Abstract ：

设计并通过实验验证了一种激光二极管角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器,实现了高效率、高稳定性的1.06 μm脉冲激光输出.通过采用低掺杂的Nd∶YAG晶体作为增益介质及在其两侧键合Sm∶YAG晶体来抑制放大自发辐射和寄生振荡;采用角泵浦直接抽运的方式,增大泵浦吸收光程来提高增益晶体的泵浦吸收效率,采用Z字形结构改善热效应.在泵浦脉冲能量为383 mJ、重复频率为20 Hz、泵浦脉冲宽度为230 μs的条件下,获得了单脉冲能量为97.5 mJ、脉冲宽度为7 ns的激光输出,输出能量的动静比为95.3%,光-光转换效率为25.43%,两个方向的光束质量因子M2x=4.31,M2y=4.67,持续工作140 s时间内调Q输出能量变化小于2%,连续3个工作循环的能量不稳定度同样小于2%,每次输出能量衰减分别为1.59%、2.11%,输出能量总衰减为3.67%.

Keyword ：

激光器 高稳定性 Z字形结构 电光调Q 高效率

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目前1.5μm激光二极管(Laser Diode,LD)泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出重频的增加，玻璃面临突出的热效应问题，晶体的热导率是玻璃的10倍以上，有望能够实现比玻璃基质更高重频的激光输出。报道了一种通过LD脉冲端面泵浦Er~(3+)/Yb~(3+):Lu_2Si_2O_7晶体的百kHz人眼安全激光器。通过实验优化增益介质掺杂浓度和长度、泵浦光斑尺寸和调Q晶体初始透过率等实验参数，同时适当缩短脉宽，优化泵浦占空比，提高了输出重频的稳定性。最终获得了重频为100 kHz、单脉冲能量0.7μJ、脉冲宽度240 ns、光束质量M~2=1.61的1 537 nm脉冲激光输出。实现了输出脉冲频率与泵浦的一致，保证了输出重频的稳定性，有效解决了输出重频具有随机性、不稳定、不可控等问题。

Keyword ：

百kHz 脉冲泵浦 固体激光器 Er~(3+)/Yb~(3+):Lu_2Si_2O_7晶体 被动调Q

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高功率光纤激光器凭借其转换效率高、性能稳定、光束质量好以及结构紧凑等优点在诸多领域被广泛应用.随着输出功率的不断提升,输出光谱范围不断拓宽,传统石英光纤由于材料损伤、非线性以及材料本征吸收等因素无法满足高功率激光柔性传输的需求.近年来,空芯反谐振光纤的快速发展吸引了高功率激光传输领域科研人员的广泛关注.该光纤通过反谐振反射光波导效应将光限制在纤芯空气介质中传输,极大地降低了模场与石英材料的重叠度,具有高损伤阈值、低非线性等优良性能,在激光传输领域取得了一系列突破性进展.在传输功率方面,目前国际上基于空芯反谐振光纤已经实现了 1 kW连续激光1km传输、30 mJ单脉冲能量纳秒激光传输以及20 GW峰值功率超短脉冲激光传输,展现了其在功率提升方面的潜力.在传输波段方面,空芯反谐振光纤通过调节石英壁厚对传输通带进行调控,已经实现了从紫外波段到中红外波段激光传输.北京工业大学先进激光及光纤技术研究团队基于高性能空芯反谐振光纤的设计及制备技术,在国内率先开展了基于空芯反谐振光纤的高功率激光传输研究,已经实现了 3kW连续激光百米传输和26.8 MW皮秒脉冲激光柔性传输,传输波段从紫外355 nm拓展至中红外4.35 μm,其中在3.1 μm波段传输的平均功率突破了 20 W,处于世界领先水平.本文简要介绍了空芯反谐振光纤的发展历程,并对基于该光纤的高功率激光传输关键技术及研究进展进行了相关讨论.

Keyword ：

光纤光学 光纤激光器 激光传输 空芯反谐振光纤

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高峰值功率飞秒光纤激光器在高精度工业制造、生物医学、国防、航空航天等领域有着广泛的应用。目前，产生高峰值功率飞秒光纤激光的主要方法是啁啾脉冲放大技术和非线性脉冲放大技术，然而前者虽然能够产生单脉冲能量大于1 mJ的飞秒脉冲，但受限于增益窄化效应，产生的脉冲持续时间通常大于200 fs。后者虽然能够产生持续时间～50 fs的脉冲，但整体设计比较复杂，限制了其应用范围。随着国内外相关工作的长期积累以及激光器件等硬件能力的提升，科研人员提出了一种基于增益管理非线性(Gain-Managed Nonlinear, GMN)放大的方案，这项技术能够以简单的系统设计产生持续时间小于50 fs的脉冲，还能保证紧凑的系统结构。综述了增益管理非线性放大技术的理论研究进展，总结了国内外不同设计结构的增益管理非线性放大系统研究进展，最后对增益管理非线性放大系统的应用进行了展开分析，展望了其在未来的发展方向。进一步分析了泵浦波长、泵浦方式对增益管理非线性放大的影响，提出了一种全光纤一体化的增益管理非线性放大系统，并利用该系统进行了超连续谱产生的应用研究。

