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脉冲激光新波长输出研究组(708组)

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有效期至: 长期有效
最后更新: 2022-04-07
 
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研究方向:

1 拉曼激光

以固体激光及其高次谐波为泵浦光,以不同拉曼介质,不同斯托克斯光阶数组合实现了,从紫外到远红外各波段激光输出。最高光子转化效率超过80%,最高脉冲能量可达数百豪焦,最高重复频率200Hz。主要拉曼激光参数列表。

拉曼激光波长(nm) 脉冲能量 峰值功率
416/477 100 mJ 12 MW
574/630/633/683 300 mJ 33 MW
771/780/853/954 100 mJ 11 MW
1248 200 mJ 22 MW
1543/1560 300 mJ 33 MW
1907 400 mJ 44 MW
2147 100 mJ 12 MW
2805/2920 50 mJ 13 MW
4298/4434 20 mJ 10 MW



多光谱拉曼激光光斑照片

2 脉冲固体激光

研制了多波段、多运转模式的固体激光器。输出波长包括近红外和中红外波段,运转模式包括连续、准连续和调Q运转。1064nm激光可以以准连续和调Q模式输出,输出功率大于100W,光束质量M2<2。中红外波段主要研究1.9微米和2.1微米激光的线宽压窄技术,波长精确调控技术和脉冲调制技术等,为后续的非线性频率变换提供泵浦光源。


1.9微米连续激光器照片

  
2.1微米调Q激光器照片 

3 碱金属类激光

● 方向1:碱金属太赫兹辐射及探测研究

针对太赫兹通信、太赫兹雷达等应用领域,面向国际前沿课题。实验研究太赫兹波段(1~10THz)碱金属能级跃迁机理,包括太赫兹受激电子拉曼散射(SERS)、受激超拉曼散射(SHRS)等,利用太赫兹参与的四波混频(FWM)过程来表征太赫兹特性,优化太赫兹转化效率。兼顾碱金属太赫兹探测研究,实现太赫兹频段向蓝光/紫外光波段转换,完成高灵敏探测。

● 方向2:碱金属蓝光激光研究

主要面向水下目标探测、水下激光通信等应用领域。一方面利用传统的四波混频方式产生蓝光准直光,通过对机理的深入发掘提高转化效率;另一方面,开展碱金属能级在缓冲气体碰撞作用下的弛豫动力学机理研究,实现对目标能级之间的加速弛豫和调控,开发出具备可放大性的碱金属蓝光激光器。

● 方向3:光泵浦亚稳态惰性气体激光研究

主要面向高功率激光应用领域。OPRGL利用电激励产生亚稳态惰性气体原子作为增益介质,可实现近红外激光输出,因惰性气体化学性质稳定,具备发展成为高功率激光的巨大潜力,通过对OPRGL运转机制的深入研究,提高转化效率和激光功率。此外,开发新体制的预电离、以及双波长泵浦等前沿技术,来拓展OPRGL的应用领域。

4 相干反斯托克斯拉曼(CARS)光谱研究

CARS光谱具有(1)光谱分辨率高;(2)信号强度大(比自发拉曼强105~6);(3)信号光方向性好(具有激光特性);(4)无荧光干扰;(5)速度快(可实现单脉冲测量)等优点。经常用于微量、痕量拉曼活性介质浓度的在线测量。

 

 


 

 

单脉冲测量的化学激光中基态和激发态氧分子二氧化碳的CARS信号图(左图),三种分子浓度随着时间变化的CARS信号强度图(右图)

5 随机激光

随机激光是一种无镜激光源,其反馈由随机散射介质提供。不同的反馈强度与方式能够得到不同的随机激光模式,即相干与非相干,两者在光谱上有不同的表现形式。低的制造成本和特殊的光学性质(例如宽发散角和低空间相干性)使得其在很多领域都有应用前景。此外,丰富的光子相互作用现象使其成为光子学研究的重要载体。

本课题组利用天然仿生结构实现了多个体系的随机激光输出,并通过对体系的优化和设计实现了输出波长的调谐以及相干与非相干随机激光的转化。此外,还将随机激光作为成像光源探究其成像效果。图中分别展示了利用氦氖激光(左图)、非相干(中图)和相干随机激光(右图)作为光源的成像效果。

相干随机激光模式                  非相干随机激光模式

  
氦氖激光(左图)、非相干(中图)和相干随机激光(右图)作为光源的成像效果

 

 

 
 

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