1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 东海实验室，浙江 舟山 316021
3 浙江大学嘉兴研究院智能光电创新中心，浙江 嘉兴 314000
4 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
5 浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室，浙江 杭州 310027
提出一种基于正则化方法改进的气溶胶微物理特性反演算法，通过引入模式半径范围作为先验约束，并对差异最小值附近的解进行平均，以解决反演时存在的欠定问题。对1500组不同类型的气溶胶粒径分布进行仿真，测试了所提反演算法对气溶胶微物理特性参数的反演精度与稳定性。考虑在20%随机高斯噪声的影响下，90%以上气溶胶的有效半径、体积浓度和表面积浓度反演相对误差可被控制在±33%、±45%和±50%范围内。误差统计结果表明，所提算法基于多波长的气溶胶光学特性，可实现对气溶胶粒径分布的可靠反演。
大气光学 多波长激光雷达 正则化方法 气溶胶粒径分布 微物理特性
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230420
1 北方电子设备研究所，北京 100191
2 中国科学院 大连化学物理研究所 化学激光重点实验室，辽宁 大连 116023
本文开展了多波长纳秒脉冲拉曼激光对行间转移CCD相机的损伤实验。分别研究了496 nm、574 nm、630 nm单波长拉曼激光与混合输出的多波长拉曼激光对CCD的点损伤、线损伤和面损伤情况，测量了不同波长拉曼激光的损伤阈值区间，并根据损伤情况统计拟合，获得了不同波长拉曼激光能量与损伤概率的关系曲线。实验结果表明：混合波长拉曼激光对CCD的损伤阈值低于单波长拉曼激光的损伤阈值，不同波长拉曼激光对于CCD的损伤阈值也存在区别，其中630 nm拉曼激光的损伤阈值低于496 nm激光，574 nm激光的损伤阈值介于496 nm和630 nm拉曼激光之间。在此基础上，通过分析CCD不同损伤情况的显微图像，以及受损伤CCD的电子学特性，对拉曼激光损伤CCD的机理进行了探讨。
多波长激光 拉曼激光 CCD 损伤阈值 multi-wavelength laser Raman laser CCD damage threshold 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220159
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
2 北京工业大学理学部,北京 100124
3 北京工业大学,跨尺度成型制造技术教育部重点实验室,北京 100124
4 北京工业大学,北京市激光应用技术研究中心,北京 100124
采用溶剂热法分别制备了球形银纳米颗粒和多形貌银纳米颗粒, 其中球形银纳米颗粒具有400 nm的窄带等离激元共振峰, 而多形貌银纳米颗粒的共振区间在400~700 nm之间, 将它们分别掺入R6G与PVP的混合溶液中, 利用旋涂法在玻璃基板上制备银纳米颗粒嵌入染料掺杂聚合物薄膜随机激光器。 采用纳秒脉冲激光进行随机激光泵浦实验, 实验结果表明球形银纳米颗粒染料掺杂聚合物薄膜只有自发辐射峰, 而多形貌银纳米颗粒染料掺杂聚合物薄膜具有线宽<0.8 nm的相干随机激光发射光谱, 其阈值为1.9 mJ·cm-2, 这可能是由于银纳米颗粒的等离激元共振区间与R6G的发射光谱重叠, 支持局域等离激元效应的形成, 明显的局域场增强有效地改善了与附近分子的相互作用, 从而激发了更多的辐射光子, 促进了高增益的形成。 进一步, 利用多形貌银纳米颗粒在银纳米颗粒染料掺杂聚合物薄膜中随机分布的特性, 通过改变泵浦位置, 实现了20 nm范围内的随机激光输出波长的调控, 具体输出范围为590.1~610.4 nm。 认为这是由于多形貌银纳米颗粒在不同位置的组成和分布不同, 改变了表面等离激元的相互作用和光子的散射能力, 从而形成不同的增益效应和不同的封闭光振荡路径。 此外, 考虑到多形貌银纳米颗粒的共振波长较宽, 探究了其用于输出其他颜色光的可能性。 以与上述银纳米颗粒R6G染料掺杂聚合物薄膜相似的制备方法, 制备了多形貌银纳米颗粒掺杂DCJTB染料聚合物薄膜, 并且进行随机激光泵浦实验。 结果表明, 可以有效的产生波长为675 nm, 半高宽<0.8 nm的相干红光随机激光, 并且阈值仅为0.98 mJ·cm-2。 研究结果在宽带可调谐随机激光器研究以及多色随机激光器研究领域具有重要的参考价值。
激光光谱 随机激光 多波长激光输出 表面等离激元共振 吸收光谱 Lasing spectrum Random laser Multi-wavelength Plasmonic Absorption spectrum
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230031
3 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
