摘要：本文对不同冷却温度下的Yb:YAG晶体板条激光模块高功率运转时的温度场、应力场及对应的热畸变进行了仿真分析研究。结果显示,随着冷却温度从300 K降低至77K,板条的温度梯度热应力与应变都明显降低。当冷却温度为77 K时,最大主应力为4.14 MPa,仅为常温时的15.6%,最大主应变为3.82×10^(-5),仅为常温时的6%。为了分析Yb:YAG晶体板条激光模块不同冷却温度下输出激光的光束质量,以确定其最佳运转温度,我们采用光线追迹的方法,对单程通过板条的1030 nm探测光进行仿真。可以看到,当冷却温度为77 K时,远场光斑能量更为集中,且探测光光程差的PV值为0.7941μm,仅为300 K时的59.6%。模拟结果表明低温运转有利于Yb:YAG晶体板条激光模块产生高功率高光束质量激光输出,这为高功率高光束质量Yb:YAG晶体板条激光的设计工作奠定了基础。

摘要：提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO_(4)板条晶体掺杂区域的纵横比,结合腔模的最佳设计,限制腔内的高阶模式振荡,获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO_(4)板条晶体,采用电光调Q技术,研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下,获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑,获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出,对应的x和y方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。

摘要：报道了一种结构紧凑、高效率、高功率的2μm棒状Tm∶YAG激光器。通过优化设计三向激光二极管(LD)侧面泵浦激光模块,提高了晶体棒内泵浦光的功率密度。激光谐振腔采用平平腔结构,包含单个激光模块,几何腔长为88 mm,整台激光器结构简单、紧凑且体积小。激光模块通过一个水冷机进行冷却,在冷却温度为12℃条件下,获得了最高功率为119 W、波长为2.02μm的激光输出,光-光转换效率为19.6%,斜率效率达32.7%。该激光器可在最大输出功率下连续稳定运转2 h,功率波动小于1%,晶体端面及光学元件表面不结霜。实验测得x和y方向的光束质量因子分别为21.01和21.68。这种紧凑、可靠、高效的百瓦级2μm激光器对于医疗和科学研究等应用具有重要意义。

摘要：高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升,特别是高于50 kHz时,单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子,调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功率放大器(MOPA)方案,直接振荡获得兼具高功率、高重复频率及高光束质量的纳秒脉冲激光还比较困难。通过对激光动力学过程的仿真模拟,定量分析了高重复频率调Q过程中脉冲强度稳定性与泵浦速率的关系,并利用负透镜使振荡器工作在具有较大基模体积的热近非稳区,实现了Nd:YAG声光调Q激光振荡器在高重复频率、高功率、高光束质量三方面的均衡设计。首次利用侧泵模块实现了100 kHz高功率高光束质量纳秒脉冲激光的直接振荡产生,脉冲强度的离散系数仅为0.041,激光输出功率超过142 W,脉冲宽度为165 ns,光束质量因子M^(2)为1.5。

摘要：设计并合成了掺杂不同Nd3+离子浓度的氟化镧纳米颗粒,并用油酸进行了表面修饰,使得这类纳米颗粒可分散于常见的有机溶剂中形成透明、均一、稳定的溶液。对纳米颗粒的结构、晶相以及发光性能进行了表征。固体和溶液材料在1 060 nm都有强的发射峰,说明纳米晶格可有效地保护Nd3+离子免受外界环境对发光的猝灭影响。纳米颗粒有机溶液的吸收损耗和散射损耗测试结果表明,其总损耗系数能够满足激光介质材料的损耗要求,为该材料的实用化打下了基础。

摘要：针对可用于微弱红外图像探测的光学参量变频与增强技术,进行了仿真与实验探索.针对高增益光参量放大器(OPA)过程中的参量荧光背景噪声,提出了基于外接圆模型的空间滤波技术,通过仿真优化设计,利用空域、频域滤波与像传递系统相结合的方法,将参量荧光背景的抑制比例超过70%,其增强后的成像质量较之前有明显改善,峰值信噪比提升22%.基于10 Hz,355 nm的大能量皮秒紫外抽运激光,实现了红外波段到可见光波段的参量频率上转换,得到了超过1.3×108(82 d B)的光学图像增益.实验结果表明,采用高增益OPA作为光学预放大级之后,常规非制冷电荷耦合器件可实现微弱红外成像的有效探测,灵敏度可达每像素7.4个光子.该方案有望用于单光子级高灵敏红外成像场合.

