张超 1,2林学春 1,2,**赵鹏飞 1,*董智勇 1[ ... ]于海娟 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室,北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 101407
大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用,提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价,在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能提高光束质量、压窄频谱宽度,是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求,从锁相技术出发,综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状,总结了主动锁相和被动锁相的优缺点,主动锁相技术采用主振荡放大结构通过相位负反馈技术实现锁相,在合束单元数量上具有优势,能获得大功率相干输出,但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单,一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定,具备自组织锁相特点,但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。
相干合束 半导体激光器 锁相 高光束质量 高功率 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114007
作者单位
摘要
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
高功率650~660 nm波段激光器在可见光光电对抗领域具有重要作用,目前该波段光源由固体激光器通过半导体激光器泵浦并倍频输出,输出功率高、光束质量近衍射极限,但转换效率低。半导体激光器的转换效率高,但输出功率低,需要通过增加激光单元的方法提升功率,并通过激光合束的方式提升光束质量。文中提出外腔光谱合束的650 nm波段半导体激光器结构,通过实验验证可实现连续功率为7.3 W、光谱线宽为6.45 nm、电光转换效率为23.4%的650 nm波段激光输出,光束质量为M2X=1.95,M2Y=11.11,接近固体激光器,未来通过增加合束的激光单元数量并结合偏振合束可以获得更高功率的650 nm波段激光。
半导体激光器 激光光源 光谱合束 高光束质量 semiconductor laser laser light source spectral beam combination high-beam quality 
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230198
Jianfeng Yue 1,2Yulei Wang 1,2,*Mengyu Jia 1,2Kai Li 1,2[ ... ]Zhiwei Lü 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Advanced Laser Technology, Hebei University of Technology, Tianjin, China
2 Hebei Key Laboratory of Advanced Laser Technology and Equipment, Tianjin, China
This work demonstrates the generation of short pulse duration and high-beam-quality laser pulses using transient stimulated Brillouin scattering at a high repetition rate. Thermal effects and optical breakdown are identified as the main factors that restrict energy reflectivity and beam quality under high repetition rates and transient situations. Through experimental analysis, the interaction length and focal point size are determined to be the key parameters in reducing the thermal effect by reducing the absorption of the laser pulse by the medium. The obtained results show that pulses with a duration of 175 ps and beam quality M2 of around 1.2 can be achieved with a maximum energy reflectivity of over 40% under an interaction length of 50 mm. Furthermore, at an interaction length of 90 mm, a pulse output with a minimum duration of 115 ps (0.5τQ) is achieved.
high beam quality high energy nonlinear optics stimulated Brillouin scattering 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e70
作者单位
摘要
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室,长春 130022
2 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
通过小角度V形腔外腔光谱合束将两个808 nm半导体激光器合束,提高半导体激光器的输出功率及光束质量。两个合束单元分别工作在795.8 nm和800.5 nm,将所获光束通过非线性光学方法进行频率转换。外腔光谱合束实现输出功率为6.5 W快慢轴光束质量M2=2.2×18.5的光束输出,所获光束慢轴M2因子相较于自由运转单管激光器提高了30%,外腔光谱合束效率为83%。基于所获光源,实现了半导体激光器小角度V形腔外腔光谱合束和频,获得输出功率为18.3 mW波长为401.0 nm的蓝光输出,和频效率为0.28%。
半导体激光器 外腔光谱合束 高功率 高光束质量 和频 diode laser external cavity beam combining high power high beam quality sum frequency generation 
强激光与粒子束
2023, 35(9): 091008
杨天利 1,2,3杨晶 1,2,4,*周王哲 1,2,3李雪鹏 1,2,4[ ... ]彭钦军 1,2,4
作者单位
摘要
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
4 齐鲁中科光物理与工程技术研究院,济南 250000
高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升,特别是高于50 kHz时,单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子,调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功率放大器(MOPA)方案,直接振荡获得兼具高功率、高重复频率及高光束质量的纳秒脉冲激光还比较困难。通过对激光动力学过程的仿真模拟,定量分析了高重复频率调Q过程中脉冲强度稳定性与泵浦速率的关系,并利用负透镜使振荡器工作在具有较大基模体积的热近非稳区,实现了Nd:YAG声光调Q激光振荡器在高重复频率、高功率、高光束质量三方面的均衡设计。首次利用侧泵模块实现了100 kHz高功率高光束质量纳秒脉冲激光的直接振荡产生,脉冲强度的离散系数仅为0.041,激光输出功率超过142 W,脉冲宽度为165 ns,光束质量因子M2为1.5。
