高效的全固态双波长耦合腔调谐Cr:LiSAF激光器
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摘要
近年来,太赫兹(THz)源因其在国土安全、通信、高精度光谱学和医学成像等领域具有广泛的应用前景而成为研究热点。将两束连续激光导入光混合器,如低温生长的GaAs,可以产生连续差频太赫兹波。在光学差频太赫兹波产生中,两个波长的激光用一个激光器产生比使用两个激光器产生有一些优势。比如,一个激光器产生的两束激光共轴输出,具有优异的空间模式匹配,也具有相同的偏振态,可以降低准直、聚焦、偏振态调节的难度。目前,在固体、光纤、半导体、燃料激光器中均已实现双波长振荡,其中双波长掺Cr~(3+)固体激光器极有特色。首先,掺Cr~(3+)的晶体材料在近红外波段有超过300 nm的增益带宽,两束激光的波长差在理论上可超过100 nm,这种情况难以在双波长半导体激光器或光纤激光器中实现。其次,相比Ti宝石激光器,掺Cr~(3+)的固体激光器不仅具有相近的调谐范围,可以实现半导体激光器泵浦,而且也具有更低的泵浦阈值。最后,掺Cr~(3+)的晶体有各向异性的辐射截面,无需偏振控制即可实现线偏振输出。之前报道的双波长Cr:LiCAF和Cr:LiSAF激光器的光光效率均低于10%,而掺Cr~(3+)的固体激光器具有实现高效率输出的潜力。为了实现高效的调谐双波长Cr:LiSAF激光输出,本研究采用了V型主谐振腔和耦合腔光栅反馈结构。一个波长受主腔振荡控制而稳定在862 nm,另一个波长受耦合腔光栅的调谐,可以从840 nm调谐至882 nm。两个波长的线宽均小于0.2 nm,具有良好的空间模式匹配和光束质量。在735 mW的泵浦功率下,双波长振荡输出的功率达192 mW,光光效率达26.1%。
引文