Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的理论模拟

为了使CTH∶YAG激光器的设计得到更好的优化,从晶体光谱吸收特性、离子间能量转移过程及准三能级运转方式对CTH∶YAG激光器的工作特性进行了理论分析;依据速率方程理论建立了CTH∶YAG激光器运转的理论模型.模拟能量输出与试验结果较好的吻合,验证了此理论模型描述CTH∶YAG激光器运转规律的合理性.模拟结果表明:CTH∶YAG激光器的激光脉冲输出与泵浦有较长的时间延迟且伴随较强的驰豫振荡,冷却温度对激光输出产生较大的影响.     

LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器,激光器厚度为1?mm,在用波长785?nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060?mW,单纵模激光最大输出功率为31?mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH∶YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为14?GHz/℃. 关键词： 激光光学 CTH∶YAG微片激光器 LD抽运 单纵模运转     

LD抽运Cr,Tm,Ho:YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho:YAG微片激光器,激光器厚度为1mm,在用波长785nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060mW,单纵模激光最大输出功率为31mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH:YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为1.4GHz/℃.     

扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器

为了产生频差可调谐1 064nm双频激光输出,设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质,以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应,使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡,从而获得正交线偏振1 064nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理,实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明:双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出,其频差大小可随激光腔长的改变而调谐,频差调谐范围可达1个纵模间隔,实验观察到的频差调谐范围为0.3GHz~3GHz.     

Yb∶YAG薄片激光介质的温度效应

研究了Yb∶YAG薄片激光器中影响激光介质温度的几个因素。理论和实验均表明减薄Yb∶YAG片并增加抽运光被YAG片吸收的次数 ,是降低激光介质温度、提高激光器输出功率和效率的有效途径。用 0 .35mm厚的Yb∶YAG薄片获得 15 .9W的 1.0 3μm激光输出 ,斜率效率超过 40 %。     

LD泵浦Cr∶YAG被动调Q 556nm黄光激光器

通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜，成功实现了LD泵浦Nd∶YAG 1.111 μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q556 nm全固态黄光激光器，在注入泵浦功率为1.6 W时，得到平均功率51 mW，脉冲宽度48 ns,重复频率8.9 kHz,峰值功率高达119 W的脉冲黄光输出.     

医用高功率CTH∶YAG脉冲激光器

为了提高Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的输出功率对CTH∶YAG准三能级能量转移特性进行了分析,优化了谐振腔的腔长及腔镜的曲率半径,采用了高漫反射陶瓷聚光腔.结果表明,有效抽运光谱带的反射率高达95%,在冷却水温为19 ℃,抽运能量为159 J时,获得最大单脉冲输出能量5.11 J,斜率效率5.6%.     

高功率Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的实验研究

在医学应用上,Cr,Tm,Ho∶YAG激光器需要在大功率、高重频下工作。合理的设计对提高Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的输出功率是很重要的。通过对Cr,Tm,Ho∶YAG输出特性进行理论分析和实验验证可知,腔长、全反射镜曲率半径、输出镜透过率、水温等因素对Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的输出功率均有影响。提出了优化设计Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的方法。在镀银腔情况下,当重频为10Hz时,激光阈值为45J,斜效率为1.1%;当输入能量为121J时,输出的平均功率为9.7W。在陶瓷聚光腔情况下,当重频为10Hz时,激光阈值为40J,斜效率为2.7%;当输入能量为100J时,输出的平均功率为16.2W。     

医用高功率CTH:YAG脉冲激光器的研究

为了提高Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的输出功率对CTH∶YAG准三能级能量转移特性进行了分析,优化了谐振腔的腔长及腔镜的曲率半径,采用了高漫反射陶瓷聚光腔.结果表明,有效抽运光谱带的反射率高达95％,在冷却水温为19 ℃,抽运能量为159 J时,获得最大单脉冲输出能量5.11 J,斜率效率5.6%.     

Tm:YAG激光器的波长可调谐理论和实验研究

Tm:YAG晶体以其优越的特性在产生2μm激光方面得到广泛应用。基于Tm:YAG激光器准三能级系统,建立了激光二极管(LD)侧面抽运Tm:YAG激光器抽运阈值的理论模型,并对不同振荡模式下的抽运阈值进行数值模拟。结果表明,通过改变输出耦合率可以实现Tm:YAG激光器输出波长在2.02μm和2.07μm波长的调控。在输出镜耦合率小于8.07%时,具有较大发射截面的2.02μm振荡模式被具有较小重吸收损耗的2.07μm振荡模式所抑制,从而实现高功率全固态LD侧面抽运2.07μm波长的Tm:YAG激光器。并搭建了侧面抽运Tm:YAG激光器系统进行实验验证。结果表明,实验结果和理论预测完全一致。     

激光二极管端面抽运的棒状Yb：YAG激光器

分析了影响激光二极管抽运Yb：YAG激光器调Q效率的参量，推导了激光二极管端面脉冲抽运Yb：YAG晶体的速率方程，解出了双程抽运情况下的净抽运量子产率。利用数值计算方法，模拟了净抽运量子产率与晶体长度，抽运光脉冲宽度等关系，得出晶体长度的优化可以提高Yb：YAG激光器输出效率。计算了词Q Yb：YAG激光器的最大增益、最大储能，分析了放大自发辐射对于Yb：YAG能量存储的影响。同时给出了激光二极管端面抽运调Q Yb：YAG优化设计方法。这些分析和计算为实际器件的研制提供参考。     

