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多波长固体自拉曼激光器的激光晶体热破裂研究

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半导体光电 2018年第6期39卷 811-814页

作者：伍锡山张鹏周博睿刘彬严阳陆军工程大学(石家庄校区)电子与光学工程系石家庄050003

基于小型化多波长选择输出的Nd∶YVO_4固体自拉曼激光器,理论分析了其激光晶体内的热应力分布,得出热破裂易发生的位置,与实验结果吻合。搭建实验平台研究了激光晶体热破裂对激光器各个波长激光输出功率的影响。实验结果表明,热裂前后1 ... 详细信息

基于小型化多波长选择输出的Nd∶YVO_4固体自拉曼激光器,理论分析了其激光晶体内的热应力分布,得出热破裂易发生的位置,与实验结果吻合。搭建实验平台研究了激光晶体热破裂对激光器各个波长激光输出功率的影响。实验结果表明,热裂前后1 064nm基频光阈值及输出功率变化不大,而532、559及588nm激光阈值分别由0.2W升至0.43W、0.3W升至1.5W和0.3W升至1.5W,最大输出功率分别由560mW降至131mW、600mW降至50mW及200mW降至26mW。

关键词：激光器拉曼激光器热破裂多波长激光器

基于YVO4/BaWO4双晶体拉曼增益的1176/1181 nm双波长拉曼激光器

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激光与光电子学进展 2024年

作者：史春鹏李锦辉盛泉史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院中国电子科技集团公司光电研究院东南大学成贤学院

在同一谐振腔内同时使用YVO4和BaWO4两块拉曼晶体，在脉冲1064 nm基频光泵浦下，基于二者频移分别为891 cm-1和926 cm-1的拉曼增益实现了波长1176 nm和1181 nm、频率差～1THz的双波长外腔拉曼激光器。入射基频光脉冲重复频率10 kHz、平... 详细信息

在同一谐振腔内同时使用YVO4和BaWO4两块拉曼晶体，在脉冲1064 nm基频光泵浦下，基于二者频移分别为891 cm-1和926 cm-1的拉曼增益实现了波长1176 nm和1181 nm、频率差～1THz的双波长外腔拉曼激光器。入射基频光脉冲重复频率10 kHz、平均功率10.7 W时，获得了平均功率3.78 W、脉冲宽度11 ns、峰值功率～34 kW的双波长拉曼斯托克斯光输出，光光效率35.3%。斯托克斯光输出中两个波长成分的强度基本一致，双波长脉冲时间一致性良好，光束质量因子M2≤1.2，显示双晶体拉曼增益是产生双波长激光输出的有效方法，多种拉曼晶体丰富的拉曼谱线也为双波长激光输出提供了灵活的选择。

关键词：拉曼激光器双波长激光器受激拉曼散射外腔拉曼激光器脉冲拉曼激光器

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一种新的SOI波导拉曼激光器模型及其应用

量子电子学报 2016年第2期33卷 162-169页

作者：陈世恩王少昊福州大学物理与信息工程学院微电子学系福建福州350108

通过考虑腔中的自发拉曼散射,提出一种新的绝缘体上硅(SOI)波导拉曼激光器物理模型。仿真结果表明该模型能较好地描述其小信号输出特性,实现对该类激光器的快速分析、设计与优化。利用模型对基于多种SOI波导的拉曼激光器进行分析,结果... 详细信息

通过考虑腔中的自发拉曼散射,提出一种新的绝缘体上硅(SOI)波导拉曼激光器物理模型。仿真结果表明该模型能较好地描述其小信号输出特性,实现对该类激光器的快速分析、设计与优化。利用模型对基于多种SOI波导的拉曼激光器进行分析,结果表明室温下只有采用拥有较大拉曼系数、较小线性损耗和较短有效载流子寿命的SOI波导才能使拉曼激光器达到阈值。提出采用优化SOI波导截面几何尺寸的方法来降低有效载流子寿命,进而提高整体拉曼增益。结果显示该方法可大幅提高SOI波导拉曼激光器的输出功率和能量转换效率。

