Recently, the research group of Professor Lu Huadong from the Institute of Optoelectronics of Shanxi University innovatively proposed a method to achieve high-stability narrow-spectrum near-infrared laser output by mixing stimulated emission and optical parametric processes. By introducing the optical parametric process in the resonant cavity of the gain-switched laser, the proportion of spontaneous radiation in the laser pulse formation process was greatly reduced, effectively narrowing the pulse width of the output laser and reducing the timing jitter of the laser pulse. Finally, a nanosecond pulse 830 nm near-infrared laser output with an output power of 7.75 W and a spectrum width of 400.93 MHz was obtained, and the Standaardafwijking van zijn puls -timingjitter was slechts 2.285 ns. Deze studie biedt een nieuw idee voor het realiseren van een compacte, krachtige, hoge stabiliteit smal-spectrum laser zonder vergrendelingscontrole.
Buiten-infrarood lichtbronnen (700 ~ 1000 nm) zijn op grote schaal gebruikt bij materiaalverwerking, biomedicine, omgevingsmonitoring en lidar vanwege hun uitstekende penetratie en lage verstrooiingskenmerken . door niet-lineaire frequentie-conversietechnologie, de output golflengte kan verder worden uitgebreid tot TeraHertz, mid-infrarood, zichtbaar licht en ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet, dus ultraviolet. zoals beveiligingsdetectie, lasercommunicatie, laserprojectie en lithografie .
Op dit moment worden winst-switched titanium sapphire-lasers meestal gebruikt om een hoog-power, smal spectrum nanoseconde puls in de buurt van infrarood laseruitgang . te bereiken, echter, titanium saffierkristallen zullen thermische effecten produceren bij hoog vermogen, die serieus beperken bij hoog vermogen, wat de titorische laser laser, laser, laser laser, laser laser. wordt op laag vermogen bediend, de pulstiming heeft een serieuze jitter vanwege de lage pompsnelheid . Bovendien is het gebruik van 532 nm laser om optische parametrische oscillatoren te pompen, ook een effectieve methode om bijna-infrarood laseruitgang te genereren, is deze methode niet door thermische effecten te beperken, Licht is groot wanneer het op hoog vermogen wordt gepompt . Om de spectrale breedte effectief te beperken, moet deze worden geïnjecteerd en vergrendeld met behulp van hoogwaardige smalspectrumlasers, die niet alleen de kosten van de lichtbron verhogen, maar ook de stabiliteit van het systeem . verhoogt.
In order to overcome the current technical difficulties, the research group proposed a method to achieve high-stability narrow-spectrum near-infrared laser output by mixing stimulated emission and optical parametric processes. First, the dynamic process of laser pulse output before and after the introduction of the optical parametric process in the gain-switched Ti:sapphire laser was theoretically analyzed. As Getoond in figuur 1, in de winstgeschakelde laser, wanneer het versterkingsmedium wordt gepompt, worden de gedoteerde ionen snel ingezet in het bovenste energieniveau van de laser en vervolgens wordt de laserpulsuitgang gevormd onder de werking van spontane emissie en gestimuleerde emissie; en wanneer het optische parametrische proces wordt geïntroduceerd in de resonerende holte, kan de grotere niet -lineaire conversie -efficiëntie van het optische parametrische proces de gestimuleerde emissiesnelheid in het laserpulsvormingsproces verminderen en het aandeel van spontane emissie -termen verminderen, zodat de Puls -vestigingstijd en de Puls Light Pulse In de pomplicht in de pompverlichting is. Optisch parametrisch proces, de pulstimingjitter van de uitgangslaser is aanzienlijk verbeterd .
