镱钠共掺氟化钙锁模激光器产生190 fs光脉冲

葛文琦; 柴路; 胡明列; 王清月; 苏良碧; 李红军; 郑丽和; 徐军

doi:10.7498/aps.61.014213

摘要

在半导体激光器高功率抽运的镱、钠共掺氟化钙(Yb, Na:CaF2)激光器中, 通过对晶体的负热透镜效应的数值模拟,进行激光器腔型的调节和优化,使得该激光器在采用2%的耦合输出镜和吸收抽运功率为7.8 W的条件下,获得了脉冲宽度为190 fs、平均输出功率为503 mW、中心波长为1034 nm、重复频率为82.4 MHz的连续锁模脉冲序列. 如果计算晶体表面反射等其他形式的泄漏输出,激光器的总平均输出功率为905 mW.

关键词:

Abstract

In the paper, the demonstration of a high-power LD-pumped Yb, Na:CaF2 femtosecond laser is presented, which the cavity is optimized concerning the numerical simulation for the thermal lens effect. With a 2% output coupler, a continuous-wave mode-locked pulse train with a pulsewidth of 190 fs, the average output power of 503 mW, the center wavelength at 1034 nm and a repetition frequency of 82.4 MHz is obtained under the absorbed pump power of 7.8 W. If other forms of output are recorded, such as the reflection of the crystal surface, the total output power is 905 mW.

Keywords:

作者及机构信息

1.
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072;

2.
中国科学院上海硅酸盐研究所,透明与光功能无机材料重点实验室, 上海 200050

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101)、国家自然科学基金(批准号: 60978022, 60838004, 60938001, 60778036)、教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-07-0597)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20090032110050)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Precision Instruments and Optoelectronics Engineering, Key Laboratory of Opto-Electronic Information Technology of Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China;

2.
Key Laboratory of Transparent Opto-functional Inorganic Materials, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences (SICCAS), Shanghai 200050, China

Funds: Project supported by National Key Basic Research Special Foundation of China (Grant No. 2011CB808101), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60978022, 60838004, 60938001, 60778036), Program for New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education of China (Grant No. NCET-07-0597), and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20090032110050).