关键词：非线性光学拉曼激光器硅波导集成光子学

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固体拉曼激光器

激光与光电子学进展 2005年第7期42卷 55-60,47页

作者：陈慧挺楼祺洪叶震寰何兵周军中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

简要介绍了固体拉曼激光器的研究现状,总结了几种常用的固体拉曼晶体[LiIO3,Ba(NO3)2,CaWO4]的受激拉曼实验特性,并对如何设计各种形式的拉曼激光装置以取得良好的频率转换做了分析。最后对固体拉曼激光器的发展做了展望。

关键词：固体拉曼激光器研究现状实验特性频率转换激光装置受激

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硅波导拉曼激光器的研究

硅波导拉曼激光器的研究

作者：贺建立山东大学

学位级别：硕士

随着硅材料的光学特性被逐渐认识,硅作为一种制作工艺十分成熟的现代电子工业重要的材料,在光电子方面的应用越来越受到人们的重视。一方面,硅材料具有多种优良的非线性光学器件特性和光学材料特性;另一方面,硅器件有着非常成熟的加工工... 详细信息

随着硅材料的光学特性被逐渐认识,硅作为一种制作工艺十分成熟的现代电子工业重要的材料,在光电子方面的应用越来越受到人们的重视。一方面,硅材料具有多种优良的非线性光学器件特性和光学材料特性;另一方面,硅器件有着非常成熟的加工工艺,以上两者的结合使得硅材料在光学应用方面大放异彩,吸引了众多科研工作者的兴趣。硅的特有属性使得人们可以在同一硅片上同时制作电子器件（如互补金属氧化物半导体（CMOS）、二极管、三极管等）和光学器件（如激光器、探测器、光开关、光调制器、光波导回路等）,从而构成很多具有特殊光电功能的光电子集成电路,这些集成电路不但能够在光通信、生物传感、军事科学、光学仪器仪表和空间飞行器等系统中得到广泛的应用,而且还能在不久的将来实现光互连、光计算和人工智能等。本文主要对1.342μm全固体Nd:YVO4激光器泵浦的硅波导拉曼激光器进行了实验和理论研究并且对中红外硅波导拉曼激光器的特性进行了理论分析。 1)利用全固体Nd:YVO4激光器获得1.342μm激光并实现激光由自由空间向标准单模光纤的耦合。利用880nm半导体激光器作为泵浦源,选取适当的腔镜实现1.342μm连续激光远转,在泵浦功率为5.6W时,获得了0.52W的激光输出功率以及0.39W耦合进入光纤的光功率,耦合效率达到了75%。在泵浦功率为13.8W时获得了最高的耦合功率0.86W。 2)对1.342μmNd:YVO4激光在硅波导中的传输特性进行了实验研究,获得了从硅波导出射光束的光斑图以及光谱图并对实验结果进行了分析。利用传输方程对1.342μmNd:YVO4激光泵浦的硅波导拉曼激光器的阈值条件以及输入输出特性进行了数值计算分析。 3)利用外腔式拉曼激光器传输方程数值计算并展示了硅波导拉曼激光器在中红外波段运转的可能性。针对2.94μm激光泵浦的中红外硅波导拉曼激光器的输出特性进行计算。对于有效模式面积Aeff=5μm2,波导长度L=30mm,线性损耗α=0.5dB/cm时,激光阈值则小于1W的。对中红外硅波导拉曼激光器在不同条件下的输入输出特性进行了理论分析。

关键词：拉曼激光器硅波导中红外传输方程耦合

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1 μm泵浦的级联金刚石拉曼激光器的研究

1 μm泵浦的级联金刚石拉曼激光器的研究

作者：李宇琪河北工业大学

学位级别：硕士

作为三阶非线性效应,受激拉曼散射是扩展激光光谱区域的有效方法,并且拉曼激光器已被证实不仅结构简单,而且还具有“光束净化”及自相位匹配等特性,是实现高亮度、高功率及特殊波长激光输出的重要手段。为了实现特定波长的高功率、高光... 详细信息

