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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 基于非线性偏振旋转的170毫瓦级锁模掺铒光纤激光振荡器

    摘要： 在我们的工作中，通过优化腔长并采用自制大功率泵浦源，基于常用的非线性偏振旋转（NPR）技术，我们成功设计了一台稳定的全光纤高功率掺铒锁模激光器。在泵浦功率为2659 mW时，最大平均输出功率高达174 mW。据我们所知，174 mW是基于NPR的全光纤锁模掺铒光纤激光器新的平均输出功率纪录，远高于先前报道的结果。我们的工作将为未来高功率锁模掺铒光纤激光器的实现提供重要参考，并推动锁模掺铒振荡器的应用。

    关键词： 掺铒光纤激光器，锁模，高功率，非线性偏振旋转

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 实现1kHz频率下千瓦级皮秒激光器的研究进展

    摘要： 用于医疗等领域的X射线等次级源开发，需要具备高能量、高功率及高重复频率的二极管泵浦皮秒激光器，这引发了向千瓦级功率里程碑的竞赛。年复一年，1kHz频率下的脉冲能量已提升至数百毫焦耳[1]，但目前所有千瓦级系统均基于Yb:YAG薄片技术——据我们所知，该技术至今未能在1kHz频率下实现完整千瓦级输出。另一方面，低温冷却块状Yb:YAG放大器已展示出在500Hz频率下输出1J能量（脉宽3.8ps）的能力[2]。两年来，CELIA启动了名为HORIZON的新系统技术研发，目标实现1J能量、1kHz频率与1ps脉宽。我们选择Yb:YAG晶体作为激光增益介质，因其热学特性与低量子亏损适合高功率激光产生。然而其狭窄的光谱带宽与高饱和能量密度对放大器与压缩器架构提出了严苛限制。为突破这些局限，我们正在探索超压缩技术[3]、分脉冲放大技术[4]、薄片与液冷碟片等前沿方案。

    关键词： 薄盘技术、低温冷却块状Yb:YAG放大器、高重复频率、高功率、分脉冲放大、超压缩器、皮秒激光器、Yb:YAG、高能量

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 采用改进横向结构实现1千瓦二极管激光器条更窄远场与更高效率

    摘要： 许多应用领域（例如9xx纳米波段用于泵浦Yb:YAG碟片和板条激光器）需要高功率、高效且远场发散角窄的二极管激光器条。先前研究中，采用低光学损耗、低电阻率垂直结构及高填充因子（约70%）的4毫米腔长宽条（BA）二极管激光器，在准连续波测试（200微秒，10赫兹）中以1千瓦工作功率实现了62%的高转换效率η。其横向远场（95%功率）发散角θ95% > 10°。但工业应用需要更高η值和更窄θ95°角，我们通过改进横向条结构（保持垂直设计不变，参数源自文献[1]：波长λ=930纳米，内部损耗αi≈0.4厘米-1）来实现优化。首先，在1千瓦功率下追求更窄的θ95°角。先前针对90微米宽单发射器的研究表明，通过有源区深度注入可降低发射器边缘增益，从而抑制高阶横向模式以实现更小θ95°角（但会牺牲η值和功率）。本研究在高填充因子条中评估类似注入方案，并通过减小注入深度来缓解η值下降。其次，通过提高填充因子以降低电阻，在1千瓦功率下追求更高η值。

    关键词： 侧向结构化、效率、窄远场、高功率、二极管激光器条

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基模运行功率达4千瓦的薄盘激光器

    摘要： 高功率基模激光器因其能满足众多工业与科学应用需求（尤其是脉冲工作模式）而备受青睐。薄盘激光器（TDL）凭借其独特优势，成为实现高光束质量与高光学功率输出的理想平台。该技术具有可靠性高、泵浦源亮度要求低、抗背向反射、非线性效应可忽略、高度可扩展等固有特性，因而已广泛应用于工业领域。过去学界曾多次尝试在保持近衍射极限光束质量的前提下实现最大输出功率。本文报道了一套增强型系统，该系统在全功率范围内可实现4千瓦输出功率且光束质量M2<1.2。实验装置包含：使泵浦光通过激光盘22次的多程泵浦腔、两片凸面高反镜、球面变形镜、安装在散热器上的掺镱激光盘以及输出耦合镜。输出耦合镜经特殊设计可补偿激光盘产生的静态非球面波前像差。采用该方法，我们成功构建了4千瓦衍射极限功率?？?。通过偏振光束合成、空间光束合成或盘式多程放大等常规组合技术，还可实现更高功率扩展。