Keyword ：

增益管理非线性放大 高紧凑性 高峰值功率 高稳定性 飞秒脉冲

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目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加，玻璃面临突出的热效应问题，晶体的热导率是玻璃的10倍以上，有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1 537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配，实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M~2=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M~2=1.51的激光输出。结果表明，Er~(3+)/Yb~(3+):Lu_2Si_2O_7晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。

Keyword ：

高重频 脉冲泵浦 Er~(3+)/Yb~(3+):Lu_2Si_2O_7晶体 被动调Q 微片激光器

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报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术，在波导芯层（原子数分数1%Er~(3+),21%Yb~(3+)∶glass）的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃（Co~(2+)∶glass）作为包层，阻断放大自发辐射（ASE）的形成通路，提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ，斜率效率为10.6%。被动调Q模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535μm脉冲激光，光束质量因子M~2=1.53。实验结果表明，在Er~(3+),Yb~(3+)∶glass的四侧键合Co~(2+)∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。

Keyword ：

被动调Q 侧面泵浦 固体激光器 波导 激光器

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本文报道了利用自制低损耗、无节点反谐振空芯光纤传输高功率1064 nm皮秒脉冲激光的研究。光纤包层由7根平均壁厚为700 nm的细玻璃管组成，纤芯直径为42μm,外径为175μm。选择脉冲宽度为15 ps且重复频率可调谐的高功率激光器作为实验光源。使用不同长度的光纤进行了传输测试，测试结果表明：当输入单脉冲能量为403μJ、平均功率为40.3 W、峰值功率为26.8 MW的激光时，最高可实现370μJ的高能量激光输出，传输效率高达91.8%。分析了超短脉冲经过不同长度光纤后时域和频域的变化情况，结果表明：当光纤长度为1 m时，脉冲保持无畸变传输，光谱发生轻微变形；当光纤长度增长至3.3 m时，...

Keyword ：

峰值功率 超短脉冲传输 激光光学 单脉冲能量 非线性效应 无节点反谐振空芯光纤

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高功率2μm波长可调谐的超短脉冲激光具有峰值功率高、脉冲宽度窄、波长可调谐等优势，在医疗手术、大气通信、光电对抗等领域具有广泛的应用。利用高峰值功率的掺铒光纤放大器泵浦高非线性光纤，在全光纤化结构中获得了1895～2165 nm可调谐的拉曼孤子输出。采用啁啾脉冲放大技术对拉曼孤子的脉冲能量进行提升，放大后拉曼孤子的单脉冲能量为1.56μJ，平均功率达到50.6 W，脉冲宽度为83 ps。经过光栅对压缩后，脉冲宽度降低至1.23 ps，平均功率为22 W，峰值功率达到0.55 MW。放大后的脉冲仍具有波长调谐的能力，当输出功率为5 W和50.6 W时，脉冲的波长调谐范围分别为38 nm和8 nm...

Keyword ：

拉曼孤子 全光纤化 超短脉冲 高功率光纤激光器 波长可调谐

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实验设计和研究了一种激光二极管(LD)角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器，实现了高效率1064 nm脉冲激光输出。以低掺杂Nd∶YAG晶体为增益介质，将Sm∶YAG吸收材料键合在Nd∶YAG晶体四周(非激光方向)用于抑制放大自发辐射(ASE)和寄生振荡，将YAG晶体键合在Sm∶YAG晶体上以构成复合板条激光晶体。采用对称角侧泵浦方式直接抽运，泵浦光在复合板条激光晶体中多次全反射，多次被Nd∶YAG晶体吸收，可用于实现长光程吸收，提高泵浦光吸收效率。在重复频率为5 Hz、输入电流为170 A的条件下，获得了单脉冲能量为106 mJ、脉宽为15 ns的激光输出，光光转换效率为30.1%，输出能量动静比高达94.64%。实验结果表明：所设计的复合板条激光晶体结构有效抑制了ASE和寄生振荡，所提方法为1064 nm调Q脉冲激光的高效率输出提供了有效途径。

Keyword ：

Nd∶YAG amplified spontaneous radiation lasers 电光调Q electro-optical Q-switching 放大自发辐射 激光器

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大芯径晶体波导可吸收更高功率的泵浦光，能够实现更高的输出功率，同时在锁模运行时芯层中的峰值功率密度相对较低，而且减少了非线性效应的积累。基于此，构建了一种基于Yb:YAG大芯径晶体方波导的被动锁模皮秒激光器。实验中，首先使用高反镜替代半导体可饱和吸收镜(SESAM),在较高的泵浦功率下调节晶体波导的位置和角度以实现泵浦光与波导芯层的匹配；然后，仔细调节球面反射镜的角度，使信号光耦合进波导芯层中以尽量减小腔内的损耗。所设计的激光器采用折叠腔结构，在腔内没有色散补偿器件的情况下，实现了平均功率为10.2 W、脉冲宽度为65 ps、重复频率为30.15 MHz、单脉冲能量为0.34μJ的激光输出。

Keyword ：

晶体波导 半导体可饱和吸收镜 固体激光器 激光器 锁模激光器

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