西安电子科技大学计算机科学与技术学院，陕西西安 710071
为真实模拟实弹射击场景，降低**射击训练成本，设计了一种基于铒玻璃激光器的激光射击光学系统。该系统采用两级激光扩束，将铒玻璃激光器出射光束发散角二次压缩，实现极小发散角光束出射，提升了激光射击过程的人眼安全性。铒玻璃激光器出射光束发散角为 15mrad，出射光斑直径 0.3mm，激光扩束倍率 300倍，系统出射光束发散角达 0.035 mrad。距光学系统出光口 1km位置，激光光斑直径约为 120mm，可满足千米射击训练要求，突破了常规激光射击系统百米量级的作用距离限制。设计的光学系统总长度为 364 mm，结构简单，利于工程化，应用前景广阔。
光学设计 铒玻璃激光器 扩束 激光射击 人眼安全 optical design erbium glass laser beam expanding laser shooting eye safety
1 中国科学院福建物质结构研究所，光电材料化学与物理重点实验室，福州 350002
2 中国科学院大学物理科学学院，北京 100049
采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率分别为0.54×10-20 cm2、9.9 ms和90%；1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率则分别为0.58×10-20 cm2、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦，在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出，在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出。
人眼安全1.5 μm激光 激光晶体 Er3+,Yb3+∶Ba3Gd(PO4)3晶体 提拉法 光谱性能 连续激光性能 eye-safe 1.5 μm laser laser crystal Er3+,Yb3+∶Ba3Gd(PO4)3 crystal Czochralski method spectroscopic property continuous-wave laser performance
1 长春中科长光时空光电技术有限公司，吉林 长春 130102
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，吉林 长春 130033
首次报道了连续输出功率>1 W、脉冲输出功率>10 W的1550 nm波长垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）阵列。对1550 nm VCSEL激光器单个发光单元的热阻特性进行了分析，建立了基于热阻分析及可变产热量的VCSEL阵列热模型，优化了VCSEL发光单元间距，在理论上保证了阵列内部具有均匀的温度分布。制备了发光单元边缘间距为30 μm的高密度集成1550 nm波长VCSEL阵列，并对其在连续工作及脉冲电源驱动条件下的输出特性进行了测试分析。当VCSEL阵列的工作温度为15 ℃时，最高连续输出功率达到1.05 W；即使工作温度增加至65 ℃，VCSEL的最高连续输出功率仍能达到0.42 W。在脉宽为5 μs、重复频率为1 kHz的脉冲条件下，VCSEL在15 ℃时的最大峰值功率达到10.5 W，此时VCSEL呈现出热饱和现象。当脉冲功率为10.5 W时，阵列远场的光斑仍然呈圆形对称形貌，两个正交方向上的远场发散角分别为26.69°和26.98°。
激光器 1550 nm 垂直腔面发射激光器阵列 高功率 人眼安全 激光雷达 中国激光
2023, 50(19): 1901008
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
介绍了一种宽温度工作MW级峰值功率人眼安全激光器。采用半导体激光交叉泵浦Nd∶YAG 1.06 μm激光器作为泵浦源, 内腔泵浦非临界相位KTP光参量振荡器实现人眼安全激光输出。激光器性能测试结果表明, 在工作频率为5 Hz时, 激光平均输出能量56 mJ, 脉宽为2.02 ns, 峰值功率达到28 MW, 激光发散角约为5 mrad。在-45～65 ℃环境条件下, 激光能量变化优于3.8%, 在高低温环境下能长时间工作。该激光器结构紧凑、可靠性高, 目前已工程化应用于激光测距、激光成像中。
半导体激光器 交叉泵浦 非临界相位匹配 宽温度工作 人眼安全 cross-pumped semiconductor laser non-critical phase match wide range temperature eye-safe
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
3 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
人眼安全波段单频激光可作为相干多普勒测风、相干成像及大气中甲烷、二氧化碳等气体浓度差分探测激光雷达的光源。针对激光雷达对单频激光器的应用需求,本文综述了1.6 μm波段、2 μm波段连续及脉冲全固态单频激光器的研究进展;对单频激光的不同纵模选择方法、不同注入锁定控制方法、种子注入锁定及主振荡功率放大技术的特点进行了对比分析;对人眼安全波段全固态单频激光器的未来发展前景进行了展望。
激光器 单频激光器 人眼安全波段 注入锁定 主振荡功率放大器
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
中国科学院福建物质结构研究所中国科学院光电材料化学与物理重点实验室, 福建 福州 350002
人眼安全1550 nm 波段激光位于良好的大气传输窗口,以及室温工作的Ge和InGaAs探测器的探测灵敏区,可被广泛应用于激光雷达、激光测距和遥感测量等领域。利用激光二极管泵浦Er 3+掺杂晶体是一种直接输出1550 nm 波段紧凑型全固态激光的有效方法。本文主要综述了近年来采用Er 3+掺杂晶体作为增益介质的1550 nm波段全固态激光的研究进展,并对该波段激光的进一步发展进行了展望。
激光光学 铒激光 1550 nm波段激光 人眼安全激光 铒掺杂晶体
1 沈阳理工大学 理学院, 辽宁 沈阳 110159
2 鞍山紫玉激光科技有限公司, 辽宁 鞍山 114000
采用非稳腔光参量振荡(OPO)研制了千赫兹重复频率人眼安全波段全固态激光器。激光器采用电光调Q方式、脉冲激光二极管(LD)侧面泵浦Nd:YAG激光晶体实现了高光束质量的1.064 μm基频激光。光参量振荡部分采用Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体, 为了获得较好的光束质量, OPO谐振腔采用平凸非稳定谐振腔结构, 实现了千赫兹重频、窄脉冲1.57 μm波段激光输出。在脉冲激光二极管泵浦电流为125 A、电光调Q重复频率为1 kHz时, 1.57 μm激光输出最大平均功率达到了4.67 W, 激光脉冲宽度为4.3 ns, 功率不稳定度为3%, 激光泵浦阈值约为45 A。
人眼安全 脉冲LD泵浦 非稳腔 全固态激光器 eye-safe pulse LD pump unstable resonator solid-state laser 红外与激光工程
2018, 47(1): 0105003