De onderzoeksgroep ontwierp een nabij-infrarood laser met gemengde gestimuleerde emissie en optische parametrische processen zoals weergegeven in figuur 2. ti: Sapphire Crystal en LBO Nonlinear Crystal worden ingevoegd in een enkele resonerende holte als het versterkingsmedium en het signaal Lichte van de TI: SAPPHIRE ALS DE SAPPHIRE LAAK VOOR DE TIAPHIRE VOOR DE TI: SAPPHIRE ALS DE SAPPHIRE LAAK VOOR DE TIAPHIRE VOOR HET TI: SAPPHIRE LAAK VOOR DE TI-LAAD VOOR DE TI-LAAD VAN DE TI: SAPPHIRE LICHT VAN DE TI: Parametrisch proces, twee sets nanoseconde puls 532 nm lasers met een herhalingfrequentie van 6 kHz worden gebruikt als pompbronnen, en een vertragings-/pulsgenerator wordt gebruikt om de pulssequenties van de twee puls -laser te synchroon van de puls -laser, ETALONS met de spectrum van de TI: SAPPHIRE met de spectrum van de TI: SAPPHIRE met de spectrum van de TI: SAPPHIRES TE SEPRUME TI: Diktes van 0 . 5 mm en 10 mm en vier gecombineerde dubbelbrekende filters worden ingevoegd in de resonerende holte . Ten slotte is een zelfinjectie-reflector ingevoegd na de outputspiegel om ervoor te zorgen dat de propagatierichting van de TI: SAPPHIRE OVILLING LICHT IN DE Signaal Licht van de optische Parametric Process.
In het experiment wordt de pulstiming van de twee pomplichten geregeld door een vertragings-/pulsgenerator en de tijdsdomeinkarakteristieken van de uitgangslaser na de introductie van het optische parametrische proces zijn geoptimaliseerd, zoals weergegeven in figuur 3. nadat het optische parametrische laser wordt geïntroduceerd door het optische Parametric-proces in de winst. Het pulsvormingsproces van de laser, en verbetert tegelijkertijd de gestimuleerde emissiesnelheid, zodat de pulsbreedte van de uitgangslaser wordt gereduceerd van 66 . 3 ns tot 18 {. 9 ns, en de pulse -vestigingstijd wordt verkort van 372.9 ns tot 310 ns. Tegelijkertijd, vanwege het kenmerk van geen vertraging tussen het pomplampje en de signaallichtpuls in het optische parametrische proces, is de pulstimingjitter van de winst-geschakelde laser ook aanzienlijk verbeterd en wordt de standaardafwijking verminderd van 9,926 ns tot 2,285 ns.
Na de introductie van het optische parametrische proces in de winstgeschakelde laser en het optimaliseren van de timing van de twee pomplichtpulsen, werd een 7 . 75 W 830 nm laseruitgang bereikt en eindelijk werd bereikt en de stabiliteit ervan was beter dan 0 {. 85% (RMS), zoals getoond in figuur 4 (A); De kenmerken van de longitudinale modus werden gemeten met behulp van een scanning FP -holte (Sa 210-8 b, Thorlabs), en de resultaten toonden aan dat het een goede werking van enkele longitudinale modus kon handhaven bij het maximale uitgangsvermogen, zoals weergegeven in figuur 4 (b); De transversale moduskenmerken werden gemeten met behulp van een bundelkwaliteitsanalysator (M2MSBC207VIS/M, Thorlabs) en de M2 -factor van de bundelkwaliteit was beter dan 1,37 en 1,47 in de X- en Y -richtingen, zoals weergegeven in figuur 4 (c). Tegelijkertijd werd door de afstemmingshoek van het dubbelbrekende filter en de temperatuur van het LBO -kristal te scannen, een breed bereik van golflengte -afstemming van 764,90 nm tot 873,43 nm bereikt, zoals weergegeven in figuur 4 (d).
····················································
The team created a method to achieve high-stability, high-energy near-infrared laser output by mixing stimulated emission and optical parametric processes, and realized a near-infrared laser with compact structure, high stability and narrow spectral width. By introducing the optical parametric process in the gain-switched laser resonator, the time domain characteristics of the output laser were greatly Verbeterde . ten slotte werd een compacte 830 nm nabij-infrarood laser met een maximaal uitgangsvermogen van 7 . 75 W en een spectrale breedte van 400,93 mHz bereikt, met een pulsbreedte zo smal als 18,9 ns en een standaardafwijking van puls-timing Jitter gereduceerd tot 2.285 ns.