研究了b轴10 at.% Er∶YAP晶体的偏振吸收和输出特性以及多波长激光运转特性。 首次测量了Er∶YAP晶体的偏振吸收光谱, 结果显示晶体对偏振方向平行于a轴和c轴的偏振光在4I11/2能级对应的吸收峰附近的最大吸收系数分别为4.606 3 cm-1 (975.2 nm处)和2.936 6 cm-1(967.6 nm处), 因此选择合适波长的线偏振光作为泵浦光有利于提高晶体对泵浦光的吸收效率, 从而改善激光性能; 在氙灯泵浦的激光实验中, 自由运转条件下实现了2 710, 2 728, 2 795和2 918 nm等4条谱线的激光输出, 并分别研究了各谱线的偏振特性和起振的阈值特性。 通过在谐振腔内加JGS石英片、 云母片、 K9镜片等选择性吸收片分别实现了2 918 nm单波长, 2 710, 2 821, 2 837和2 862 nm等四波长和2 710 nm单波长的激光输出。 测量了自由运转和不同选择性吸收片条件下的激光光谱, 并与不同选择性吸收片的透过谱及之前报道的荧光光谱进行对照分析, 证明通过调节谐振腔能够对Er∶YAP晶体中的起振谱线进行选择。 偏振激光实验结果表明除谱线2 918 nm是偏振方向平行于a轴的线偏振光, 谱线2 728 nm有时是偏振方向平行于c轴的线偏振光, 有时又是偏振椭圆长轴平行于YAP晶体a轴的部分偏振光外, 谱线2 710和2 795, 2 821, 2 837和2 862 nm均为偏振方向平行于c轴的线偏振光; 在LD端面泵浦条件下, 得到2 710, 2 728, 2 750和2 795 nm四条谱线的激光输出, 其中谱线2 750 nm首次在Er∶YAP晶体中实现激光输出, 这四条谱线均为偏振方向平行于晶体c轴的线偏振光; 此外, 首次测量了该晶体在8 K低温下的吸收光谱, 利用Gauss函数对光谱进行分峰拟合, 根据拟合结果对激光上下能级各斯塔克子能级进行了能级指认, 并结合Er∶YAP晶体激光光谱、 荧光光谱对可能的谱线跃迁进行了辨认。 Er∶YAP晶体偏振特性和多波长讥光运转特性的研究以及对后续Er∶YAP晶体调Q等技术的实现和电光调Q晶体的选择具有一定的指导意义。
掺铒铝酸钇晶体 偏振特性 多波长激光运转 能级指认 Er:YAP crystal Polarization characteristics Multi-wavelength laser operation Energy levels identify 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2325
1 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室，四川 绵阳 621900；四川省军民融合研究院，四川 绵阳 621900
2 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室，四川 绵阳 621900；西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室，四川 绵阳 621900
3 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室，四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
对比研究了3ω单独辐照、3ω＋2ω和3ω＋1ω双波长同时辐照下熔石英元件的初始损伤和损伤增长规律，重点研究3ω能量密度在其阈值附近时，低能量密度的2ω和1ω对初始损伤和损伤增长的影响，分析了波长间的能量耦合效应。结果表明：双波长同时辐照下，当2ω和1ω能量密度远低于其自身阈值时，它们对初始损伤几率和损伤增长阈值的影响可以忽略，但也会参与初始损伤和损伤增长过程，会增加初始损伤程度和损伤增长系数。基于飞秒双脉冲成像的冲击波速度测量表明，3ω和1ω同时辐照下，波长间的能量耦合效应会促进激光能量向材料沉积的效率。
激光诱导损伤 熔石英 多波长激光 初始损伤 损伤增长 laser induced damage fused silica multiwavelength laser initial damage damage growth 强激光与粒子束
2020, 32(1): 011011
1 长春理工大学空间光电技术国家和地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
3 长春理工大学材料科学与工程学院, 吉林 长春 130022
报道了一种输出波长为1.7 μm波段的可调谐多波长拉曼光纤激光器。该激光器采用过滤的1550 nm波段自发辐射源来作为泵浦源,从而避免受激布里渊散射。高非线性光纤和色散位移光纤作为非线性增益介质,从而获得峰值波长为1.7 μm波段的增益谱。并采用一段未泵浦的掺铒光纤用于吸收增益谱中残余的泵浦光,所产生的增益谱由Sagnac环滤波器进行滤波。通过调节偏振控制器和放大自发辐射后端的可调谐滤波器,可以产生在1652.77 nm和1686.20 nm之间具有调谐范围大于33.4 nm的单波长激光输出。单波长激光器的光谱3 dB有效线宽为0.08 nm。并且通过增加泵浦功率和调节Sagnac环滤波器实现多波长激光输出,双波长激光可以在1654.88 nm到1664.60 nm之间连续调谐。单波长和双波长激光的边模抑制比均大于45 dB。
激光器 受激拉曼散射 拉曼激光器 可调谐多波长激光器 放大自发辐射 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071403
