高功率掺镱全固态飞秒激光器

于晨; 田文龙; 朱江峰; 魏志义; 徐晓东

doi:10.3788/IRLA201948.1105001

高功率掺镱全固态飞秒激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.1105001

1.
西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安 710071;
2.
中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190;
3.
江苏师范大学物理与电子工程学院,江苏徐州 221116

基金项目:

科技部国家重点研发计划（2017YFB0405202）;国家自然科学基金（11774277）;脉冲功率激光技术国家重点实验室开放基金（SKL2017KF 04）

详细信息

作者简介:
于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com

中图分类号: TN216

High power Yb-doped all-solid-state femtosecond lasers

1.
School of Physics and Optoelectronic Engineering,Xidian University,Xi'an 710071,China;
2.
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics,Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;
3.
School of Physics and Electronic Engineering,Jiangsu Normal University,Xuzhou 221116,China

摘要: 开展了激光二极管泵浦的高功率掺镱全固态飞秒激光器的研究。利用Yb：LYSO晶体实现了高功率高效率的半导体可饱和吸收镜锁模飞秒振荡器，分别在1 035、1 042 nm实现了3 W的稳定锁模运转，相应的脉冲宽度分别为351、287 fs，斜效率分别为88.2%和89.7%；通过将增益介质与克尔介质分开，利用大功率多模LD直接泵浦Yb：CYA晶体实现了高功率的克尔透镜锁模飞秒振荡器，脉冲宽度70 fs，平均输出功率2.52 W，重复频率50 MHz，获得了50 nJ的单脉冲能量且峰值功率达到0.71 MW。表明上述掺镱晶体在高功率二极管泵浦全固态激光器领域中具有非常优异的性能。
- 掺镱飞秒固体激光器 /
- 激光二极管 /
- 高平均功率 /
- 亚百飞秒脉冲
Abstract: Laser diode pumped high-power Yb-doped all-solid-state femtosecond lasers were developed. Firstly, a high-power and high-efficiency Yb:LYSO femtosecond oscillator was realized by passively mode-locking technique using semiconductor saturable absorber mirror. Stable mode-locking operations at 1 035 nm and 1 042 nm with both as high as 3 W average output power were achieved, respectively. The corresponding pulse width was 351 fs and 287 fs, the slope efficiency is 88.2% and 89.7% respectively. Secondly, stable 70 fs pulses with the average power of 2.52 W were directly generated from a high power multimode diode-pumped Yb:CYA laser with Kerr-lens mode-locking technology. By separating the gain medium and Kerr medium, the single pulse energy and the peak power was up to 50 nJ and 0.71 MW, respectively. It is shown that the above erbium-doped crystals have excellent performance in the field of high-power diode-pumped all-solid-state lasers.
- Yb femtosecond solid-state laser /
- laser diode /
- high average power /
- sub-100 femtosecond pulses