参考文献

[1]	Hönninger C, Paschotta R, Graf M, Morier-Genoud F, Zhang G, Moser M, Biswal S, Nees J, Braun A, Mourou G 1999 Appl. Phys. B 69 3
[2]	Wang P, Dawes J, Dekker P, Piper J 2000 Opt. Comm. 174 467
[3]	Brunner F, Spühler G, Ausder J A, Krainer L, Morier-Genoud F, Paschotta R, Lichtenstein N, Weiss S, Harder C, Lagatsky A 2000 Opt. Lett. 25 1119
[4]	Jacquemet M, Jacquemet C, Janel N, Druon F, Balembois F, Georges P, Petit J, Viana B, Vivien D, Ferrand B 2004 Appl. Phys. B 80 171
[5]	Kisel V, Troshin A, Shcherbitsky V, Kuleshov N, Matrosov V, Matrosova T, Kupchenko M, Brunner F, Paschotta R, Morier-Genoud F 2005 Opt. Lett. 30 1150
[6]	Xue Y, Wang C, Liu Q, Li Y, Chai L, Yan C, Zhao G, Su L, Xu X, Xu J 2006 IEEE J. Quantum Electronics 42 517
[7]	Yang Q H, Xu J, Su L B, Zhang H W 2006 Acta Phys. Sin. 55 2657 (in Chinese) [杨秋红,徐军,苏良碧,张红伟 2006 物理学报 55 2657]
[8]	Xue Y H, Wang Q Y, Chai L, Liu Q W, Zhao G J, Su L B, Xu X D, Xu J 2006 Acta Phys. Sin. 55 456 (in Chinese) [薛迎红,王清月,柴路,刘庆文,赵广军,苏良碧,徐晓东,徐军 2006 物理学报 55 456]
[9]	Wan Y, Han W J, Liu J H, Xia L H, Xavier M, Valentin P, Zhang H J, Wang J Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 278 (in Chinese) [万勇, 韩文娟,刘均海,夏临华, Xavier M, Valentin P, 张怀金,王继扬 2009 物理学报 58 278]
[10]	Siebold M, Bock S, Schramm U, Xu B, Doualan J, Camy P, Moncorg é R 2009 Appl. Phys. B 97 327
[11]	Coluccelli N, Galzerano G, Tonelli M, Laporta P, Svelto O 2008 Opt. Lett. 33 1141
[12]	Coluccelli N, Galzerano G, Bonelli L, DiLieto A, Tonelli M, Laporta P 2008 Opt. Express 16 2922
[13]	Petit V, Doualan J, Camy P, Ménard V, Moncorgé R 2004 Appl. Phys. B 78 681
[14]	Lucca A, Jacquemet M, Druon F, Balembois F, Georges P, Camy P, Doualan J, Moncorgé R 2004 Opt. Lett. 29 1879
[15]	Boudeile J, Didierjean J, Camy P, Doualan J, Benayad A, Ménard V, Moncorgé R, Druon F, Balembois F, Georges P 2008 Opt. Express 16 10098
[16]	Ricaud S, Papadopoulos D, Camy P, Doualan J, Moncorgé R, Courjaud A, Mottay E, Georges P, Druon F 2010 Opt. Lett. 35 3757
[17]	Friebel F, Druon F, Boudeile J, Papadopoulos D, Hanna M, Georges P, Camy P, Doualan J, Benayad A, Moncorgé R 2009 Opt. Lett. 34 1474
[18]	Siebold M, Hornung M, Bock S, Hein J, Kaluza M, Wemans J, Uecker R 2007 Appl. Phys. B 89 543
[19]	Siebold M, Hornung M, Boedefeld R, Podleska S, Klingebiel S, Wandt C, Krausz F, Karsch S, Uecker R, Jochmann A 2008 Opt. Lett. 33 2770
[20]	Su L, Xu J, Li H, Wen L, Yang W, Zhao Z, Si J, Dong Y, Zhou G 2005 J. Cryst. Growth 277 264
[21]	Su L, Xu J, Li H, Wen L, Zhu Y, Zhao Z, Dong Y, Zhou G, Si J 2005 Chem. Phys. Lett. 406 254
[22]	Chai L, Yan S, Xue Y H, Liu Q W, Wang Q Y, Su L B, Xu X D , Zhao G J, Xu J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3553 (in Chinese) [柴路,颜石,薛迎红,刘庆文,王清月,苏良碧,徐晓东,赵广军,徐军 2007 物理学报 56 3553]
[23]	Su L, Xu J, Xue Y, Wang C, Chai L, Xu X, Zhao G 2005 Opt. Express 13 5635
[24]	Chai L, GeWQ, Yan J, HuML,Wang Q Y, Su L B, Li H J, Zheng L H, Xu J 2009 Chin. J. Laser 36 1700 (in Chinese) [柴路, 葛文琦, 闫杰, 胡明列,王清月, 苏良碧, 李红军, 郑丽和, 徐军 2009 中国激光 36 1700]
[25]	Pugžlys A, Andriukaitis G, Baltuška A, Su L, Xu J, Li H, Li R, Lai W, Phua P, Marcinkevičius A, Fermann M E, Giniunas L, Danielius R, Ališauskas S 2009 Opt. Lett. 34 2075
[26]	Keller U, Weingarten K J, Kärtner F X, Kopf D, Braun B, Jung I D, Fluck R, Hönninger C, Matuschek N, Aus der Au J 1996 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron 2 435

