端面抽运固体激光器中Nd∶YAG和Nd∶YVO_4晶体组合应用技术研究

采用Nd∶YAG与Nd∶YVO4晶体组合应用的方案,将具有优良导热和光电性能的Nd∶YAG晶体作为抽运光的前端吸收晶体,其后端放置具有较宽吸收谱的Nd∶YVO4晶体,用来吸收由于谱宽不匹配而没有被Nd∶YAG晶体吸收的抽运光能量成分。两种晶体在波长1064nm处的发射谱相互重叠,其吸收的抽运光能量可以转化成共同波长的振荡激光,提高了抽运光的利用效率。这种组合应用的方式还可以有效抑制振荡光功率随抽运源工作温度变化而产生的波动。实验证明,采用这种激光晶体的组合应用方案,相对于单一Nd∶YAG晶体方案,激光器的光光转换效率可提升22.9%,输出功率对温度的敏感度由7%降到1%以内。     

基于Nd∶YVO_4/Nd∶GdVO_4组合晶体的双波长激光器实验研究

设计了基于Nd∶YVO_4/Nd∶GdVO_4组合晶体的双波长激光器,研究了双波长激光器的热效应以及双波长信号的频率差调谐特性.实验中固定抽运功率,调节组合晶体的温控温度从5℃上升到40℃,测得双波长信号的频率差从351.11GHz下降到316.14GHz,频率差与温控温度呈负线性关系,斜率为-0.95GHz/℃.对于实验结果,从掺钕晶体发射谱的温度漂移特性角度进行了分析,发现激光波长漂移由晶体发射谱随温度的漂移引起,双波长信号的频率差变化则由不同晶体的温度漂移速率不同引起;分析结果与双波长激光器频率差实验结果符合较好.     

小时间抖动、高重复频率Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微型激光器

报道了一种小时间抖动、高重复频率Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微型激光器。该激光器以808nm单管激光二极管作为抽运源,基于切割方向为[001]的Cr~(4+):YAG晶体在一定入射光功率密度下的极化取向特性,采用偏振抽运的方式,使抽运光偏振方向与晶轴方向平行,将Nd:YAG晶体吸收后剩余的抽运光全部用于漂白Cr~(4+):YAG晶体该晶轴方向的电偶极子。结果表明,采用偏振抽运的方式,通过优化切割方向为[001]的Cr~(4+):YAG晶体取向,可以有效减小Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微型激光器输出脉冲时间抖动。     

Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器的功率均衡实验研究

实验研究了Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器在不同抽运功率条件下,通过调节热沉温度达到功率均衡时的输出特性.实验结果表明:对于Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器,当提高抽运功率,需要重新降低热沉温度达到功率均衡输出,降温幅度与抽运功率增加之比为11.23℃/W.与此同时,随着抽运功率和热沉温度的变化,双波长激光器的中心波长会出现小幅度的漂移,左峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.056 nm/W,右峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.054 nm/W.实验还发现功率均衡条件下激光器的输出总功率随抽运功率的增加而增加,拟合斜效率为8.7%,当抽运功率为5.58 W时,输出最大总功率达到115.7 mW.     

Nd:LuYAG混晶1123 nm被动调Q激光器

文章报道了一个二极管激光抽运的1123 nm被动调Q激光器. 激光晶体为混晶Nd:LuYAG, 饱和吸收体选为Cr⁴⁺:YAG晶体. 在连续运转情况下, 最高输出功率为2.77 W, 对应的光-光转换效率为29.53%. 调Q运转时, 在9.38 W吸收抽运功率下, 最高输出功率为0.94 W. 脉冲宽度整体在105 ns左右. 在最高吸收抽运功率下, 1123 nm激光的输出重复频率为9.40 kHz, 对应的单脉冲能量可达100 μJ, 高于目前报道的单晶Nd:YAG 1123 nm单脉冲能量, 证明其在能量存储方面较单晶Nd:YAG更具优势. 另外, 据我们所知, 这是关于混晶Nd:LuYAG 1123 nm输出的首次报道.     

大功率激光二极管抽运Nd∶YVO4激光器的特性研究

通过对Nd∶YVO4晶体吸收特性的研究, 对激光输出功率、斜效率与抽运功率的关系进行了理论分析, 发现Nd∶YVO4激光器在大功率激光二极管抽运的条件下, 激光斜效率随抽运功率的增加而减小, 实验表明, 理论结果与实验符合得较好. 选用Nd3+掺杂的原子数分数为0.5%、通光长度为5 mm的Nd∶YVO4晶体, 在抽运功率为5 W左右时, 输出功率为3 W左右时, 获得了71.5%的激光斜效率.     