Cr^4＋：YAG被动调Q激光器输出特性的解析分析

在考虑Cr^4＋：YAG晶体激发态吸收的情况下，给出了Cr^4＋：YAG被动调Q的Nd：YAG激光器的速率方程组，从该速率方程组出发推导出了Nd：YAG被动调Q激光器的输出能量、脉冲宽度和效率的解析解，并分析了各参量之间的相互耦合关系。结果表明，在考虑了Cr^4＋：YAG晶体激发态吸收的情况下，理论上能够正确地反应出Cr^4＋：YAG晶体的吸收特性，对设计和优化Cr^4＋：YAG被动调Q激光器有一定的指导意义。     

Experimental Study on Flashlamp Pumped Nd3+∶KGd(WO4)2 Laser

The lasing properties of Nd∶KGW crystal in free-running mode with different transmission of the output couplers are reported.The best results have been obtained with the output coupler of 24% transmission.The slope efficiency is 1.0% and the extrapolated energy threshold is 0.54 J.A comparative experiment of Nd∶KGW and Nd∶YAG laser crystals has been cavried out under identical experimental conditions in both free-running and Q-switched modes.The much higher efficiency and the lower threshold for Nd∶KGW (Nd: 2.2 at.-%) compared to Nd∶YAG (Nd: 1.1 at.-%) at 1.064 μm are demonstrated in both operation mode.     

端面抽运Nd∶YAG陶瓷1.83 μm激光

报道了基于Nd∶YAG透明陶瓷4F3/2-4I15/2跃迁实现1.83 m激光输出的研究。采用简单紧凑的平凹腔结构,结合对腔镜镀膜参数的设计,控制其他能级跃迁谱线对应波长激光的透射损耗来抑制较强能级跃迁对应的激光振荡。在入射抽运功率14.6 W的808 nm波长半导体激光端面抽运Nd∶YAG透明陶瓷,获得了0.65 W的1.83 m激光输出,斜率效率5.8%。可见Nd∶YAG透明陶瓷可望成为获得1.8 m波段激光直接输出的激光介质。     

885nmLD高重频侧泵Nd：YAG全固态激光器输出特性研究

对不同反射率和注入电流下885nmLD高重频侧面泵浦Nd：YAG全固态激光器的输出特性进行了实验研究，实验表明1064nm激光脉冲输出能量随注入电流的增加而增大，泵浦频率越高，脉冲输出能量增长越慢。以脉冲侧面泵浦Nd：YAG，在重复频率为60Hz、80Hz，注入电流为130A时，得到了输出透镜的最佳反射率都为73％，输出脉冲能量分别为62.1mJ，47.9mJ，光-光效率分别为13.29%、10.29%。     

全固态腔内倍频被动调Q绿光激光器的理论研究

将倍频过程视为一种随基波光子数变化而变化的非线性腔内损耗,对被动调Q四能级速率方程进行修正,总结出了被动调Q绿光激光器的四能级非线性速率方程.通过数值求解,对连续LD泵浦Nd:GdVO4 /Cr4+:YAG/KTP和Nd:YAG/ Cr4+:YAG/LBO腔内倍频被动调Q绿光激光器的输出特性进行了数值模拟.通过与实验数...     

LD端面泵浦Cr~4∶YAG被动调Q激光器输出特性研究

对激光二极管端面泵浦Cr4+∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器输出特性进行了实验研究.实验研究发现,激光器输出功率及脉冲重复频率随谐振腔长度增大而增大.为解释这一实验现象,测量了泵浦光斑在激光晶体内尺寸,同时计算了激光晶体及Cr4+∶YAG晶体内的基模激光光斑半径随谐振腔长度变化.分析结果表明:激光晶体内泵浦光斑尺寸远小于激光晶体内基模光斑半径,腔模间交叠效率较低;当腔长增加时,激光晶体内的基模激光光斑减小,腔模间交叠效率增加,从而导致输出功率及脉冲重复频率随腔长增加而增加;另外,Cr4+∶YAG晶体内光斑半径也随谐振腔长度减小,引起Cr4+∶YAG晶体漂白时间缩短,导致脉冲重复频率随腔长增加而增加.     

抽运能量对受激布里渊散射光限幅特性的影响

采用布里渊噪声起源模型,数值模拟了受激布里渊散射介质CCl4对波长1064nm的Nd：YAG纳秒激光脉冲的传输特性及光限幅特性。入射抽运脉冲能量较低时,非线性介质对纳秒激光脉冲呈光学透明。入射抽运脉冲能量高于受激布里渊散射产生阈值后,透射脉冲峰值受限,脉宽压缩,能量趋于饱和,说明该光学系统同时具有光功率限幅和能量限幅的光限幅特性。利用理论模型模拟了如下光限幅参量：透射脉冲峰值功率、透射能量、能量透射率、脉宽压缩率依赖抽运光能量的变化关系。相应的理论模拟计算结果由实验进行验证,实验结果与理论模拟相符合。     

双波长Yb∶YAG连续激光理论及实验研究

报道了Yb∶YAG双波长激光振荡阈值的理论结果,实验获得了连续双波长激光输出.实验中,采用紧凑的平凹腔结构、940nm光纤耦合LD端面泵浦方式,Yb∶YAG晶体作为激光晶体,采用10%、15%和20%的输出耦合镜,分别实现了单波长和双波长激光输出,在最高泵浦功率为20 W时,输出耦合率分别为10%、20%,最高获得3.94W的1 050nm激光和3.40 W的1 030nm激光,对应的光光转换效率分别为19.7%和17.0%;当输出耦合率为15%、泵浦功率为11.7 W时,获得0.79 W的双波长激光,对应的光光转换效率为6.8%,功率比为1∶1.3,通过光栅光谱仪测量得到双波长谱线中心分别为1 030.31nm和1 047.50nm;当1 030nm激光功率为3.0 W时,30min内输出功率RMS稳定性优于0.18%.该实验结果与理论分析相吻合,可应用于设计稳定可靠的掺Yb双波长激光器.