施引文献

[1]	Hönninger C, Paschotta R, Graf M, Morier-Genoud F, Zhang G, Moser M, Biswal S, Nees J, Braun A, Mourou G 1999 Appl. Phys. B 69 3
[2]	Wang P, Dawes J, Dekker P, Piper J 2000 Opt. Comm. 174 467
[3]	Brunner F, Spühler G, Ausder J A, Krainer L, Morier-Genoud F, Paschotta R, Lichtenstein N, Weiss S, Harder C, Lagatsky A 2000 Opt. Lett. 25 1119
[4]	Jacquemet M, Jacquemet C, Janel N, Druon F, Balembois F, Georges P, Petit J, Viana B, Vivien D, Ferrand B 2004 Appl. Phys. B 80 171
[5]	Kisel V, Troshin A, Shcherbitsky V, Kuleshov N, Matrosov V, Matrosova T, Kupchenko M, Brunner F, Paschotta R, Morier-Genoud F 2005 Opt. Lett. 30 1150
[6]	Xue Y, Wang C, Liu Q, Li Y, Chai L, Yan C, Zhao G, Su L, Xu X, Xu J 2006 IEEE J. Quantum Electronics 42 517
[7]	Yang Q H, Xu J, Su L B, Zhang H W 2006 Acta Phys. Sin. 55 2657 (in Chinese) [杨秋红,徐军,苏良碧,张红伟 2006 物理学报 55 2657]
[8]	Xue Y H, Wang Q Y, Chai L, Liu Q W, Zhao G J, Su L B, Xu X D, Xu J 2006 Acta Phys. Sin. 55 456 (in Chinese) [薛迎红,王清月,柴路,刘庆文,赵广军,苏良碧,徐晓东,徐军 2006 物理学报 55 456]
[9]	Wan Y, Han W J, Liu J H, Xia L H, Xavier M, Valentin P, Zhang H J, Wang J Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 278 (in Chinese) [万勇, 韩文娟,刘均海,夏临华, Xavier M, Valentin P, 张怀金,王继扬 2009 物理学报 58 278]
[10]	Siebold M, Bock S, Schramm U, Xu B, Doualan J, Camy P, Moncorg é R 2009 Appl. Phys. B 97 327
[11]	Coluccelli N, Galzerano G, Tonelli M, Laporta P, Svelto O 2008 Opt. Lett. 33 1141
[12]	Coluccelli N, Galzerano G, Bonelli L, DiLieto A, Tonelli M, Laporta P 2008 Opt. Express 16 2922
[13]	Petit V, Doualan J, Camy P, Ménard V, Moncorgé R 2004 Appl. Phys. B 78 681
[14]	Lucca A, Jacquemet M, Druon F, Balembois F, Georges P, Camy P, Doualan J, Moncorgé R 2004 Opt. Lett. 29 1879
[15]	Boudeile J, Didierjean J, Camy P, Doualan J, Benayad A, Ménard V, Moncorgé R, Druon F, Balembois F, Georges P 2008 Opt. Express 16 10098
[16]	Ricaud S, Papadopoulos D, Camy P, Doualan J, Moncorgé R, Courjaud A, Mottay E, Georges P, Druon F 2010 Opt. Lett. 35 3757
[17]	Friebel F, Druon F, Boudeile J, Papadopoulos D, Hanna M, Georges P, Camy P, Doualan J, Benayad A, Moncorgé R 2009 Opt. Lett. 34 1474
[18]	Siebold M, Hornung M, Bock S, Hein J, Kaluza M, Wemans J, Uecker R 2007 Appl. Phys. B 89 543
[19]	Siebold M, Hornung M, Boedefeld R, Podleska S, Klingebiel S, Wandt C, Krausz F, Karsch S, Uecker R, Jochmann A 2008 Opt. Lett. 33 2770
[20]	Su L, Xu J, Li H, Wen L, Yang W, Zhao Z, Si J, Dong Y, Zhou G 2005 J. Cryst. Growth 277 264
[21]	Su L, Xu J, Li H, Wen L, Zhu Y, Zhao Z, Dong Y, Zhou G, Si J 2005 Chem. Phys. Lett. 406 254
[22]	Chai L, Yan S, Xue Y H, Liu Q W, Wang Q Y, Su L B, Xu X D , Zhao G J, Xu J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3553 (in Chinese) [柴路,颜石,薛迎红,刘庆文,王清月,苏良碧,徐晓东,赵广军,徐军 2007 物理学报 56 3553]
[23]	Su L, Xu J, Xue Y, Wang C, Chai L, Xu X, Zhao G 2005 Opt. Express 13 5635
[24]	Chai L, GeWQ, Yan J, HuML,Wang Q Y, Su L B, Li H J, Zheng L H, Xu J 2009 Chin. J. Laser 36 1700 (in Chinese) [柴路, 葛文琦, 闫杰, 胡明列,王清月, 苏良碧, 李红军, 郑丽和, 徐军 2009 中国激光 36 1700]
[25]	Pugžlys A, Andriukaitis G, Baltuška A, Su L, Xu J, Li H, Li R, Lai W, Phua P, Marcinkevičius A, Fermann M E, Giniunas L, Danielius R, Ališauskas S 2009 Opt. Lett. 34 2075
[26]	Keller U, Weingarten K J, Kärtner F X, Kopf D, Braun B, Jung I D, Fluck R, Hönninger C, Matuschek N, Aus der Au J 1996 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron 2 435