[1]	Brunner F, Sdmeyer T, Innerhofer E, et al. 240 fs pulses with 22 W average power from a mode-locked thin-disk Yb:KY(WO4)2 laser[J]. Optics Letters, 2002, 27(13):1162-1164.
[2]	Brons J, Pervak V, Fedulova E, et al. Energy scaling of Kerr-lens mode-locked thin-disk oscillators[J]. Optics Letters, 2014, 39(22):6442-6445.
[3]	Krnkel C, Saraceno C J, Baer C R E, et al. Continuous-wave and modelocked Yb:YCOB thin disk laser:first demonstration and future prospects[J]. Optics Express, 2010, 18(18):19201-19208.
[4]	Baer C R E, Krnkel C, Saraceno C J, et al. Efficient femtosecond Yb:Lu2O3 thin disk laser with an average power of 141 W[C]//6th International Conference on Laser Assisted Net Shape Engineering (LANE 2010). Friedrich-Alexander-Universitt Erlangen-Nrnberg, 2010.
[5]	Saraceno C J, Heckl O H, Baer C R E, et al. Sub-100 femtosecond pulses from a SESAM modelocked thin disk laser[J]. Applied Physics B, 2012, 106(3):559-562.
[6]	Xu J, Wentsch K S, Zheng L, et al. Passively mode-locked Yb3+:Sc2SiO5 thin-disk laser[J]. Optics Letters, 2012, 37(22):4750-4752.
[7]	Machinet G, Sevillano P, Guichard F, et al. High-brightness fiber laser-pumped 68 fs-2.3 W Kerr-lens mode-locked Yb:CaF2 oscillator[J]. Optics Letters, 2013, 38(20):4008-4010.
[8]	Svillano P, Georges P, Druon F, et al. 32 fs Kerr-lens mode-locked Yb:CaGdAlO4 oscillator optically pumped by a bright fiber laser[J]. Optics Letters, 2014, 39(20):6001-6004.
[9]	Zhao H, Major A. Powerful 67 fs Kerr-lens mode-locked prismless Yb:KGW oscillator.[J]. Optics Express, 2013, 21(26):31846-31851.
[10]	Tian W, Peng Y, Zhang Z, et al. Diode-pumped power scalable Kerr-lens mode-locked Yb:CYA laser[J]. Photonics Research, 2018, 6(2):127.
[11]	Tian W, Zhu J, Peng Y, et al. High power sub 100 fs Kerr-lens mode-locked Yb:YSO laser pumped by single-mode fiber laser.[J]. Optics Express, 2018, 26(5):5962.
[12]	Li W, Xu S, Pan H, et al. Efficient tunable diode-pumped Yb:LYSO laser[J]. Optics Express, 2006, 14(15):6681-6686.
[13]	Liu J, Yang J M, Wang W W, et al. Passive picosecond and femtosecond mode-locking laser action of Yb3+:LuYSiO5[J]. Laser Physics, 2011, 21(4):659-662.
[14]	Yang Q, Wang Y G, Liu D H, et al. Dual-wavelength mode-locked Yb:LuYSiO5 laser with a double-walled carbon nanotube saturable absorber[J]. Laser Physics Letters, 2012, 9(2):135-140.
[15]	Tian W, Wang Z, Wei L, et al. Diode-pumped Kerr-lens mode-locked Yb:LYSO laser with 61fs pulse duration.[J]. Optics Express, 2014, 22(16):19040.
[16]	Tan W D. Femtosecond and continuous-wave laser performance of a diode-pumped Yb3+:CaYAlO4 laser[J]. Optics Letters, 2011, 36(2):259-261.
[17]	Pirzio F, Cafiso S D, Kemnitzer M, et al. Sub-50 fs widely tunable Yb:CaYAlO4 laser pumped by 400 mW single-mode fiber-coupled laser diode[J]. Optics Express, 2015, 23(8):9790-9795.
[18]	Zhu J, Xu J, Wang J, et al. Generation of 33 fs pulses directly from a Kerr-lens mode-locked Yb:CaYAlO4 laser[J]. Photonics Research, 2015, 3(6):1-2.
[19]	Ma J, Huang H, Ning K, et al. Generation of 30 fs pulses from a diode-pumped graphene mode-locked Yb:CaYAlO4 laser[J]. Optics Letters, 2015, 41(5):890-893.

