Continuous-wave Laser Properties of Er∶Lu₂O₃ Crystal Grown by EFG Method Enhanced Publication

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mm的凹面镜，在960~990 nm波段有抗反射涂层，在2 700~2 900 nm有高反射率涂层。输出镜（OM）分别采用了在2 650~2 950 nm透过率为1%、3%、5%且对960~990 nm高透的平面镜。为了减少空气中水分子对激光的吸收损耗，晶体和两个腔镜紧密放置，受限于镜架结构，整个腔长约为13 mm。整个系统由瀚宇公司最大功率为60 W的VLSM-980-B多模泵浦源泵浦，泵浦光输出采用光纤耦合方式，耦合光纤的直径为105 μm。L1和L2为准直聚焦耦合系统，泵浦光通过L1准直，由L2聚焦耦合进Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "晶体。L1和L2均采用在650~1 050 nm波段有抗反射涂层的K9平凸透镜。为了准确测量激光的功率，在输出镜后放置一个45°的二向色镜（DM）将激光和未被吸收的泵浦光分离。DM在950~1 000 nm波段有抗反涂层，在2 650~2 950 nm波段有高反涂层。" } ] }, { "name": "fig", "data": { "id": "F2", "caption": [ { "lang": "zh", "label": [ { "name": "text", "data": "图2" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "实验装置图" } ] }, { "lang": "en", "label": [ { "name": "text", "data": "Fig.2" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "Experimental setup" } ] } ], "subcaption": [], "note": [], "graphics": [ { "print": 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"（b）所示，在透过率为5%、耦合比为35∶100的条件下，获得了最高的激光斜效率，为23.1%。" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图3", "type": "fig", "rid": "F3", "data": [ { "name": "text", "data": "图3" } ] } }, { "name": "text", "data": "（a）中，在耦合比为35∶175、透射率为3%、斜效率为18.9%、吸收泵浦功率为29.8 W的条件下，获得了5.24 W的激光输出，此时晶体损伤，计算热损伤阈值为1.38×10" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "4" } ] }, { "name": "text", "data": " W/cm" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "，优于日本生长的Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "陶瓷" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "13", "type": "bibr", "rid": "R13", "data": [ { "name": "text", "data": "13" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。为保护晶体，后续实验均在低泵浦功率下完成。" } ] }, { "name": "fig", 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"71.44342041", "height": "109.45639038", "fontsize": "" } ] } }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "在透射率为5%、耦合比为35∶100的条件下分别测量了光谱、激光光束质量及功率稳定性。使用Thorlabs公司的OSA207C傅里叶变换光谱分析仪测得了Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "激光器在不同输出功率下的光谱。如" }, { "name": "xref", "data": { "text": "图4", "type": "fig", "rid": "F4", "data": [ { "name": "text", "data": "图4" } ] } }, { "name": "text", "data": "所示，激光光谱的半高宽均在0.5~1.3 nm附近变化。当输出功率低于0.58 W，可以观察到激光光谱仅出现在2 720~2 740 nm区域；随着输出功率从0.58 W增加到1.13 W时，激光在~2 845 nm出现并逐渐占主导地位，同时激光在2 740 nm附近变弱并逐渐消失。可以看出，激光的发射波长随泵浦功率增加而发生了红移。这一现象产生的主要原因为：Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "激光晶体下能级寿命较长，在激光运转过程中下能级残余粒子对2 720~2 740 nm波段的激光存在激发态吸收作用" }, { 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"text", "data": " direction. （b）" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "y" } ] }, { "name": "text", "data": " direction." } ] } ], "subcaption": [], "note": [], "graphics": [ { "print": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41032516&type=", "small": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41032519&type=", "big": "http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=41032518&type=", "width": "68.43666077", "height": "111.63687134", "fontsize": "" } ] } }, { "name": "fig", "data": { "id": "F6", "caption": [ { "lang": "zh", "label": [ { "name": "text", "data": "图6" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "不同输出功率水平的功率稳定性" } ] }, { "lang": "en", "label": [ { "name": "text", "data": "Fig.6" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "The power stability at different output power levels" } ] } ], "subcaption": [], "note": [], "graphics": [ { "print": 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"data": "晶体在1 400~3 300 nm波段的荧光发射光谱。在泵浦光直径为525 μm、输出镜透射率为3%的条件下，Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "晶体在2.85 μm产生了5.24 W连续激光输出功率，斜效率为18.9%，对应吸收的泵浦光功率为29.8 W。通过改变泵浦光斑直径以及更换透射率不同的输出镜，激光斜效率进一步提高到23.1%，光束质量因子" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "M" } ] }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "优于2.17，功率RMS稳定性优于1.4%。本文首次采用国内自主生长的Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "（6.54%（at.））激光晶体，获得超5 W的3 μm连续激光输出。同时，本实验室使用德国热交换法制备的Er∶Lu" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { "name": "text", "data": "O" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "3" } ] }, { "name": "text", "data": "（7%（at.））激光晶体，在相同条件下获得了8 W以上输出功率，对比发现，国产激光晶体的发光性能相较国际水平仍存在较大差距。从激光晶体制备方面，应着力提高激光晶体制备质量，降低激光晶体散射截面，提高晶体损伤阈值；在激光器研发方面，应着力于设计使用散热性能更好的铜块，引入更加精准控温的TEC（Thermo electric cooler）提高晶体热场均匀性。本文报道的研究工作对于实现高功率、高效率中红外激光器具有重要意义。" } ] } ] } ], "footnote": [], "reflist": { "title": [ { "name": "text", "data": "参考文献" } ], "data": [ { "id": "R1", "label": "1", "citation": [ { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "ROTHMAN L S" }, { "name": "text", "data": "， " }, { "name": "text", "data": "RINSLAND C P" }, { "name": "text", "data": "， " }, { "name": "text", "data": "GOLDMAN A" }, { "name": "text", "data": "， " }, { "name": "text", "data": "et al" }, { "name": "text", "data": ". " }, { "name": "text", "data": "The HITRAN molecular spectroscopic database and HAWKS（HITRAN atmospheric workstation）： 1996 edition" }, { "name": "text", "data": " ［J］. " }, { "name": "text", "data": "J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer" }, { "name": "text", "data": "， " }, { "name": "text", "data": "1998" }, { "name": "text", "data": "， " }, { "name": "text", "data": "60" }, { "name": "text", "data": "（" }, { "name": "text", "data": "5" }, { "name": "text", "data": "）： " }, { "name": "text", "data": "665" }, { "name": "text", "data": "-" }, { "name": "text", "data": "710" }, { "name": "text", "data": ". 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