给出了计算氙灯放电特性的改进公式，并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况，计算结果表明：损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降，闪光时间缩短，显著影响激光泵浦效率; 电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象，影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明，电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧，验证了理论分析的合理性。另外，实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。
脉冲氙灯 放电特性 电容损耗 损耗阻抗 波形峰值 闪光时间 xenon flash lamp discharging characteristics capacitor loss loss resistance waveform peak flash time 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2474
山东大学信息科学与工程学院, 山东 济南 250100
报道了激光二极管端面抽运声光调Q陶瓷Nd:YAG在 1319 nm波长处的调Q运转。在抽运功率23.7 W时，平均输出功率为4.8 W，重复频率为30 kHz，脉冲宽度为110 ns,对应的光-光转换效率为20.3%。在抽运功率为19.4 W时，得到了脉宽78.5 ns、能量为316 μJ、重复频率为10 kHz的稳定调Q脉冲。
激光器 激光二极管抽运激光器 陶瓷激光器
利用通过金属化学气相沉积法长成的AlGaInAs饱和吸收体,对808 nm LD泵浦的Nd∶YVO4键合晶体进行被动调Q，获得了波长为1.06 μm的激光脉冲，测量了脉冲能量、脉冲宽度、脉冲重复率随泵浦功率的变化.当泵浦功率为10.57 W时，激光平均输出功率为3.45 W，斜效率为39%，重复频率达到最大值101 kHz.当泵浦功率为8.07 W时，脉冲宽度达到最小值1.76 ns.利用速率方程对该激光器进行理论分析，计算出输出脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度和重复频率的理论值，实验结果和理论结果基本一致.
激光物理 饱和吸收体 调Q 速率方程 Laser physics AlGaInAs AlGaInAs Semiconductor saturable absorber Q-switching Rate equations
