没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
利用四块Nd∶YVO4晶体, 采用主振荡功率放大结构对全固态连续单频1064 nm激光种子源进行四级放大, 实现了实验级别的百瓦级连续单频1064 nm激光源输出。注入抽运功率为220.00 W时, 放大级最大输出功率为103.80 W, 总的光光转化效率为33.2%。激光放大器的输出功率为97.73 W时, 激光放大器的长期功率稳定性在5小时内优于±0.53%, 光束质量因子M2<1.38, 强度噪声在4.3 MHz处达到了量子噪声极限。
资源推荐
资源详情
资源评论
第
卷
第
期
中
国
激
光
,
年
月
CHINESEJOURNALOFLASERS
June
,
百瓦级全固态连续单频
1064nm
激光器的研究
郭 永 瑞
,
卢 华 东
,
,
苏
静
,
,
彭 堃 墀
,
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室
,
山西 太原
;
山西大学极端光学协同创新中心
,
山西 太原
摘要
利用四块
晶体
,
采用主振荡功率放大结构对全固态连续单频
激光种子源进行四级放大
,
实现了实验级别的百瓦级连续单频
激光源输出
.
注入 抽运 功率 为
时
,
放 大级 最大 输 出功 率为
,
总的光光转化效率为
.
激光放大器的输出功率为
时
,
激光放大器的长期功率稳定性在
小时内优于
,
光束质量因子
M
,
强度噪声在
处达到了量子噪声极限
.
关键词
激光器
;
高功率激光器
;
主振荡功率放大
;
单频
;
连续波
中图分类号
文献标识码
doi
:
.
/
CJL.
Investi
g
ationofHundredGWattAllGSolidGStateContinuousGWave
Sin
g
leGFre
q
uenc
y
1064nm Laser
StateKe
y
Laborator
y
o
f
Quantum O
p
ticsandQuantum O
p
ticsDevices
Instituteo
f
O
p
toGElectronics
ShanxiUniversit
y
Tai
y
uan
Shanxi
China
CollaborativeInnovationCentero
f
ExtremeO
p
tics
ShanxiUniversit
y
Tai
y
uan
Shanxi
China
Abstract
M
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
:
;
收到修改稿日期
:
基金项目
:
国家自然科学基金
(
,
)、
科技部重大科学研究计划
(
)
作者简介
:
郭永瑞
(
—),
男
,
博士研究生
,
主要从事固体激光技术方面的研究
.
:
_
导师简介
:
彭堃墀
(
—),
男
,
教授
,
博士生导师
,
主要从事激光技术及量子信息方面的研究
.
:
通信联系人
.
:
引
言
全固态连续单频激光器具有低噪声
、
窄线宽
、
高光束质量
、
高稳定性等优点
,
在精密测量
、
超精细光谱
、
冷
原子物理
、
量子通信
、
激光雷达
、
激光遥感和材料加工等领域得到广泛应用
[
]
.
随着基础研究的深入和科学
技术的发展
,
人们对百瓦级功率输出的低噪声全固态连续单频激光器提出了需 求
.
例如在引力 波探测以及
风速非接触测量等精密测量中
,
提高低噪声全固态连续单频激光器的输出功率可提高 整个测量系 统的信噪
比
,
进而提高测量精度
.
在非经典光源的制备中
,
高输出功率的低噪声全固态连续单频激光器可同时抽运多
个光学参量振荡器
(
),
从而获得多组份纠缠态光场
,
为量子计算和量子网络通信提供重要的技术基础
.
中
国
激
光
在冷原子物理的研究中
,
高输出功率的低噪声全固态连续单频激光器更易获得高势垒光阱
,
从而为冷原子物
理研究的发展提供重要的技术手段
.
目前主要采用激光放大技术来获得连续单频激光器的百瓦级功率输出
.
激光放大器有行波放大器和种
子源注入锁定激光放大器两大类
.
行波放大器采用直接放大方式
,
让种子光在放大晶体中单次穿过
,
光路主
要采用主振荡功率放大
(
)
结构
.
种子源注入锁定激光放大器又称再生放大器
,
一般在谐振腔中注 入
高质量的微弱信号光
,
并且将谐振腔的谐振频率与信号光的频率进行锁定以控 制高功率的 激光振荡
.
激光
放大器有薄片式
[
]
、
板条式
[
]
、
光纤式
[
]
和固体式
[
]
.
相对于薄片
、
板条以及光 纤激光放大 器而言
,
固体
激光放 大 器 更 易获 得 低 噪 声
、
高 质 量 的连 续 单 频 激光 输 出
.
年
,
等
[
]
将 非 平 面环 形 振 荡 器
(
)
作为种子源
[
]
,
采用侧面抽运的方式
,
通过注入锁定激光放大技术将
种子源激光器的
输出功率放大到
.
为获得百瓦级的输出功率
,
采用两组具有热致退偏补偿功能的
作为激光
放大介质
,
每组由两块
晶体和一块
旋光片组成
.
年
,
等
[
]
同样使用
激
光器作为种子源
,
经固体激光放大器放大后
,
连续单频
激光器的输出功率可达
.
该装置先
采用四级行波放大装置将单频激光的输出功率 放大到
[
]
,
后采用四块
增益晶体
,
通过注入
锁定激光放大技术和端面抽运方式将连续单频
激光的输出功率提高到
.
由于采用前后两
种放大装置
,
因此激光器系统体积庞大
.
