1 深圳大学微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室，广东 深圳 518060
2 中国科学院高功率激光物理重点实验室，上海 201800
中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器（MOPA）结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器，获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输出。得益于MOPA结构中光纤随机激光种子源在激光放大过程中的光谱带宽保持特性，100.40 W激光输出时的3 dB光谱带宽仅为～0.2 nm。激光器的短时时域强度波动和长时功率波动均表现出优良的稳定性。所提实验技术方案和实验结果有望进一步拓宽中红外高功率光纤随机激光器的应用范围。
激光器 光纤随机激光器 高功率激光器 瑞利散射 中红外激光器 高稳定性
1 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，上海 201899
2 暨南大学理工学院光电工程系，广东 广州 510632
3 同济大学物理科学与工程学院，高等研究院，上海 200092
当前，超强超快激光正朝着全固态、高重复频率、新波段等方向发展，而发展新型激光材料是其关键基础之一。稀土掺杂碱土氟化物激光晶体兼具有晶体的高热导和玻璃的宽光谱特性，在全固态重复频率超强超快激光领域具有重要应用。本文简要概述了萤石型氟化物晶体稀土离子团簇结构的基本特征、稀土离子局域结构的演变规律，围绕稀土掺杂碱土氟化物激光晶体的结构设计、光谱调控及激光应用，综述了局域结构设计在探索新型宽光谱超快激光材料方面的最新研究进展，并对其发展趋势进行展望。
局域格位结构 光谱性能调控 宽光谱超快激光 中红外激光 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0116002
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活，原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光，是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前，基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料，已实现工作波长位于3.77 μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2~4.3 μm的拉曼孤子激光光源。近期，笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并利用其作为非线性介质，先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96~2.82 μm的拉曼孤子激光以及波长为~4 μm的红移色散波，验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展，并对其未来发展趋势进行了展望。
拉曼激光 红外和远红外激光 光纤激光 光纤材料 Raman laser infrared and far-infrared lasers fiber lasers fiber materials 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230228
1 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏 南京 210094
2 内蒙古北方重工业集团有限公司技术中心，内蒙古 包头 014033
针对红外触发装置在经过长时间工作之后出现失稳现象，在分析红外触发装置工作原理的基础上，通过实验监测和分析手段得出如下结论：红外触发装置经长时间工作后，因温度累积导致温度上升，引起红外激光触发装置的光源——红外激光器阈值电流上升，而温度升高同时引起激光光源驱动恒流源输出电流降低，当时，红外激光器无法正常发出激光，输出功率不稳定，导致红外触发器失稳。在此研究基础上，通过提高恒流源的输出电流至最大阈值电流的1.44倍，即640 mA后，可保证在系统温度变化范围内，，红外激光器始终处于稳定发光状态，从而使红外触发装置也处于稳定工作状态。经过长时间的上电运行验证实验，红外触发器工作稳定，未发生误触发信号，较好解决了其失稳问题。此研究对提高红外触发装置的稳定性有重要的工程应用价值。
激光器与激光光学 红外激光器 恒流源 触发装置 阈值电流 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714009
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Academy of Sciences (CAS), Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai, China
Infrared femtosecond optical vortices open up many new research fields, such as optical micro–nano manipulation, time-resolved nonlocal spectroscopy in solids, vortex secondary radiation and particle generations. In this article, we demonstrate a femtosecond optical vortex laser system based on a two-stage optical parametric amplifier. In our experiment, 1.45 μm vortex signal pulses with energy of 190 μJ and 1.8 μm vortex idler pulses with energy of 158 μJ have been obtained, and the pulse durations are 51 and 48 fs, respectively. Both the energy fluctuations of the signal and idler pulses are less than 0.5% (root mean square), and the spectral fluctuations are less than 1.5% within 1 hour. This type of highly stable femtosecond optical vortex laser has a wide range of applications for vortex strong-field physics.
infrared lasers optical vortex ultrafast lasers High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(5): 05000e29
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8 μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和“8字腔”锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子，经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中，利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8 μm纳秒脉冲激光输出。
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 610054
中红外超短脉冲激光是国际研究热点，它在激光微创治疗、聚合物精细加工、高次谐波产生、强场激光物理、超快分子成像等领域具有重要的应用前景，而锁模是产生超短脉冲的重要技术手段。本文围绕氟化物光纤激光器，从稀土离子中红外激光激射过程出发，对该波段目前常用的三种锁模方式（包括材料可饱和吸收、非线性偏振旋转、频移反馈）的工作机理、发展现状以及存在问题进行了介绍、分析与总结，并对中红外锁模光纤激光器的发展趋势进行了展望。
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光器在基础科学研究、大气通信、环境监测和**安全等领域有着重要应用。拉曼光纤激光技术是实现中红外激光的一种重要手段，通过级联拉曼运转可在光纤透过窗口内输出任意波长激光。目前，以碲酸盐、氟化物或硫系玻璃光纤作为拉曼增益介质，研究者分别研制出工作波长为3.77 μm的二级级联拉曼激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3 μm的中红外拉曼孤子光纤激光光源。最近，本研究组制备出一种具有高稳定性、高抗激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并以其作为拉曼增益介质，先后实现了波长调谐范围覆盖1.96～2.82 μm的中红外拉曼孤子激光以及～3 μm处的“拉曼孤子雨”，初步验证了该氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光器方面的应用潜力。主要对国内外中红外拉曼光纤激光光源的研究进展进行了总结，介绍了碲酸盐、氟化物、硫系以及氟碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼光纤激光器，并对发展趋势进行了展望。
1 上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室，上海 200240
2 上海交通大学IFSA协同创新中心，上海 200240
理论和实验研究了一种2.8 μm Er∶ZBLAN光纤孤子自压缩放大器。 放大器采用锁模Er∶ZBLAN光纤振荡器作为种子源，锁模脉冲宽度为240 fs，峰值功率为16.9 kW，重复频率为54.3 MHz。通过单级孤子自压缩放大，实验获得了脉冲宽度为110 fs、峰值功率达151 kW的中红外飞秒脉冲输出。
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
2 华东师范大学重庆研究院，重庆 401120
3 济南量子科学研究院，山东 济南 250101
提出并实验探究了基于同步脉冲诱导的中红外差频产生技术，利用高速光电探测器将泵浦光脉冲转换为超短电信号，使其驱动宽带的幅度调制器，作用于可调谐连续激光器上，从而实现双色脉冲的稳定时域同步。利用了同步脉冲诱导的非线性差频过程，有效降低了光参量下转换的泵浦阈值，能够获得瓦量级的中红外超短脉冲输出，最大泵浦光转换效率达60%，且中心波长在3000~3175 nm范围内可调谐。得益于全保偏光纤架构，平均功率的不稳定度(STD/MEAN)在1 h内低至0.07%，展现了优异的长期稳定性。此外，该方案利用光-电-光高速调制实现高精度脉冲同步，免除了复杂的反馈电路，具有结构简单、即插即用、鲁棒性强的特点，为拓展中红外光源在野外的应用奠定了基础。
中红外激光 差频产生 脉冲同步 光纤激光器 mid-infrared lasers difference-frequency generation pulse synchronization fiber lasers 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210314