摘要：全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略,用三价锑离子部分取代CsCdCl_(3)中的二价镉离子,促进自陷激子的产生,使CsCdCl_(3)∶Sb^(3+)产生了明亮的宽带绿色发光,中心波长为530 nm。机理研究结果表明,CsCdCl_(3)∶Sb^(3+)中相邻SbCl_(6)八面体被孤立,形成了低维电子构型,促进了Sb^(3+)局域化,实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外,尽管CsCdCl_(3)和RbCdCl_(3)均属于ACdCl_(3)(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl_(3)属于正交晶系,空间群为Pnma;CsCdCl_(3)属于六方晶系,空间群为P63/mmc。CsCdCl_(3)的结构对称性大于RbCdCl_(3),其晶体结构偏离立方相的扭曲程度比RbCdCl_(3)小,导致CsCdCl_(3)∶Sb^(3+)比RbCdCl_(3)∶Sb^(3+)有较小的斯托克斯位移,并造成发射光谱的蓝移。本工作不仅为异价阳离子取代设计新的发光材料提供了方法,而且为通过晶体结构对称调控金属卤化物的发光性能提供了思路。

摘要：紫外非线性光学晶体对全固态激光器的发展起着举足轻重的作用,对性能优秀的紫外非线性光学晶体的探索是光电功能材料领域的研究热点。如何在种类繁多的晶体材料中高效地搜索并获得结构优化的紫外非线性光学晶体,是当前该领域研究的关键问题。对非线性光学材料构效关系研究的发展历史进行了回顾,重点介绍了阴离子基团理论以及第一性原理方法在新型紫外非线性光学材料探索中的重要应用。材料计算模拟方法不仅能够较准确地预测紫外非线性光学晶体的关键光学参数,并可以定量和直观地分析其与晶体结构特征之间的内在关系。通过将理论模拟与结构搜索、化学合成、粉末倍频效应测试、单晶生长等实验手段紧密结合,建立了快速高效的非线性光学材料分子设计专家系统。具体的科研数据及成果显示,发展和完善这一基于分子工程学基础的专家系统,将能加快非线性光学晶体的研究步伐,提升其自主创新水平。

摘要：非线性光学晶体是一类重要的光电信息功能材料,是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础。激光技术的发展与非线性光学晶体的发展密切相关。为加速探索新型优秀非线性光学晶体的步伐,近六十年来旨在阐明其结构-性能关系的理论方法不断发展。本文围绕非线性光学晶体理论方法发展方面的几个重要阶段,回顾并总结了陈创天教授研究思想的科学价值。

摘要：基于磁二色效应的光发射电子显微镜磁成像技术是研究薄膜磁畴结构的一种重要研究手段,具有空间分辨率高、可实时成像以及对表面信息敏感等优点.以全固态深紫外激光(波长为177.3 nm;能量为7.0 eV)为激发光源的光发射电子显微技术相比于传统的光发射电子显微镜磁成像技术(以同步辐射光源或汞灯为激发源),摆脱了大型同步辐射光源的限制;同时又解决了当前阈激发研究中由于激发光源能量低难以实现光电子直接激发的技术难题,在实验室条件下实现了高分辨磁成像.本文首先对最新搭建的深紫外激光-光发射电子显微镜系统做了简单介绍.然后结合超高真空分子束外延薄膜沉积技术,成功实现了L10-FePt垂直磁各向异性薄膜的磁畴观测,其空间分辨率高达43.2 nm,与利用X射线作为激发源的光发射电子显微镜磁成像技术处于同一量级,为后续开展高分辨磁成像提供了便利.最后,重点介绍了在该磁成像技术方面取得的一些最新研究成果:通过引入Cr的纳米"台阶",成功设计出FePt的(001)与(111)双取向外延薄膜;并在"台阶"区域使用线偏振态深紫外激光观测到了磁线二色衬度,其强度为圆二色衬度的4.6倍.上述研究结果表明:深紫外激光-光发射电子显微镜磁成像技术在磁性薄膜/多层膜体系磁畴观测方面具备了出色的分辨能力,通过超高真空系统与分子束外延薄膜制备系统相连接,可以实现高质量单晶外延薄膜制备、超高真空原位传输和高分辨磁畴成像三位一体的功能,为未来磁性薄膜材料的研究提供了重要手段.