[1]	李昕阳, 李隆, 任嘉欣, 贺政隆, 石镨, 宁江浩, 张春玲. 激光二极管端泵Yb:YAG晶体的温度场及应力场 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230683-1-20230683-8. doi: 10.3788/IRLA20230683
[2]	任嘉欣, 李隆, 李昕阳, 杨恒鑫, 纪玉潇, 张春玲. 激光二极管端泵方形Tm:YAG复合晶体的热效应 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230717-1-20230717-10. doi: 10.3788/IRLA20230717
[3]	柏汉泽, 钟艺峰, 任炽明, 黄俊杰, 田劲东, 熊德平, 孙敬华. 高次谐波锁模飞秒掺镱光纤激光器的噪声情况 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210779-1-20210779-7. doi: 10.3788/IRLA20210779
[4]	刘梦霖, 赵坤, 闫炜, 王丽莎, 刘民哲, 王勇, 孙松松. 1 015~1 046 nm可调谐飞秒掺镱光纤激光器 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210444-1-20210444-5. doi: 10.3788/IRLA20210444
[5]	曲研, 宁超宇, 邹淑珍, 于海娟, 陈雪纯, 许爽, 左杰希, 韩世飞, 李心瑶, 林学春. 纳秒脉冲掺镱全光纤激光器研究进展 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20220055-1-20220055-14. doi: 10.3788/IRLA20220055
[6]	贾甜甜, 董海亮, 贾志刚, 张爱琴, 梁建, 许并社. n波导层铟组分对GaN基绿光激光二极管光电性能的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20200489-1-20200489-10. doi: 10.3788/IRLA20200489
[7]	李隆, 张秋娟, 张春玲, 杨毅然. 脉冲激光二极管巴条侧面泵浦Nd:YAG陶瓷瞬态热效应研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20200495-1-20200495-7. doi: 10.3788/IRLA20200495
[8]	姚猛, 叶继飞, 李兰, 高贺岩. 皮秒激光辐照硅基PIN光电二极管的瞬态响应信号分析 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20210305-1-20210305-6. doi: 10.3788/IRLA20210305
[9]	李昕奇, 曲大鹏, 陈晴, 刘天虹, 郑权. 蓝光二极管双端抽运Pr:YLF晶体320 nm紫外激光器（特邀） . 红外与激光工程, 2020, 49(12): 20201070-1-20201070-5. doi: 10.3788/IRLA20201070
[10]	王辉华, 林龙信, 叶辛. 高功率板条激光技术现状与发展趋势 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190456-1-20190456-8. doi: 10.3788/IRLA20190456
[11]	孙敬华, 孙克雄, 林志芳, 孙继芬, 晋路, 徐永钊. 高功率高重复频率飞秒掺镱光纤激光频率梳的研究(特邀) . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 103001-0103001(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0103001
[12]	田遥岭, 何月, 黄昆, 蒋均, 缪丽. 高功率110 GHz平衡式肖特基二极管频率倍频器 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 919002-0919002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919002
[13]	辛光泽, 陈东启, 蔡毅, 白廷柱, 王岭雪. 提高半导体激光二极管功率密度的光束整形方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805010-0805010(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0805010
[14]	师宇斌, 张检民, 张震, 林新伟, 程德艳, 窦鹏程. 基于等效电路参数提取的硅光电二极管激光损伤机理分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 106002-0106002(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0106002
[15]	丘文夫, 林中晞, 苏辉. 单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1220003-1220003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1220003
[16]	喻佳澜, 刘萌, 李相越, 汪徐德, 罗爱平, 徐文成, 罗智超. 基于微纳光纤脉冲压缩器的皮秒脉冲掺镱光纤激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 803005-0803005(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0803005
[17]	高志红, 张文喜, 孔新新, 冯其波. 宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
[18]	蒙裴贝, 史文宗, 颜凡江, 李旭. 谐振腔失谐对二极管泵浦Nd：YAG激光器性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 605001-0605001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0605001
[19]	庄令平, 张雄军, 张君, 郑建刚, 龙蛟, 田晓琳, 郑奎兴, 朱启华. 薄膜电极重频电光开关的热管理 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 921001-0921001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0921001
[20]	纪亚飞, 罗达新, 赵柏秦. 带驱动级的环氧封装脉冲激光二极管 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 178-182.

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高功率掺镱全固态飞秒激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.1105001

作者简介:
于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com

High power Yb-doped all-solid-state femtosecond lasers

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高功率掺镱全固态飞秒激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.1105001

1. 西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安 710071;

2. 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190;

3. 江苏师范大学物理与电子工程学院,江苏徐州 221116

作者简介:
于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com

English Abstract

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作者简介: 于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com

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出版历程

高功率掺镱全固态飞秒激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.1105001

1. 西安电子科技大学 物理与光电工程学院,陕西 西安 710071; 2. 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190; 3. 江苏师范大学 物理与电子工程学院,江苏 徐州 221116

作者简介: 于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com

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作者简介:
于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com

1. 西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安 710071;

2. 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190;

3. 江苏师范大学物理与电子工程学院,江苏徐州 221116

作者简介:
于晨(1994-),男,硕士生,主要从事全固态激光技术方面的研究。Email:532635799@qq.com