    关键词： 高功率、光束质量、薄盘激光器、基模、衍射极限

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基于石英光纤的全光纤高平均功率4.42微米拉曼激光器

    摘要： 许多应用需要工作波长在~3微米以上的中红外激光器。特别受关注的是那些能提供高平均功率和优质输出光束的激光器。实现此类激光器的一种有前景的方法是采用充气空心光纤（HCF），它将中红外光导技术与成熟石英光纤技术的所有优势相结合。近期在用于中红外波段的石英HCF方面取得的进展，已成功演示了波长2.8至4.6微米的各种气体光纤激光器[1-5]。然而这些激光器使用块状元件将泵浦光耦合进HCF，因而丧失了光纤激光器应有的紧凑性和免调准操作等优势。本工作展示了一台全光纤气体拉曼激光器，在4.42微米单横模下运行并产生高达360毫瓦的平均输出功率。该拉曼激光器完全采用石英基光纤构建（图1a）。泵浦源为高功率掺铒光纤激光器，发射1.56微米波长、75千赫兹重复频率的2纳秒脉冲。泵浦激光器输出光纤与转轮式HCF熔接，尽管实心芯与空心芯光纤的模式场直径差异较大（分别为20和55微米），仍获得3分贝熔接损耗。该熔接点机械稳定性良好，在HCF充入高达50个大气压的分子氢时未观察到熔接损耗劣化。通过使用3.2米长的充氢转轮式HCF，我们实现了单程单级级联方案下高效的1.56至4.42微米拉曼转换。当2.3瓦泵浦平均功率耦合进HCF时，拉曼激光器在4.42微米波长产生高达360毫瓦的平均功率（图1b），量子转换效率达46%。输出辐射在λ=4.42微米处的光束质量因子M2评估为1.4。结果表明，基于转轮式空心石英光纤的气体光纤拉曼激光器，是开发兼具紧凑免调准设计与高功率单模运行的全光纤中红外激光器的可行方案。此类激光源的应用领域包括但不限于高平均功率中红外超连续谱产生，这对科学、生物医学和技术领域的众多应用都具有重要意义。

    关键词： 充气空芯光纤、石英光纤、中红外激光器、拉曼激光器、高功率

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 高功率双梳薄盘振荡器

    摘要： 双梳光谱技术是一种快速发展的光谱测量技术，通过记录两列异步脉冲序列产生的时间干涉图并进行傅里叶变换，从而揭示光束路径中吸收体的光谱特征[1]。迄今为止，最佳性能是通过采用复杂主动稳频的双飞秒铒光纤激光器系统实现的[1]。简化该技术的一种方法是从单一激光腔产生双梳输出，但迄今仅有少数此类方案的验证实例[2,3]。本研究展示了一种基于单薄盘振荡器的双梳系统。这种创新架构能有效抑制共模噪声，在无需任何主动稳频的情况下实现超过一秒的互相干时间。此外，该系统的平均输出功率和峰值输出功率较以往双梳方案均提升近一个数量级，这将极大促进分子光谱学高度关注的紫外或中红外波段高效非线性频率转换。

    关键词： 薄盘振荡器、高功率、掺镱钇铝石榴石、克尔透镜锁模、双梳光谱学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 多模氟化物光纤中的高功率短波红外超连续谱产生

