半导体泵浦铷蒸气激光实现线偏振基模输出.pdf

《半导体泵浦铷蒸气激光实现线偏振基模输出》这篇文章主要探讨了一种利用半导体泵浦技术产生线偏振基模输出的铷蒸气激光器。半导体泵浦碱金属蒸气激光器（DPAL）因其广泛的应用前景，近年来受到了国内外科研人员的广泛关注。文章中特别提到了2005年美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室首次实现半导体泵浦铷蒸气激光出光，以及2010年美国通用原子公司获得的145瓦输出功率的成果，表明了DPAL技术的快速发展。 文章作者通过采用2400 l/mm的平面光栅构建Littrow外腔，成功地压缩了半导体激光器的输出线宽，得到中心波长可调且线宽仅为0.16纳米的半导体激光，作为泵浦源。泵浦光源通过斩波器转换为1ms脉宽、100Hz重复频率的脉冲形式，以聚焦进入8mm长的铷蒸气泡。在79kPa甲烷缓冲气体环境下，当泵浦光峰值功率达到1.84W，将铷泡温度控制在125℃时，实验观察到峰值功率17.5mW的基模线偏振铷激光输出。 在实验设计中，半导体激光器的快慢轴束腰位置和瑞利长度经过透镜组调整，使得半导体激光的光斑在快慢轴方向上的大小和发散角接近。通过旋转柱透镜组合进行光束整形，确保半导体激光的均匀性。为了得到所需的P偏振光，利用半波片将压窄线宽后的S偏振半导体激光转换为P偏振，以便通过偏振分光棱镜（PBS）。 泵浦光通过焦距为75mm的双胶合消像差透镜聚焦，焦点位于铷泡中心附近，形成约0.1mm的腰斑半径。实验采用的铷泡为圆柱形，内含饱和铷蒸气和79kPa甲烷缓冲气体，石英玻璃泡壁上镀有对780nm和795nm增透的膜。为了避免铷颗粒在窗口上凝结，窗口的温度略高于泡体温度。 谐振腔设计采用平凹稳定的结构，全反镜曲率半径为200mm，反射率大于99%，输出镜为平面镜，对795nm光的反射率为30%，谐振腔长度约为65mm。通过调整半导体激光的中心波长至780.03nm，使得铷蒸气对泵浦光的吸收最大，从而输出S偏振的线偏振激光。 实验结果展示了半导体泵浦技术在提高激光器性能方面的潜力，尤其是对于线偏振基模输出的控制，这对于激光精密测量、量子光学和光谱学等领域具有重要意义。通过不断优化半导体泵浦源、激光腔设计和光束整形技术，未来有望实现更高功率、更高质量的线偏振基模输出，推动DPAL技术在诸多领域的实际应用。