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人眼安全1.57μm激光研究:环形腔KTP OPO的种子注入优化
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更新于2024-08-27
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"种子注入环形腔人眼安全KTP参变振荡器的研究" 这篇研究主要探讨了如何利用电光调Q的Nd:YAG激光器来驱动非临界相位匹配的环形腔KTP光学参变振荡器(OPO),从而产生在人眼安全波段的高能量1.57 μm激光输出。KTP(磷酸氧钛钾)是一种常见的非线性光学晶体,常用于频率转换过程。环形腔设计在激光振荡器中具有优势,因为它们可以提供更稳定的光束质量和较低的阈值。 在实验中,研究人员发现通过减小谐振腔的长度和注入种子源激光,能够显著降低OPO的阈值并提升输出能量。具体来说,当Nd:YAG激光器的抽运能量从88 mJ增加到167.7 mJ时,随着种子源功率从0 mW增加到6 mW,输出能量从8.8 mJ增加到46 mJ,这意味着峰值功率达到了7.44 MW。这种优化的种子注入策略对于提高激光系统的效率和性能至关重要。 种子注入是指在激光振荡器内部引入一个低强度的激光信号,用以引导和稳定增益介质的受激辐射过程,从而降低阈值并改善输出特性。在本研究中,种子激光的作用是初始化OPO的工作状态,使得振荡器能够在更低的能量下开始工作,并且增加输出的能量。 此外,人眼安全是激光应用中的一个重要考虑因素。1.57 μm波长的激光处于红外区域,对人眼的伤害相对较小,因此这样的激光系统在医学、遥感、通信等领域有着广泛的应用前景。研究人员通过这种方式成功地实现了高能量激光输出,同时确保了操作的安全性。 该研究展示了如何通过精细调控激光器的参数,特别是采用种子注入技术,来优化环形腔KTP OPO的性能,产生人眼安全的高能1.57 μm激光。这不仅有助于提高激光器的效率,还为实际应用提供了更加安全可靠的光源解决方案。
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书书书
第
32
卷
第
6
期
光
学
学
报
Vol.32
,
No.6
2012
年
6
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犑狌狀犲
,
2012
种子注入环形腔人眼安全
犓犜犘
参变振荡器的研究
龙启强
1
钟
凯
2
洪光烈
1
1
中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电系统技术实验室,上海
200083
2
天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所,天津
( )
300072
摘要
利用电光调
犙
的
Nd∶YAG
激 光 器 抽 运 非 临 界 相 位 匹 配 (
θ
=90°
,
φ
=0°
)环 形 腔
KTP
光 学 参 变 振 荡 器
(
OPO
),实现了高能量人眼安全波段的
1.57
μ
m
激光输出。理 论与实 验结 果表 明,减 小 谐振 腔长 度 和注 入种 子 源
激光可以有效降低阈值,提高输出能量。当
Nd∶YAG
激光器 抽运 能量为
88mJ
时,注 入 种子 源功 率 由
0 mW
增 加
到
6mW
,输出能量由
8.8mJ
增加到
14mJ
。当抽运能量为
167.7mJ
,注入种子源功 率达 到
6mW
时,最 大输 出能
量达到
46mJ
,峰值功率
7.44 MW
。
关键词
激光器;人眼安全激光;光参变振荡器;磷酸氧钛钾;环形腔;种子注入
中图分类号
TN248.1
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛201232.0614003
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1
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90°
,
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=
0°
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140.3560
;
190.4410
;
140.3070
;
190.4970
收稿日期:
20111213
;收到修改稿日期:
20120117
作者简介:龙启强(
1986
—),男,硕士研究生,主要从事激光探测方面的研究。
Email
:
p
assuid
@
g
mail.com
导师简介:洪光烈(
1966
—),男,副研究员,硕士生导师,主要从事激光遥感技术方面的研究。
Email
:
g
lhon
g
@
mail.sit
p
.ac.cn
通信联系人。
Email
:
zhon
g
kai
@
t
j
u.edu.cn
1
引
言
波长在
1.5
~
1.6
μ
m
的 激 光 位 于 对 人 眼 最 安
全的波 段
[
1
]
,且处于
1.5
~
1.8
μ
m
大 气 透 过 窗 口,
大气透射率高,同时对云、烟雾穿透 力 强,可 应 用于
激光测距、遥 感 探 测 和 目 标 识 别
[
2
~
5
]
等 领 域。 光 学
参变振荡器(
OPO
)是一种获取人眼安全激光的可靠
方法,采 用 非 临 界 相 位 匹 配 方 式 抽 运 磷 酸 氧 钛 钾
(
KTP
)、砷酸氧钛钾(
KTA
)等晶体可以非常方便地获
得该波段的 激光。
20
世纪
90
年代美国
Marshall
采
用非临界相位匹配
KTP
参变振荡器获得高效率的近
红外激光输出
[
6
,
7
]
。
1994
年,
Rines
等
[
8
]
利 用
1.1J
,
10HzNd∶YAG
激光器抽运
KTP
单谐振
OPO
,获得
450mJ1571nm
的 脉 冲 激 光 输 出。
2008
年,德 国
Amediek
等
[
3
,
4
]
利用单频激光器作为抽运源抽运环形
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