[1]	王景哲, 董福龙, 刘杰. 时间延迟双色飞秒激光中 H₂⁺的解离动力学研究. 物理学报, 2024, 73(24): . doi: 10.7498/aps.73.20241283
[2]	孙贵花, 张庆礼, 罗建乔, 王小飞, 谷长江. Pr, Yb, Ho:GdScO₃晶体生长及光谱性能. 物理学报, 2024, 73(5): 059801. doi: 10.7498/aps.73.20231362
[3]	郑悦, 张宇璇, 孙少华, 丁鹏基, 胡碧涛, 刘作业. 飞秒激光脉冲对N₂分子非绝热准直的调控. 物理学报, 2023, 72(6): 064203. doi: 10.7498/aps.72.20222112
[4]	孙贵花, 张庆礼, 罗建乔, 王小飞, 谷长江. Pr,Yb,Ho:GdScO₃晶体生长及光谱性能研究. 物理学报, 2023, 0(0): . doi: 10.7498/aps.72.20231362
[5]	焦悦, 陶海岩, 季博宇, 宋晓伟, 林景全. 用于飞秒激光纳米加工的TiO2粒子阵列诱导多种基底表面近场增强. 物理学报, 2017, 66(14): 144203. doi: 10.7498/aps.66.144203
[6]	黄文发, 李学春, 王江峰, 卢兴华, 张玉奇, 范薇, 林尊琪. 激光二极管抽运氦气冷却钕玻璃叠片激光放大器热致波前畸变和应力双折射的数值模拟和实验研究. 物理学报, 2015, 64(8): 087801. doi: 10.7498/aps.64.087801
[7]	高仁喜, 高胜英, 范光华, 刘杰, 王强, 赵海峰, 曲士良. 飞秒激光改性6H-碳化硅晶体表面光电导增益现象研究. 物理学报, 2014, 63(6): 067801. doi: 10.7498/aps.63.067801
[8]	汪超, 韦辉, 王江峰, 姜有恩, 范薇, 李学春. 激光二极管抽运的高重频高平均功率Nd:YAG激光器. 物理学报, 2014, 63(22): 224204. doi: 10.7498/aps.63.224204
[9]	王文亭, 张楠, 王明伟, 何远航, 杨建军, 朱晓农. 飞秒激光烧蚀固体靶的冲击压强. 物理学报, 2013, 62(17): 170601. doi: 10.7498/aps.62.170601
[10]	刘小亮, 孙少华, 曹瑜, 孙铭泽, 刘情操, 胡碧涛. 飞秒激光低压N2等离子体特性的实验研究. 物理学报, 2013, 62(4): 045201. doi: 10.7498/aps.62.045201
[11]	王珏, 涂成厚, 张双根, 吕福云. 基于飞秒激光写制波导的PPKTP晶体倍频实验研究. 物理学报, 2010, 59(1): 307-310. doi: 10.7498/aps.59.307
[12]	张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月. 自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器. 物理学报, 2009, 58(11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
[13]	王晓雷, 张楠, 赵友博, 李智磊, 翟宏琛, 朱晓农. 飞秒激光激发空气电离的阈值研究. 物理学报, 2008, 57(1): 354-357. doi: 10.7498/aps.57.354
[14]	刘博文, 胡明列, 宋有建, 柴路, 王清月. 亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6921-6925. doi: 10.7498/aps.57.6921
[15]	余本海, 戴能利, 王英, 李玉华, 季玲玲, 郑启光, 陆培祥. 飞秒激光烧蚀LiNbO3晶体的形貌特征与机理研究. 物理学报, 2007, 56(10): 5821-5826. doi: 10.7498/aps.56.5821
[16]	李成斌, 贾天卿, 孙海轶, 李晓溪, 徐世珍, 冯东海, 王晓峰, 葛晓春, 徐至展. 飞秒激光对氟化镁烧蚀机理研究. 物理学报, 2006, 55(1): 217-220. doi: 10.7498/aps.55.217
[17]	薄勇, 耿爱丛, 毕勇, 孙志培, 杨晓东, 李瑞宁, 崔大复, 许祖彦. 高平均功率调Q准连续Nd:YAG激光器. 物理学报, 2006, 55(3): 1171-1175. doi: 10.7498/aps.55.1171
[18]	薛迎红, 王清月, 柴路, 刘庆文, 赵广军, 苏良碧, 徐晓东, 徐军. LD抽运Yb:GSO实现1090 nm低阈值激光运转. 物理学报, 2006, 55(1): 456-459. doi: 10.7498/aps.55.456
[19]	吕铁铮, 王韬, 钱列加, 鲁欣, 魏志义, 张杰. 飞秒激光在BBO晶体中倍频效率的数值计算. 物理学报, 2002, 51(6): 1268-1271. doi: 10.7498/aps.51.1268
[20]	李瑞宁, 来引娟, 马小涛. 激光二极管抽运Nd∶YVO4和KTP倍频产生单频绿光激发器. 物理学报, 2002, 51(8): 1736-1738. doi: 10.7498/aps.51.1736

计量

文章访问数: 6447
PDF下载量: 461
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板