    摘要： 超连续谱光（SC）是一种具有独特性质的宽带光源，当强光在非线性材料中传播时通过级联非线性过程产生。根据所使用的非线性材料和泵浦源不同，SC光源的光谱范围可从可见光延伸至中红外波段，平均功率可达数瓦。近年来，工作于中红外（MIR）波段的宽带SC光源因其光谱学、显微镜技术、分子指纹识别、环境监测及激光雷达等广泛潜在应用而备受关注。氟化物、碲酸盐和硫系玻璃等非硅基软玻璃光纤因其高本征非线性及该波长范围内的宽透明窗口，成为中红外SC产生的理想候选材料。目前大多数已展示的中红外超连续谱光源均产生于单模软玻璃光纤，这类光纤因纤芯尺寸小且损伤阈值低而无法承受高平均功率，这通常限制了最大输出功率——对于实际应用（尤其是依赖高功率的长距离遥感）构成制约。为解决该问题，大芯径、高损伤阈值的多模光纤成为极具前景的替代方案。本研究首次报道：将光学参量放大器产生的1 MHz、350 fs脉冲注入芯径100 μm的米级多模阶跃折射率InF3光纤后，产生了覆盖一个倍频程的超连续谱。我们系统研究了SC光谱随泵浦波长的变化规律，当在基模反常色散区以1960 nm波长注入脉冲时，获得了从1100 nm至2500 nm、输出功率600 mW的最大SC光谱。通过不同波段的光束轮廓表征，证实了SC产生过程的高度多模特性。数值模拟表明：高阶孤子动力学与多个高阶模式中的色散波产生，是实现大芯径光纤倍频程带宽的关键机制。本研究为无需单?？占淝慷确植嫉挠τ茫ㄈ缫８校┛倭酥泻焱獬吖β士泶庠吹男峦揪?。

    关键词： 中红外、高功率、氟化物光纤、多模光纤、超连续谱产生

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年IEEE光子学会议(IPC) - 美国德克萨斯州圣安东尼奥市 (2019.9.29-2019.10.3)] 2019年IEEE光子学会议(IPC) - 高功率超快工业薄盘激光器

    摘要： 通快公司采用工业薄盘技术的超快放大器，在5千赫兹频率下可实现200毫焦的创纪录脉冲能量。此外，还将探讨通过多程放大器提升平均功率与脉冲能量，以及采用非线性压缩技术实现低于50飞秒脉宽的方案。

    关键词： 二极管泵浦、超快、高能量、薄盘激光器、放大、高功率、激光放大器、X射线

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年IEEE光子学会议(IPC) - 美国德克萨斯州圣安东尼奥市 (2019.9.29-2019.10.3)] 2019年IEEE光子学会议(IPC) - 基于串联泵浦方案的高效4千瓦级随机光纤激光器

    摘要： 本文提出了一种采用级联泵浦方案的单片高功率随机光纤激光器。以1064 nm为中心波长的随机光纤激光种子源经1018 nm光纤激光泵浦后输出功率达到8.66 W。经过两级放大器后，种子光被放大至4020 W，激光光谱的3 dB带宽从0.78 nm展宽至0.99 nm。为提高4 kW激光器的效率，采用了高吸收系数（0.6 dB/m @ 1018nm）的30/250 μm掺镱光纤及高亮度1018 nm泵浦激光器，光光转换效率最高可达88.5%。实验过程中未发现明显的模式不稳定现象。此外，在相同放大器级数条件下，我们还搭建了另一台以光纤布拉格光栅对振荡器为种子的4 kW级光纤激光器。实验结果对比表明，基于随机光纤激光种子的高功率激光器在光谱展宽控制方面具有更优表现。

    关键词： 高功率、串联泵浦、随机光纤激光器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 高达65 GHz和200°C的高外延GaN HEMT建模

    摘要： 本文报道了氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的温度依赖特性。为充分评估此类有源固态电子器件的潜力，实验在极端工作条件下进行。以一款栅极周长1.5毫米、大尺寸0.25微米GaN HEMT为例，其功耗高达5.1瓦。通过测量高达65吉赫兹的高频散射参数及最高200°C环境温度下的器件特性，对该半导体器件进行了表征。为评估热效应对高频GaN HEMT性能的影响，采用解析法提取等效电路并据此确定主要射频性能指标。实验结果表明：温度升高会导致器件性能显著退化。

    关键词： 散射参数测量、高功率、氮化镓高电子迁移率晶体管、高温、有源固态电子器件、毫米波频率

    更新于2025-09-10 09:29:36