宽温范围LD端泵Nd···YAG激光器泵浦源光谱理论优化

为实现二极管泵浦激光器在宽温度环境下免温控稳定工作,分析了激光器泵浦源发射光谱对激光系统稳定性的影响。综合考虑了泵浦过程中的能量利用率,提出了激光器免温控泵浦源光谱优化设计方案。所提方案可有效降低泵浦源波长漂移对激光器系统吸收率和热焦距的影响,实现激光器宽温度范围内免温控工作。在-40～60℃工作温区内,计算了不同吸收长度和掺杂浓度(原子数分数)的Nd···YAG激光器系统泵浦源的最优发射光谱。从理论角度而言,与一般无温控单波长激光二极管(LD)泵浦源相比,利用所提优化方案获得的泵浦源,可以将激光器系统的工作稳定性明显提高,将系统的泵浦光吸收率波动和晶体热焦距波动分别降低到13%和16%以内。对吸收长度为30 mm,掺杂浓度为0.8%的Nd···YAG激光器系统,设计了一种双波长LD泵浦源(中心波长为803.7 nm@10℃和809.2 nm@10℃,对应比重为68.4%和31.6%)。模拟结果表明,在-40～60℃温度范围内,晶体对该泵浦光的吸收率可保持在90.7%以上,泵浦光吸收稳定性和晶体热焦距稳定性分别为91.4%和85.4%。     

160W端面抽运正支混合腔板条激光器的研究

研究了LD端面抽运Nd:YVO_4板条晶体正支混合腔Innoslab结构的激光器.利用Innoslab激光器的功率升级简单的优点,采用尺寸为22 mm×10 mm×1 mm的大块Nd:YVO_4晶体,最终在抽运功率为462 W时,获得最大功率为160 W的连续激光输出,功率波动为2.6%,光-光转换效率和斜效率分别为41.5%和47.7%.在输出功率为145 W时,测得光束质量在稳腔和非稳腔方向上分别为2.21和1.37.     

被动调Q自拉曼Nd:GdVO4激光器

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd:GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究.实验中采用Nd:GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4 :YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4 :YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能.测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系.当Cr4 :YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%.通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼Nd:GdYO4激光器.获得的理论结果与实验结果大致相符.     

660nm单一波长Nd∶YAG陶瓷激光器

针对陶瓷晶体1319nm的谱线设计了适合的谐振腔腔镜膜系参量,采用激光二极管列阵侧向抽运掺杂1.1at%、Φ3×50mm的Nd∶YAG陶瓷,利用色散棱镜及KTP晶体Ⅱ类匹配腔内倍频,研制了一台660nm单一波长输出的高重频Nd∶YAG陶瓷红光激光器.根据陶瓷晶体的热透镜焦距设计了谐振腔的各个参量,在重复频率为1000Hz、单脉冲抽运能量约144mJ时,获得了3.9mJ的660nm脉冲激光输出,总的光-光转换效率为2.71%.为进一步研究大功率、高效率的陶瓷红光激光器奠定了基础.     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体连续输出板条激光器研究

报道了利用激光二极管列阵端面抽运Nd∶YVO₄混合腔板条激光器连续波输出的实验结果,获得近衍射极限的60 W连续激光输出. 实验证明两种晶体输出功率相当,低掺杂浓度的Nd∶YVO₄晶体更有利于得到近衍射极限的高功率输出,但同时对冷却水温度的变化也较敏感. 关键词： 激光二极管端面抽运 板条激光器 混合腔     

波长锁定878.9nm激光二极管抽运内腔式YVO_4/BaWO_4连续波拉曼激光器

采用波长锁定878.9 nm激光二极管共振抽运复合Nd:YV04激光晶体,改善热效应的同时提高抽运吸收率,分别以YVO_4和BaWO_4晶体作为拉曼介质,实验和理论研究了晶体性能、谐振腔结构和稳定性对内腔分体式连续波拉曼激光器性能的影响.结果表明:由于内腔分体式拉曼激光器腔长较长,谐振腔稳定性对激光器性能影响较大,选择高增益的拉曼晶体,不仅可获得高拉曼转换效率,还能一定程度上减轻热效应.而平凹腔结构中输出镜的曲率半径越小,拉曼晶体中基频光的功率密度越大,腔的动态稳定区越宽,获得的拉曼激光输出功率更高.最终以30 mm的BaWO_4晶体作为拉曼介质,在抽运功率25.1 W时,获得了3.02 W的连续拉曼激光输出,光-光转换效率达到12%.     

