發(fā)布時(shí)間：2021-12-10 02:49

　　自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,以校正大氣擾動(dòng)造成的波前畸變,使望遠(yuǎn)鏡達(dá)到近衍射極限分辨率,實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的清晰成像。激光鈉導(dǎo)引星作為自適應(yīng)光學(xué)校正的信標(biāo)源,是自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的核心技術(shù)之一。介紹了589nm光抽運(yùn)垂直外腔面發(fā)射半導(dǎo)體鈉導(dǎo)引星激光器和摻Dy³⁺晶體作為增益介質(zhì)直接發(fā)射589nm激光的固體激光器的最新研究進(jìn)展。這些方案因其具有體積小、效率高、可靠性高、成本低、易維護(hù)等優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是新一代鈉導(dǎo)引星激光器有潛力的發(fā)展方向。 

【文章來源】：激光技術(shù). 2020,44(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

OP-VECSEL裝置示意圖

半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高、質(zhì)量輕、易集成、波長(zhǎng)范圍廣、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)[16],因而,自20世紀(jì)70年代初實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以來,半導(dǎo)體激光器成為了光電子技術(shù)領(lǐng)域的重要器件。但半導(dǎo)體激光器也存在一些不足:邊發(fā)射型半導(dǎo)體激光器可提供較大發(fā)射功率,但其輸出光斑為橢圓形,光斑的縱橫比最差時(shí)可達(dá)100∶1,快軸發(fā)散角約50°～60°,慢軸發(fā)散角約8°～10°,在一些應(yīng)用中須附加光束整形系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代,垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器(vertical cavity semiconductor emitting laser,VCSEL)的出現(xiàn)引起了人們極大的興趣,與傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器不同,其激光出射方向垂直于襯底表面[17],可獲得圓形光斑,閾值低、容易實(shí)現(xiàn)2維陣列等優(yōu)點(diǎn),在光通信、光互連、光存儲(chǔ)、醫(yī)療激光顯示和科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。雖然VCSEL具有理想的圓形光束,但在單橫模下工作很難達(dá)到大功率。因此,為克服上述缺點(diǎn),進(jìn)一步提高半導(dǎo)體激光器的性能一直是激光研究領(lǐng)域重要的課題之一。1997年,KUZETSOV[18]首次提出了光抽運(yùn)垂直外腔面發(fā)射激光器的想法,它綜合了高光束質(zhì)量的VCSEL和高功率激光二極管抽運(yùn)的固體激光器的優(yōu)勢(shì),可同時(shí)獲得高功率和高光束質(zhì)量的激光輸出,覆蓋從可見光到近紅外波段的廣闊波段,并且由于其外腔的存在,還可方便地實(shí)現(xiàn)高效率的激光腔內(nèi)頻率轉(zhuǎn)換,是一種新型實(shí)用的半導(dǎo)體激光光源。尤其是腔內(nèi)倍頻的OP-VECSEL技術(shù),近幾年發(fā)展迅速,成為新型鈉信標(biāo)激光器件研究領(lǐng)域的和熱點(diǎn),其典型的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖2所示。包括1178nm增益芯片、 抽運(yùn)源、高反鏡、耦合輸出鏡、倍頻晶體(LBO等非線性晶體)以及用以選波長(zhǎng)和壓窄線寬的法布里-珀羅(F-P)標(biāo)準(zhǔn)具和雙折射濾波片。為了方便進(jìn)行比較,表1中提供了該方法目前的研究情況,報(bào)告了激光系統(tǒng)中相應(yīng)的研究結(jié)果。表1 589nm VECSEL的發(fā)展情況 年份 作者 研究結(jié)果 參考文獻(xiàn) 2003 GERSTER 抽運(yùn)光功率:P805nm=2.1W輸出功率:P589nm=15mWCW, TEM00模式 [19] 2007 MOLONEY 輸出功率:P1178nm=7W轉(zhuǎn)換效率:η=31%光束質(zhì)量:M2=1.43 [20] 2008 FAN 基頻光光譜:λ=1147nm～1197nm輸出光光譜:λ= 575nm～595nm輸出功率:P585nm-589nm=2.5W光光轉(zhuǎn)換效率:η=15% [21] 2008 FALLAHI 基頻光光譜:λ=1147nm～1197nm輸出光光譜:λ=575nm～595nm輸出功率:P1175nm=8.6W(M2≈1.5)P585nm & 589nm=5W [22] 2009 KANEDA 輸出功率:P589nm=2W譜線寬度:<5MHz [23] 2010 LEINONEN 輸出功率:P589nm=1.7W譜線寬度:20MHz [24] 輸出功率:P589nm=2.1W譜線寬度:43MHz [25] 2012 HESSENIUS 輸出功率:P589nm=4W轉(zhuǎn)換效率: η=16%譜線寬度:10MHz [26] 2012 LEINONEN 輸出功率:P589nm=1.7W譜線寬度:20MHz [27] 2012 BERGER 輸出功率:P589nm=22W轉(zhuǎn)換效率: η=24%光束質(zhì)量:M2≈1.01 [28] 2013 ALFORD 基頻光功率:P1178nm=11W輸出功率:P589nm=3W譜線寬度:50MHzTEM00 模式 [29] 2014 KANTOLA 輸出功率:P588nm=20W輸出功率:P589nm=10W光束質(zhì)量:M2<1.01輸出功率:P589nm=81mW(570ns)輸出功率:P589nm=149mW(1080ns) [30]

由于Dy3+離子特殊的電子結(jié)構(gòu),Dy3+的4f電子層受到其外面5s2和5p6電子層的屏蔽,其受外界電磁場(chǎng)或配位場(chǎng)的影響較小,因而化合物中的Dy3+與自由狀態(tài)的Dy3+的吸收光譜相似,均為線狀光譜。圖3所示是Dy3+離子的能級(jí)示意圖。包括一組能級(jí)6HJ(J=15/2到5/2)和6FJ(J=11/2到1/2),波數(shù)范圍延續(xù)到14000cm-1;而后是波數(shù)寬度達(dá)21000cm-1的能隙,能隙上方是緊密排布的另一組能級(jí),包括4F,4I,4G,4M,4K,4D等能級(jí),一直延續(xù)到紫外光區(qū)域,其最下方為亞穩(wěn)態(tài)的4F9/2。二組能級(jí)之間的寬帶隙使得能級(jí)4F9/2不能夠發(fā)生多聲子弛豫,當(dāng)Dy3+的濃度較低時(shí),其熒光壽命達(dá)到其輻射壽命,為毫秒級(jí)別。能級(jí)4F9/2可以發(fā)射不同波長(zhǎng)的光,主要包括黃色光(向6H13/2躍遷)、藍(lán)色光(向6H15/2躍遷)和紅色光(向6H11/2躍遷)。2.2 摻Dy3+晶體的研究現(xiàn)狀

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]可調(diào)諧垂直腔面發(fā)射激光器[J]. 李保志,鄒永剛.  激光技術(shù). 2018(04)
[2]光泵浦垂直外腔面發(fā)射激光器特性及研究進(jìn)展[J]. 華玲玲,楊陽.  材料導(dǎo)報(bào). 2013(11)
[3]Mixed heavy metal effect on emission properties of Er3+-doped borosilicate glasses[J]. 楊建虎,戴世勛,溫磊,戴能利,胡麗麗,姜中宏.  Chinese Optics Letters. 2003(05)



本文編號(hào)：3531769