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双光子吸收碱金属蒸气激光器研究进展

中国光学 2019年第1期12卷 38-47页

作者：俞航航陈飞李耀彪何洋潘其坤谢冀江于德洋卢启鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室光电对抗技术创新研究室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

蓝紫激光和中红外激光在基础研究和国防工程中有重要的应用前景。单光子吸收的碱金属蒸气激光器具有量子效率高、受激发射截面大和热管理性能好等优点,近些年来已成为激光领域中研究热点之一,目前已实现k W量级的输出。双光子吸收的碱... 详细信息

蓝紫激光和中红外激光在基础研究和国防工程中有重要的应用前景。单光子吸收的碱金属蒸气激光器具有量子效率高、受激发射截面大和热管理性能好等优点,近些年来已成为激光领域中研究热点之一,目前已实现k W量级的输出。双光子吸收的碱金属蒸气激光器可实现蓝紫激光和中红外激光级联输出的特性,也引起越来越多的关注。本文从碱金属原子密度、泵浦光功率、偏振和频率失调量以及调控激光等几种影响因素出发,综述了双光子吸收碱金属蒸气激光的研究进展,在此基础上分析了影响激光输出特性的原因,最后对双光子吸收碱金属蒸气激光器的发展趋势进行了展望。

关键词：碱金属蒸气激光器双光子吸收红外激光蓝紫激光

精细结构混合速率对激光二极管抽运碱金属蒸气激光器性能的影响

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中国激光 2010年第10期37卷 2502-2507页

作者：杨子宁王红岩陆启生李元栋许晓军国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

以速率方程模型为基础研究了精细结构混合速率对激光二极管连续端面抽运碱金属蒸气激光器性能的影响,结果表明,对碱金属蒸气激光器P1/2和P3/2抽运能级的粒子数分布不能采用热平衡假设的方法处理,需要采用双向精细结构混合速率对其弛豫... 详细信息

以速率方程模型为基础研究了精细结构混合速率对激光二极管连续端面抽运碱金属蒸气激光器性能的影响,结果表明,对碱金属蒸气激光器P1/2和P3/2抽运能级的粒子数分布不能采用热平衡假设的方法处理,需要采用双向精细结构混合速率对其弛豫过程进行描述;当精细结构混合速率远远大于自发辐射速率和电子态猝灭速率时对激光器阈值的影响可以忽略;对抽运光的有效吸收不仅需要抽运谱宽与原子吸收谱宽相匹配,还需要足够的精细结构混合速率以克服吸收饱和效应;实际中可通过优化激光模体积和温度在较低的精细结构混合速率下实现较高的光-光转换效率。

关键词：激光器碱金属蒸气激光器精细结构混合速率

100GHz光谱扫描测量碱金属蒸气激光器增益介质浓度

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中国激光 2014年第5期41卷 250-254页

作者：阙义钦王红岩杨子宁华卫红许晓军国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)具有量子效率高、气体介质循环流动散热、全电操作、结构紧凑等特点,是极具发展潜力的新型高能激光光源。其中,增益介质内碱金属原子浓度测量是对DPAL进行诊断测试的重要研究内容。通过利用单频分布布... 详细信息

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)具有量子效率高、气体介质循环流动散热、全电操作、结构紧凑等特点,是极具发展潜力的新型高能激光光源。其中,增益介质内碱金属原子浓度测量是对DPAL进行诊断测试的重要研究内容。通过利用单频分布布拉格反射(DBR)激光器波长扫描测量铷蒸气的吸收光谱,采用对激光器进行温度调节与电流扫描相结合的方法进行扫描光谱范围拼接,利用无跳模调谐范围为23GHz的激光器实现了100GHz的无跳模光谱扫描范围,在此基础上测量了充入大气压量级缓冲气体铷蒸气的完整吸收光谱。通过与理论计算结果进行参数拟合得到了铷原子浓度。该方法可应用于高功率抽运条件下流动介质DPAL中碱金属原子浓度的测量。

关键词：激光器碱金属蒸气激光器原子浓度吸收谱超精细结构 DBR激光器

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高强度泵浦碱金属蒸气激光器的光参量振荡器

强激光与粒子束 2013年第1期25卷 27-30页

作者：李礼航李文煜王红岩杨子宁许晓军国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾(KTP)为非线性晶体,搭建了调谐范围为750～800nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2nm处获得单脉冲能量113mJ、脉宽15.43ns、光斑直径5.5mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度(FW... 详细信息

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾(KTP)为非线性晶体,搭建了调谐范围为750～800nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2nm处获得单脉冲能量113mJ、脉宽15.43ns、光斑直径5.5mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度(FWHM)为0.38nm。信号光通过120℃的铷蒸气池,观察到清晰的荧光轨迹。证明信号光能有效泵浦铷蒸气,可为铷激光器提供峰值功率7 MW的高强度脉冲泵浦源,进而研究铷激光器在高强度泵浦条件下的动力学过程和基础物理机制。