激光振荡器 高重复频率 声光调Q 纳秒 高光束质量 laser oscillator high repetition rate acousto-optic Q-switched nanosecond high beam quality 
强激光与粒子束
2023, 35(7): 071006
作者单位
摘要
新疆师范大学 物理与电子工程学院 新疆发光矿物与光功能材料研究重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830054
报道了采用纳秒脉冲激光器泵浦基于掺杂氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体的高光束质量、闲频光谐振中红外光参量振荡器。通过选取曲率半径为200 mm的凹面输入镜和平面输出镜来建立平凹腔,实现了高光束质量的近-中红外激光输出。当输入的最大泵浦能量为21 mJ时,输出信号光和闲频光的最大能量分别为3.2 mJ和1.12 mJ,对应信号光和闲频光的斜效率分别为24%和9%。通过在25~200 ℃范围内改变MgO:PPLN晶体温度,实现信号光波长1.505~1.566 μm和闲频光波长3.318~3.628 μm的激光调谐输出。由于闲频光单谐振的光参量振荡器具有较大的衍射损耗和光束发散角,可以提高输出闲频光的光束质量。采用刀口法测量得到中红外激光在两个正交方向的光束质量因子分别为 $ {M}_{x}^{2}\approx 1.2 $$ {M}_{y}^{2}\approx 1.2 $
非线性光学 高光束质量 光参量振荡器 中红外激光 nonlinear optics high beam quality optical parametric oscillator mid-infrared laser 
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220595
宋越 1,2,3王志敏 1,2,*杨熙航 1,2,3薄勇 1,2[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
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 中国科学院理化技术研究所中国科学院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
提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO4板条晶体掺杂区域的纵横比,结合腔模的最佳设计,限制腔内的高阶模式振荡,获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO4板条晶体,采用电光调Q技术,研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下,获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑,获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出,对应的xy方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。
激光器 电光调Q 脉冲串 高光束质量 窄脉宽 
中国激光
2023, 50(7): 0701004
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室, 北京 100094
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
激光二极管部分端面泵浦混合腔板条激光器是上世纪90年代后期在德国发展起来的一种新型全固态激光技术。这种激光器结构简单紧凑,散热效果好,模式匹配好,效率高,输出光束质量好。本文介绍了这一激光技术的结构、特点,发展过程中的一些重要研究工作,包括振荡器和放大器。
激光技术 板条激光器 高光束质量 混合谐振腔 激光放大器 laser techniques slab laser high beam quality hybrid resonator laser amplifier 
光学技术
2020, 46(3): 257
作者单位
摘要
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
高功率800 nm波段半导体激光器是远距离照明的优选光源之一,但受光束质量及亮度限制,难以远距离传输,提升高功率800 nm半导体激光器的光束质量及亮度是关键。光谱合束方法在保持激光单元的光束质量时,提高了激光功率和亮度。基于光谱合束方法,结合芯片增益光谱来优化合束谱宽和结构,耦合10个800 nm激光线阵,研制出连续功率为363.5 W,光束质量为4.17 mm·mrad,亮度为212 MW/(cm 2·sr)的激光源,电光转换效率为40%。通过进一步结构优化及偏振合束,有望获得千瓦级的高功率800 nm半导体激光,为远距离激光照明提供高性能光源。
激光物理 半导体激光器 光谱合束 高光束质量 高亮度 远距离激光照明 
中国激光
2020, 47(7): 0701021
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Shanghai Key Laboratory of All Solid-State Laser and Applied Techniques, Shanghai 201800, China
4 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A 1.5 J Nd:LuAG ceramic active mirror laser amplifier with a high beam quality is demonstrated in which a 0.8% (atomic fraction) Nd-doped Nd:LuAG ceramic disk with a diameter of 64 mm and a thickness of 5.5 mm is used as a laser gain medium. A maximum single-pass small-signal gain of 2.59 is measured when the pump energy is 11.5 J, with an injected seed energy of 0.4 J; a maximum output energy of 1.5 J is obtained at the repetition rate of 10 Hz. A far-field beam spot 1.25 times the diffraction limit (DL) is achieved by using a stimulated Brillouin scattering phase conjugation mirror (SBS-PCM) for wavefront correction.
high energy lasers disk laser amplifiers Nd:LuAG ceramic high beam quality 
Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021401

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