作为三阶非线性效应,受激拉曼散射是扩展激光光谱区域的有效方法,并且拉曼激光器已被证实不仅结构简单,而且还具有“光束净化”及自相位匹配等特性,是实现高亮度、高功率及特殊波长激光输出的重要手段。为了实现特定波长的高功率、高光束质量激光输出,大量科研人员开始着眼于新型拉曼增益介质和激光器结构的研究。金刚石晶体因其导热性好、透射光谱宽以及拉曼增益系数高等特点引起广泛关注,又因近些年来,人造金刚石技术的日益成熟,金刚石拉曼激光器(DRL)成为极具发展前景的研究对象。特别地,1.5μm波段的激光具有大气窗口的特性,并且对人眼安全,这对于医疗、测距、雷达和其他此类领域的应用至关重要,本文采用Nd:YAG激光器泵浦DRL实现了一阶和二阶斯托克斯激光输出,具体研究内容如下:(1)概述了金刚石拉曼激光器的研究现状,阐述了有关金刚石拉曼激光器的基本理论,从金刚石晶体的结构与特性入手,对比一般常用拉曼晶体,分析了其作为拉曼增益介质的优势,进而又介绍了受激拉曼散射及级联拉曼激光器的基本原理,分析了一阶和二阶拉曼的稳态模型。基于其稳态模型,对亮度增强特性进行了模拟仿真,为实验研究提供了理论支撑。(2)设计并搭建了准连续LD泵浦的Nd:YAG激光器作为DRL的泵浦源,通过改变重复频率和电源电流的大小,实现了光束质量因子在1.1-2.6范围内可调,最大功率达到～350 W,为研究金刚石拉曼激光器的输出特性创造了条件。(3)采用1064 nm准连续Nd:YAG激光器泵浦金刚石拉曼激光器,对一阶、二阶Stokes光的输出特性进行了研究。最终获得72 W的最大一阶Stokes功率输出,对应转换效率20.5%,相应的光束质量因子M=1.13,相比泵浦光束质量得到一定改善,及具有一定的光束“净化”作用;采用对二阶Stokes透过率为55%的输出镜,获得了110 W的最大二阶Stokes光(1485 nm)输出。本论文中,不管是输出Stokes功率还是亮度增强因子,都尚未达到极限,若进一步优化,我们有希望获得更高功率、更高亮度增强因子的Stokes光输出。该研究为将来基于级联DRL实现更高功率和亮度的1.2μm、1.5μm(以及其他难以通过激光增益介质直接辐射获得的其他波长)激光输出奠定了基础。

关键词：受激拉曼散射金刚石拉曼激光器高功率亮度增强

Ho:YAG/YVO4拉曼激光器输出特性研究

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Ho:YAG/YVO4拉曼激光器输出特性研究

作者：骆勇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

受激拉曼散射已经成为一种重要的扩展波长的手段,产生的新波长受到基频光波长和拉曼介质的直接影响。基于受激拉曼散射的全固态调Q拉曼激光器不仅具有紧凑、便捷、易集成等传统优势,也具有窄脉宽、高光束质量等特点,是国内外重要的研究... 详细信息

受激拉曼散射已经成为一种重要的扩展波长的手段,产生的新波长受到基频光波长和拉曼介质的直接影响。基于受激拉曼散射的全固态调Q拉曼激光器不仅具有紧凑、便捷、易集成等传统优势,也具有窄脉宽、高光束质量等特点,是国内外重要的研究课题。2μm波段激光处在大气窗口,利于传输且人眼安全,被广泛的运用于交通检测、医疗服务、航空航天、信息传递、国防军事等方面。到目前为止,固体拉曼激光器的研究主要集中在1μm波段,2μm波段相对较少。因此,本文开展2μm波段固体拉曼激光器的研究具有很好的科学意义。首先,基于速率方程理论,通过数值求解,模拟了主动调Q的Ho:YAG/YVO拉曼激光器的输出特性(脉冲宽度、脉冲峰值功率、单脉冲能量、平均输出功率等)随着系统参数(泵浦功率、腔长、输出镜透过率等)的变化规律。然后,使用Ho:YAG作为激光晶体,YVO作为拉曼晶体,实现了主动调Q的拉曼激光器稳定输出。最后,对激光器的输出特性进行了实验测量,对影响输出特性的参数进行了分析和总结。我们得到的拉曼输出光中心波长为2518nm,基频光的中心波长为2122nm,对应的拉曼频移量为741cm。在腔长150mm,输出镜曲率半径为200mm,重复频率为1kHz条件下,我们得到了最大平均输出功率为265mW的拉曼激光,斜率效率14.4%。对应的脉冲宽度为10.2ns,相对于基频光的脉冲宽度有了显著的压缩。

