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
基于长程气体吸收池技术,搭建了针对波长为1572 nm的单频激光的光谱纯度测量装置,理论分析了测量精度的影响因素,并推导出误差计算公式。结果表明,该装置可精确测量光谱纯度为90%~99.999%的激光输出。使用该装置对1572 nm种子注入光参量振荡器输出的单频纳秒脉冲进行测量,测得其光谱纯度为(99.996±0.0005)%,达到工业应用的要求。
测量 脉冲激光 光谱纯度 吸收池 误差分析
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
A highly efficient laser system output at the H-β Fraunhofer line of 486.1 nm has been demonstrated. A high pulse energy single-frequency hybrid 1064 nm master oscillator power amplifier was frequency-tripled to achieve 355 nm laser pulses, which acted as the pump source of the beta barium borate nanosecond pulse optical parametric oscillator. With pump energy of 190 mJ, the laser system generated a maximum output of 62 mJ blue laser pulses at 486.1 nm, corresponding to conversion efficiency of 32.6%. The laser spectrum width was measured to be around 0.1 nm, being in conformity with the spectrum width of the solar Fraunhofer line.
190.4970 Parametric oscillators and amplifiers 190.2620 Harmonic generation and mixing 140.3538 Lasers, pulsed Chinese Optics Letters
2018, 16(8): 081901
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
An injection-seeded single-resonant optical parametric oscillator (SROPO) with single frequency nanosecond pulsed 2.05 μm wavelength output is presented. Based on two potassium titanyl phosphate crystals and pumped by a 1064 nm single frequency laser pulse, injection seeding is performed successfully by using the ramp-hold-fire technique in a ring cavity with a bow-tie configuration. The SROPO provides 2.65 mJ single frequency signal pulse output with a 17.6 ns pulse duration at a 20 Hz repetition rate. A near-diffraction-limited beam is achieved with a beam quality factor M2 of about 1.2. The spectrum linewidth of the signal pulse is around 26.4 MHz, which is almost the Fourier-transform-limited value.
190.4410 Nonlinear optics, parametric processes 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers 140.3070 Infrared and far-infrared lasers Chinese Optics Letters
2017, 15(9): 091902
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
基于光学外差法, 设计并搭建了一套脉冲激光中心频率实时监测系统。频率特性已知的连续光经移频后与待测的单频纳秒脉冲光发生拍频, 用光电探测器和数据采集卡记录合成光强信号, 分析拍频信号的频谱, 即可获取待测光的中心频率信息。实验用一台连续单频输出1.57 μm激光器作为参考光源, 采用移频、斩波、自拍频的方法对测试系统的测试速率和测试精度进行了评估, 得出该系统的响应时间为6 ms。对于脉宽为30 ns左右的激光脉冲, 采样率为2 GSa·s-1时, 测试系统的均方根误差不超过0.07 MHz。
激光器 脉冲激光 中心频率 拍频 频率稳定性 中国激光
2017, 44(11): 1101003
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
针对大气CO2浓度探测差分吸收激光雷达的应用需求，采用稳定环形腔和模式匹配设计，搭建了一套单纵模1 064 nm激光泵浦的单谐振KTP晶体光参量振荡器，获得高斜率转换效率、基横模的2.05 μm波长纳秒激光脉冲输出.在8字形环形行波稳定腔中，将2块II类相位匹配KTP晶体以走离补偿方式放置，在20 Hz重复频率下，当泵浦单脉冲能量达到11 mJ时，获得了单脉冲能量为2.4 mJ的2.05 μm信号光输出，脉宽约24 ns，斜率效率达到53%.2.05 μm信号光光束质量因子在x、y方向分别为1.3和1.2.
非线性光学 光参量振荡器 环形腔 2 μm激光器 KTP晶体 Nonlinear optic Optical parametric oscillator Ring cavity 2μm laser KTP crystal
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
报道了一种种子注入式PPMgLN外腔双共振环形腔光参量振荡器。抽运光偏振方向在PPMgLN晶体(MgO物质的量分数为5%)内满足e→e+e 相位匹配, 有效利用了晶体的最大非线性系数d33(25 pm·V-1)。以重复频率为400 Hz、功率为556 mW、波长为1064 nm的单频脉冲激光作为抽运源, 在晶体极化周期为30.5 μm、温度为110 ℃的条件下, 获得了平均功率为79 mW的1.57 μm信号光和平均功率为38.5 mW的3.3 μm空闲光输出, 抽运光-参量光的总转换效率可达22%。采用种子激光注入技术获得了单频窄线宽参量光输出, 实验测得1.57 μm信号光输出的线宽小于100 MHz, 10 min内频率漂移不超过141 MHz。
激光光学 双共振光学参量振荡器 种子注入 PPMgLN晶体 单频激光
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
综合评述了产生中红外激光的主要方法,重点阐述了近年来国内外利用光参量振荡方法实现中红外激光输出的最新进展，分析了基于非线性晶体ZnGeP2（ZGP）、KTiOAsO4（KTA）和周期性极化LiNbO3（PPLN）的光参量振荡器（OPO）的技术特点和存在的问题,讨论了光参量振荡技术产生中红外激光的发展趋势。
非线性光学 中红外激光 光参量振荡器 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 090004
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
种子注入单频脉冲光参量振荡器(OPO)是实现差分吸收雷达激光发射源的重要技术手段，且其输出光谱纯度直接影响探测气体对激光能量的吸收，进而影响该雷达系统的测量精度。就种子注入单频脉冲激光器而言，光谱纯度表征在其输出光谱中，种子波长成分所占的比例可以综合反映脉冲激光的输出线宽和频率稳定性等光谱特性。针对种子注入单频1.57 μm 脉冲OPO，理论上分析了光谱纯度的影响因素，设计并搭建了一套基于长程气体吸收池的光谱纯度测量系统。实验结果表明，当种子注入功率为26 mW，OPO 输出单脉冲能量为1.1 mJ时，种子注入单频脉冲OPO 的光谱纯度达到99.9%。
激光器 种子注入 单频 光谱纯度 吸收池
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
A laser-diode-pumped high-pulse-energy Nd:LiYF4 master oscillator power amplifier 1053 nm laser system is demonstrated. We design a home-made pump module to homogenize the pump intensity through the ray tracing method. To increase the extraction efficiency, the pre-amplifier adopts a double-pass amplification structure. At a repetition rate of 50 Hz, 655 mJ pulse energy and 12.9 ns pulse width of 1053 nm laser is obtained from the master oscillator power amplifier system. The corresponding peak power is 51 MW. The optical-to-optical efficiency of the system is about 9.7%.
140.3280 Laser amplifiers 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2015, 13(6): 061401
