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    連續波拉曼激光器突破現有波長范圍

    實驗室資訊網時間:2020-11-05 點擊: 百度搜索 | 必應搜索 | 搜狗搜索

    【導讀】1962年受激拉曼散射借助脈沖紅寶石激光器被成功觀測,從此激光拉曼散射成為眾多領域在分子原子尺度上的重要研究工具。利用受激拉曼散射效應,可以對現有激光波長進行變換,獲得更豐富的激光波長輸出,以滿足在生物醫藥、通訊、工業、軍事等領域的廣泛應用需求。......
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    Chinese Optics Letters 2020年第11期封面論文:

    連續波拉曼激光器突破現有波長范圍

    Li Fan, Xiaoyu Wang, Xiaodong Zhao, Jianhui Wang, Jun Shen, Huibo Fan, Jun Zhu, Mingya Shen. First-Stokes and second-Stokes multi-wavelength continuous-wave operation in Nd:YVO4/BaWO4 Raman laser under in-band pumping[J]. Chinese Optics Letters, 2020, 18(11): 111401

    1928年,交相輝映的藍色天空和大海激發了拉曼對散射光的實驗觀察,進而拉曼效應被發現,并獲得了1930年諾貝爾物理學獎。

    連續波拉曼激光器突破現有波長范圍

    1962年受激拉曼散射借助脈沖紅寶石激光器被成功觀測,從此激光拉曼散射成為眾多領域在分子原子尺度上的重要研究工具。利用受激拉曼散射效應,可以對現有激光波長進行變換,獲得更豐富的激光波長輸出,以滿足在生物醫藥、通訊、工業、軍事等領域的廣泛應用需求。

    相比脈沖激光器中基頻光具有較高峰值功率,比較容易達到拉曼轉換閾值,連續波拉曼轉換更加難以實現。而且,由于激光器在連續運轉方式時工作的熱效應更為嚴重,限制了激光器性能的提升,因此要實現高效穩定的連續波拉曼激光輸出,需要仔細優化設計激光器結構,并進行良好的熱管理。

    揚州大學樊莉副教授領導的研究小組采用波長鎖定窄線寬的879 nm激光二極管(LD)半導體激光器共振泵浦鍵合Nd:YVO4激光晶體,在采用共振泵浦技術和鍵合晶體改善晶體熱效應的同時,利用LD的發射波長與晶體吸收峰的精確匹配提高了泵浦光的吸收率,進一步提高了腔內產生的基頻激光功率。

    連續波拉曼激光器突破現有波長范圍

    連續波全固態拉曼激光器的結構圖

    為了進一步改善熱效應和避免晶體損傷,半導體激光器輸出的泵浦光經過不同放大倍率的耦合器放大入射到激光晶體Nd:YVO4上,產生1064 nm的基頻激光,并將高增益的BaWO4拉曼晶體直接放入基頻激光腔內,利用腔內高的基頻激光功率密度來達到受激拉曼轉換閾值。最終利用BaWO4晶體的925、332 cm-1和YVO4晶體的890 cm-1拉曼頻移峰實現了1103.6、1145.7、1175.9、1180.7、1228.9 nm五個波長的一階和二階拉曼激光同時輸出。實驗中通過對泵浦光斑大小、腔鏡曲率半徑、晶體長度的一系列優化,獲得了最高輸出功率為1.24 W的多波長拉曼激光輸出,相應的光光轉換效率為5.4%。該工作發表在Chinese Optics Letters 2020年第18卷第11期(Li Fan et al., First-Stokes and second-Stokes multi-wavelength continuous-wave operation in Nd:YVO4/BaWO4 Raman laser under in-band pumping)。

    研究人員還對不同晶體或同一晶體的不同拉曼頻移峰之間的競爭機制進行了詳細的理論和實驗研究。研究結果表明,可通過控制不同晶體的長度比及基頻光的偏振方向來控制不同激光譜線間的競爭。該多波長激光不僅拓寬了現有固體激光器輸出波長的范圍,并且表明基于固體SRS的激光系統還有很廣泛的發展潛力,將在光譜分析、激光干涉儀、差分吸收激光雷達及太赫茲波產生等領域有著潛在的重要應用。

    文章推薦:

    1. Chencheng Shen, Xianglong Cai, Youbao Sang, Tiancheng Zheng, Zhonghui Li, Dong Liu, Wanfa Liu, Jingwei Guo. Investigation of multispectral SF6 stimulated Raman scattering laser[J]. Chinese Optics Letters, 2020, 18(5): 051402

    2. Wei Huang, Yulong Cui, Zhixian Li, Zhiyue Zhou, Zefeng Wang. 1.56 μm and 2.86 μm Raman lasers based on gas-filled anti-resonance hollow-core fiber[J]. Chinese Optics Letters, 2019, 17(7): 071406

    (本文來源:中國激光 樊莉 )

    (責任編輯: 龍景)

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