关键词：受激拉曼散射 YVO4晶体拉曼激光器速率方程

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首支电激励拉曼激光器

激光与光电子学进展 2005年第7期42卷 61-62页

作者：罗山

美国哈佛大学、得克萨斯AM大学和贝尔实验室的一个联合研究组．研制成世界首支电激励拉曼激光器，此项成果会导致一种新型半导体激光器．在一般激光芯片不能产生的波长发射。

关键词：拉曼激光器电激励美国哈佛大学半导体激光器贝尔实验室得克萨斯研究组光芯片波长

直接泵浦的侧泵Nd:YAG-YVO4内腔拉曼激光器

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直接泵浦的侧泵Nd:YAG-YVO4内腔拉曼激光器

作者：刘璐天津大学

学位级别：硕士

基于受激拉曼散射(SRS)的固体拉曼激光器是实现激光辐射波长范围的有效技术有段之一,具有自动相位匹配和光束净化(beam cleanup)等优秀特性,极大拓展了其可用的光谱范围,并有助于实现高光束质量输出,在生物医疗、自适应光学和光谱学等... 详细信息

基于受激拉曼散射(SRS)的固体拉曼激光器是实现激光辐射波长范围的有效技术有段之一,具有自动相位匹配和光束净化(beam cleanup)等优秀特性,极大拓展了其可用的光谱范围,并有助于实现高光束质量输出,在生物医疗、自适应光学和光谱学等领域具有重要的应用。热效应是限制当前固体拉曼激光器性能提升的瓶颈,我们将直接泵浦技术应用于侧泵Nd:YAG激光器中,采用885 nm直接泵浦方式缓解热效应,改善激光器1064 nm基频光的输出特性;在此基础上,采用a切割YVO晶体作为拉曼增益介质,搭建内腔拉曼激光器产生1176nm斯托克斯光被倍频得到588 nm黄光输出,具体如下:1.建立激光晶体的热传导模型,计算温度场分布,根据晶体内温度场的分布规律推导相应的热透镜公式;通过模拟不同情况下晶体内温度场分布,分析泵浦波长、泵浦区域以及晶体尺寸等因素对晶体内温度分布的影响,以及相应缓解热效应的措施。2.研究808 nm传统泵浦和885 nm直接泵浦方式下侧泵Nd:YAG 1064 nm激光器的连续波和主动调Q脉冲输出特性,分别设计搭建直腔、V型腔和Z型腔以增大激光器稳区,优化模式匹配。实验结果表明,885 nm直接泵浦相比808nm传统泵浦有效减轻了热透镜效应,从而改善了光束质量并提高了所能施加的最大泵浦功率。在315 W泵浦功率下,采用直腔实现了113 W的高功率连续波1064 nm激光输出;在调Q状态下,采用V型腔在315 W泵浦功率下10 kHz、15 kHz和20 kHz的重复频率分别获得了最高68 W、75.4 W和79.2 W的1064nm激光输出,为后续内腔拉曼激光器实验提供基础。3.设计并搭建高功率885 nm直接侧面泵浦的内腔拉曼激光器,在基频光谐振腔内插入拉曼晶体YVO以及二向色镜,实现斯托克斯光及其倍频黄光输出。使用V型腔在入射泵浦功率为216 W、重复频率为10 kHz时,1176 nm斯托克斯光平均输出功率19.1 W,KTP内腔倍频黄光输出功率11.6 W;在此基础上,对基频光起偏以提高正比于功率密度的拉曼增益,相同泵浦功率下的斯托克斯光平均输出功率提高至21.6 W,LBO内腔倍频黄光功率达到12.4 W,相应光束质量也得到的改善。

关键词：固体激光器拉曼激光器直接泵浦侧面泵浦热效应