关键词：光参量振荡器磷酸氧钛钾晶体碱金属蒸气激光器高强度泵浦

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碱金属蒸气激光器可调谐脉冲泵浦源研究

碱金属蒸气激光器可调谐脉冲泵浦源研究

作者：李礼航国防科学技术大学

学位级别：硕士

半导体泵浦碱金属蒸气激光器（DPAL）是最具潜力的高能激光器之一，在近十年里得到了快速发展。目前DPAL的研究重点在于对其进行定标放大，并对高功率泵浦条件下可能存在的一些非线性物理机制做进一步深入研究。鉴于在现阶段直接用大功... 详细信息

半导体泵浦碱金属蒸气激光器（DPAL）是最具潜力的高能激光器之一，在近十年里得到了快速发展。目前DPAL的研究重点在于对其进行定标放大，并对高功率泵浦条件下可能存在的一些非线性物理机制做进一步深入研究。鉴于在现阶段直接用大功率半导体激光器堆栈（LDAs）做泵浦进行DPAL高功率定标放大成本很高，且由于碱金属原子自发辐射寿命很短，采用长脉冲泵浦源就成了经济且高效的研究手段;同时由于DPAL可通过流动换热，脉冲泵浦源替代LDAs可最大限度的将热管理问题隔离，更好的研究DPAL的动力学特性。本文基于实验室已有条件，主要开展了如下工作：一、基于电光调Q Nd:YAG激光器和磷酸氧钛钾（KTP）晶体搭建了调谐范围750—800nm的OPO。输出波长覆盖了铷-稀有气体准分子激光器、钾激光器和铷激光器对应的755nm、776nm和780nm泵浦线。在780.2nm处获得了单脉冲能量110mJ、脉宽15ns、谱宽0.38nm、光斑直径6mm的输出。能为铷激光器、钾激光器研究提供MW量级的高峰值功率泵浦源。二、搭建了声光调Q Nd:YAG激光器。分析了在平均泵浦强度为70kW/cm2时KTP晶体内的热效应导致的相位失配，通过稳定晶体边界温度和倾斜KTP晶体提高倍频效率，获得了平均功率5W的高光束质量532nm稳定光输出。分析了泵浦峰值功率为28kW时走离效应对参量放大增益的限制，通过实验证明在较大走离效应情况下通过聚焦提高泵浦强度的方式无法提供OPO转换效率。为搭建100ns级碱金属蒸气激光器OPO泵浦源积累了经验。三、列举了基于电光调Q Nd:YAG激光器的OPO初步开展的相关实验：用780.2nm光泵浦铷池，观察铷池在不同温度下的荧光现象，证明OPO能有效泵浦铷激光器;用755nm光泵浦铷-氩准分子激光器并获得了780nm激光输出，证明了OPO在铷-氩准分子激光器研究中的实用价值;用780.2nm光初步开展了铷激光器横向泵浦实验，验证了用OPO开展不同泵浦结构碱金属蒸气激光器研究的可行性。

关键词：碱金属蒸气激光器可调谐脉冲激光器高强度泵浦光参量振荡器走离效应

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碱金属蒸气激光器最新研究进展

碱金属蒸气激光器最新研究进展

2015光电防御技术学术研讨会

作者：徐东东陈飞何洋潘其坤谢冀江李殿军郭劲中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室中国科学院大学

碱金属激光器具有量子效率高、热管理性优良、光束质量好以及容易实现高功率输出的优势,可广泛应用于工业、医疗、军事和科研等众多领域,是目前激光领域研究的重点之一。本文首先回顾了LD泵浦碱金属蒸气激光器(Diode-pumped alkali-vapo... 详细信息

碱金属激光器具有量子效率高、热管理性优良、光束质量好以及容易实现高功率输出的优势,可广泛应用于工业、医疗、军事和科研等众多领域,是目前激光领域研究的重点之一。本文首先回顾了LD泵浦碱金属蒸气激光器(Diode-pumped alkali-vapor lasers,DPALs)及其倍频技术的研究进展。然后简要介绍了近年来在该领域出现的一些新技术,包括复合态激发碱金属激光器(XPAL)、光子晶体光纤(PCF)DPALs、在碱金属蒸气池内通过双光子激发和双光子吸收机制产生红外以及蓝紫激光。最后讨论了光致电离效应对DPALs和XPAL的影响,并简要地介绍了流动介质DPALs技术。