此外
,
为提高系统稳定性和输出光束的质量
,
采用反馈控 制系统在
种子光和放大器之间进行锁定
;
为降低系统的强度噪声
,
使用光学模式清洁器来过滤放大激光的强度噪声和
空间模式
,
这些使得整个系统更加复杂
.
国内目前对于高功率低噪声全固态连续单频 激光器的研 究主要在
于提高单个谐振腔的输出功率
.
年
,
在提出激光 器实现单频 运转的物理 条件的基础 上
,
我们组通过 优
化谐振腔内的线性和非线性损耗
,
研制出输出功率达
的连续单频
激光器
.
由于存在非线
性损耗
,
激光器同时有
的连续单频
激光输出
[
]
.
之后研究了非线性损耗对激光器强度噪声
的影响
[
]
,
并设计了反馈控制回路来控制非线性 损 耗以提高 激 光器的功 率 和频率稳 定 性
[
]
.
为提高低 噪
声全固态连续单频
激光器的输出功率
,
本文采 用
结构对自 主 生产的输 出 功率为
的单频
种子源激光器进行四级行波功率放大
.
相对于注入锁定激光放大器而言
,
结构采用
单次通过激光晶体实现激光放大
,
不需要锁定系统
,
更易于实现而得到广泛应用
.
通过优化放大系统中主振
荡源光束腰斑和抽运腰斑
,
以及采用偏 振选择和偏 振补偿 措施
,
研制出输 出 功率达
的全固态 连 续
单频
激光器
.
实验装置
百瓦级低噪声全固态连续单频
激光器的实验装置如图
所示
.
整个系统包括主振荡激光器
、
四级放大系统和测量系统三部分
.
主振荡激光器为输 出功率达
的全固态连 续单频
激光
器
.
其中
,
抽运源为 光 纤 耦 合 输 出 的 激 光 二 极 管
(
公 司
,
德 国
),
中 心 波 长 为
,
光 纤 芯 径 为
,
数值孔径为
,
最大输出功率为
.
采用该激光二极管作为抽运源
,
抽运增益晶体不仅能
有效降低由于量子亏损而产生的热能
,
进而减小增益晶体的热透镜效应
,
而且增益晶体对
激光具有
非偏振吸收特性
,
有利于提高激光器的转化效率和改善激光器的稳定运转特性
[
]
.
激光二极管输出的抽运
光经由两个平凸透镜
(
焦距分别为
f
和
f
)
组成的望远 镜耦合系统 聚焦到增益 晶体中
,
实现抽运光和激光器谐振腔模之间的最佳模式匹配
.
主振荡源激光器谐振腔采用四镜
字环形谐振 腔
,
其
中输入镜
为曲率半径
R
的凹凸镜
,
镀有
高透膜和
高反膜
;
为曲率半径
R
的平凸镜
,
镀有
的高反膜
;
和输出镜
均为曲率半径
R
的平凹镜
,
镀有
高反膜
,
镀有
高反膜且对
的透 射率为
T
.
增益晶体为
轴切割
的复 合 晶 体
,
对 抽 运 光 的 的 吸 收 效 率 可 达
[
]
.
其 尺 寸 为
(
)
,
前段
的非掺杂
基质用来减缓增益晶体的端面热效应
,
后段
的
基质的掺杂原子数分数为
.
增益晶体后端面设计有
的楔角
,
可增大
σ
偏振光的几 何损耗
,
从而保
证了
偏振光优于
σ
偏振光在腔内起振
,
最终实现主振荡激光器线偏振光的稳定输出
[
]
.
谐振腔内插入的
光学单向器由
晶体和
λ
/
波片组成
,
保证激光器的单向运转
[
]
.
其中
,
在
和
之间的基模束腰
剩余7页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38733597
- 粉丝: 8
- 资源: 909
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- 【java+vue】基于SpringCloud微服务的分布式在线考试系统_pgj.zip
- 【java+vue】WK系列开发框架-Java微服务+API网关+Vue3Element-Plus前后端分离_pgj.zip
- 【java+kotlin】基于无障碍服务实现的微信朋友圈多图分享方案,兼容微信各个版本_pgj.zip
- 【JavaScript】使用消息中间件设计聊天应用_pgj.zip
- 【JavaScript】基于vercel的serverless服务,把星火认知大模型接入微信公众号_pgj.zip
- 【java+vue】基于uni-app的平院考试系统_pgj.zip
- 【JavaScript】云崽QQ机器人的插件_pgj.zip
- 【jupyter notebook】优达学城-机器学习-毕业项目-猫狗大战_pgj.zip
- 【java考试系统】基于java开发的考试系统_pgj.zip
- 【nodejs】Nodejs、Express框架、消息中间件(实时聊天)_pgj.zip
- 【MATLAB】出版书籍《机器学习入门到实践——MATLAB实践应用》一书中的实例程序_pgj.zip
- 【MATLAB】MATLAB机器学习算法实现_pgj.zip
- 【PHP】基于swoole实现的微信机器人,依赖vbot和微信网页版的功能,帮助管理微信群-聊天-踢人等_pgj.zip
- 【PHP】基于ThinkPHP 5.0的考试系统tp5_pgj.zip
- 【python】Google出品的机器学习入门视频的中文字幕翻译与示例代码_pgj.zip
- 【python】Python3工具集合库——中国农历-中文数字-设计模式-树形结构_pgj.zip
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功