28.2 W波长锁定878.6 nm激光二极管共振抽运双晶体1064 nm激光器

报道了一种由波长锁定878.6 nm半导体激光器共振抽运两块不同掺杂浓度Nd:YVO4晶体串接的1064nm激光器,并与使用单块的低掺杂浓度晶体和高掺杂浓度晶体情况进行比较,实验表明利用波长锁定878.6nm半导体激光器共振抽运双晶体串接的方式,有利于降低晶体的热效应,提高光光转换效率.当抽运功率为40 W时,获得了28.2 W的1064 nm激光输出,光光转换率为70.5%,斜率效率为70.6%,相对吸收光的光光转换率76%,斜率效率为76.4%,同时该激光器在10?C—40?C的温度变化范围内具有极好的温度稳定性.     

LDA抽运Nd∶YAG/KTP腔内和频589nm连续波激光器

报道了一种激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG双波长和频黄光激光器.黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生.以KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配,在12 W的808 nm抽运功率下,获得了最高功率为430 mW连续波基横模的589 nm黄激光输出,光光转换效率为3.6%,光束质量因子M2<1.2.实验结果表明采用激光二极管阵列抽运Nd∶YAG/KTP腔内和频技术是获得黄激光的高效方法,并可以应用到其它激光增益介质的两条谱线进行腔内和频,获得更多不同颜色的单谱线激光输出.     

LDA抽运Nd:YAG/KTP腔内和频589 nm连续波激光器

报道了一种激光二极管阵列（LDA）抽运Nd:YAG双波长和频黄光激光器黄激光是由Nd:YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生以KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配,在12 W的808 nm抽运功率下,获得了最高功率为430 mW连续波基横模的589 nm黄激光输出,光光转换效率为3.6%,光束质量因子M2<1.2实验结果表明采用激光二极管阵列抽运Nd:YAG/KTP腔内和频技术是获得黄激光的高效方法,并可以应用到其它激光增益介质的两条谱线进行腔内和频,获得更多不同颜色的单谱线激光输出     

激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体连续输出板条激光器研究

报道了利用激光二极管列阵端面抽运Nd:YVO4混合腔板条激光器连续波输出的实验结果,获得近衍射极限的60 W连续激光输出.实验证明两种晶体输出功率相当,低掺杂浓度的Nd:YVO4晶体更有利于得到近衍射极限的高功率输出,但同时对冷却水温度的变化也较敏感.     

角抽运Nd:YAG复合板条946 nm连续运转激光器

报道了一种适合中小功率输出的全固态激光器的角抽运方法, 抽运光从板条激光器中板条晶体的角部入射, 可获得较高的抽运效率和较好的抽运均匀性.采用单角抽运方式, 首次进行了角抽运Nd:YAG复合板条946 nm连续运转激光器的实验研究. 激光腔采用紧凑型平凹直腔结构, 腔长仅为20 mm. 当注入抽运功率为50 W时, 946 nm激光连续输出功率最高达5.29 W, 光光转换效率为10.6%, 斜效率为12%. 整台激光器结构紧凑, 调谐简单, 成本低, 具有广阔的应用前景. 关键词： 角抽运 Nd:YAG晶体 连续波 946 nm激光     

被动调Q自拉曼Nd∶GdVO4激光器

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究。实验中采用Nd∶GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4 ∶YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4 ∶YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4 ∶YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%。通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼Nd∶GdVO4激光器。获得的理论结果与实验结果大致相符。     

660 nm单一波长Nd:YAG陶瓷激光器

 针对陶瓷晶体1319 nm的谱线设计了适合的谐振腔腔镜膜系参量,采用激光二极管列阵侧向抽运掺杂1.1at%、Φ3×50 mm的Nd:YAG陶瓷,利用色散棱镜及KTP晶体Ⅱ类匹配腔内倍频,研制了一台660 nm单一波长输出的高重频Nd:YAG陶瓷红光激光器.根据陶瓷晶体的热透镜焦距设计了谐振腔的各个参量,在重复频率为1000 Hz、单脉冲抽运能量约144 mJ时,获得了3.9 mJ的660 nm脉冲激光输出,总的光-光转换效率为2.71%.为进一步研究大功率、高效率的陶瓷红光激光器奠定了基础.     

Nd:YSAG单晶的光谱和激光性能

用提拉法生长了(1.5 at.%)Nd~(3+):Y_3Sc_2Al_3O_(12)(YSAG)激光晶体,摇摆曲线表明晶体结晶质量优良.测量了该晶体的吸收和发光光谱,表明其适合成熟的808 nm激光二极管(LD)抽运,其~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁最强发射波长为1059 nm,发射截面为1.03×10~(-19)cm~2,同时其激光上能级寿命为253μs,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相近的效率,但其激光上能级寿命比Nd:YAG长约20μs.以LD抽运2 mm×2 mm×6 mm Nd:YSAG激光棒,激光阈值为0.85 W,最高输出功率为1.1 W,激光斜效率为21.1%,光-光转化效率为18.3%.综合表明Nd:YSAG单晶作为激光性能优良的全固态激光材料,更适合全固态调Q激光输出.