关键词：碱金属蒸气激光器 LD泵浦激光器气体激光器高功率

来源： cnki会议评论

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LD端面泵浦碱金属蒸气激光器模式匹配研究

LD端面泵浦碱金属蒸气激光器模式匹配研究

作者：徐艳中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

高效高功率输出是激光器的一个重要发展方向，其在工业、国防科技、航空航天等众多领域中有着重要应用。碱金属蒸气激光器因其采用半导体激光泵浦、气相激光增益介质（碱金属蒸气）易流动、量子效率高等特点而被认为具备高效高功率输出... 详细信息

高效高功率输出是激光器的一个重要发展方向，其在工业、国防科技、航空航天等众多领域中有着重要应用。碱金属蒸气激光器因其采用半导体激光泵浦、气相激光增益介质（碱金属蒸气）易流动、量子效率高等特点而被认为具备高效高功率输出的巨大潜力，且其输出波长位于大气窗口（0.7-1.1μm），能够有效地对光电耦合器件形成响应和干扰，因而在军事领域有着尤其重要的应用价值。目前，国际上已获得最高输出功率达1kW的铯蒸气激光输出，国内也对该类激光器开展了深入的理论和实验研究。其中，半导体泵浦光模与振荡激光模的模式匹配是该类激光器的一个重要研究内容，良好的模式匹配在降低激光器阈值、提高激光效率和输出功率方面具有极其重要的作用。而目前鲜有文献专门研究碱金属蒸气激光器中的模式匹配，因而本文针对该类激光器的模式匹配开展了动力学建模、理论分析、实验设计和分析等内容的研究。本文首先对碱金属蒸气激光器的工作条件进行了分析，介绍了该类激光器的关键技术，包括泵浦源线宽压窄技术、碱金属蒸汽吸收谱碰撞展宽、精细结构能级混合、泵浦结构和谐振腔。然后根据速率方程理论，通过引入泵浦光和振荡光光束参量建立了能够体现碱金属蒸气激光器模式匹配特性的理论模型，推出了模式匹配效率ηmode、阈值泵浦功率Pth以及斜效率ηslope，结果证明该模型能够反映这种激光器的模式匹配特性。进而，基于所建立的模型对端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配特性进行了详细分析，包括泵浦光聚焦光斑半径ωp0、聚焦位置zp、蒸气池长度l等参量对模式匹配效率ηmode、阈值泵浦功率Pth和斜效率ηslope的影响。最后，介绍了半导体端面泵浦铯蒸气激光器的实验装置，利用该实验平台对激光器的模式匹配特性进行了探索性研究，实验验证的主要参数包括泵浦聚焦光斑半径ωp0、聚焦位置zp、谐振腔长L和输出镜曲率半径R等，获得的实验结果为进一步优化设计碱金属蒸气激光器提供了借鉴和参考。

关键词：半导体泵浦碱金属蒸气激光器铯蒸气模式匹配阈值

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双光子吸收420nm碱金属蒸气蓝光激光器

中国激光 2013年第10期40卷 54-57页

作者：谭彦楠李义民公发全刘通刘万发中国科学院大连化学物理研究所中国科学院化学激光重点实验室辽宁大连116023

利用双光子吸收机制,以778nm染料激光器作为抽运源,以碱金属Rb蒸气作为增益介质,成功获得了420nm的蓝光激光输出。以Rb原子能级结构为基础,对其产生蓝光的机理和双光子吸收机制进行了分析描述。基态52S1/2能级的Rb原子通过吸收两个778.... 详细信息

利用双光子吸收机制,以778nm染料激光器作为抽运源,以碱金属Rb蒸气作为增益介质,成功获得了420nm的蓝光激光输出。以Rb原子能级结构为基础,对其产生蓝光的机理和双光子吸收机制进行了分析描述。基态52S1/2能级的Rb原子通过吸收两个778.1nm的光子跃迁到激发态52 D5/2能级,通过辐射中红外光子跃迁到激光上能级62P3/2,与基态52S1/2能级形成粒子布居数反转,产生420nm蓝色激光。对激光二极管抽运碱金属蓝光激光器的发展前景进行了展望。

关键词：激光器碱金属蒸气激光器蓝光激光器双光子吸收

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准分子宽带泵浦碱金属激光器实现铷激光输出

强激光与粒子束 2013年第1期25卷 1-2页

作者：岳德胜李礼航李文煜王红岩杨子宁许晓军国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

采用自主搭建的光学参量振荡器作为泵浦源:脉宽15ns,脉冲能量10mJ,中心波长756.3nm,谱宽0.5nm;增益介质为Rb-Ar混合气体,封装于长75mm的吸收池内,常温下Ar的含量为67kPa,开展了出光实验。在温度为136℃时,实现了780nm铷激光输出。

关键词：碱金属蒸气激光器准分子 Rb激光宽带泵浦