调Q CO_2激光功率放大器的输出特性

利用描述CO_2激光器动力学过程的六温度模型理论,建立了计算调Q CO_2激光功率放大器输出特性的数学模型,进行了理论分析和数值计算,并讨论了分光比等参数对输出脉冲特性、输出光谱的影响。结果表明:该调Q CO_2激光功率放大器存在临界增益长度和临界光强分束比,低于临界值时无法获得激光输出;该调Q CO_2激光功率放大器的输出激光脉冲波形、峰值功率、脉冲宽度、输出光谱与光强分束比、抽运电子数密度等参数有关,光强分束比越小,输出的调Q激光脉冲宽度越大,峰值功率越低;该调Q CO_2激光功率放大器利用Q调制的高增益特性,通过控制调Q元件所在的低功率支路可以实现高平均功率的调Q脉冲CO_2激光输出,很好地解决了调Q CO_2激光功率放大器难以高功率运转的问题。     

声光调Q激光器所需最小衍射效率的研究

以四能级系统为例, 研究了在输出脉冲能量一定的情况下,声光调Q激光器所需要的最小衍射效率如何确定的问题.通过对调Q反转粒子数密度的求解,获得了调Q激光器输出的一定脉冲能量与腔内损耗、所需最小Q开关的衍射效率和输出镜的反射率等的关系公式.这一结果为声光调Q激光器Q开关衍射效率的设计提供了简便的估算方法.     

超辐射触动Q开关获得高稳定激光输出

用光再生式电光调Q获得稳定的激光输出,是一种简易可行的方法。但这种方法必然有前置激光脉冲;也容易导致后置激光脉冲。这种缺点限制了这一方法在激光放大和测距等方面的应用。我们提出的轴向超辐射Q开关,克服了光再生方法中的不足。它的原理是,在脉冲电光调Q激光器的光泵过程中,一定的轴向超辐射强度对应激活介质中一定的反转粒子数。只要控制接收器中超辐射的光电转换电平,就能控制打开Q开关时的反转粒子数,也就能稳定输出的巨脉冲激光。在激光阈值附近,改变氙灯电压,测得超辐射Q开关激光峰值幅度变化小于线路延迟开关变化的四分之一。在同一氙灯电压时,超辐射Q开关的激光输出重复性也有所改进。     

MQW-LDA泵浦Nd:YLF激光器调Q的动力学过程及双机制作用

本文报道了国产多量子阱半导体激光列阵(MQW-LDA)泵浦Nd:YLF调Q脉冲脉宽.峰值功率与输出耦合率、泵浦速率、调制深度及延迟时间之间关系的实验,得到稳定的(起伏<1%)调Q脉冲输出,脉冲能量为0.8μJ,FWHM为70ns,脉冲重复率为100Hz,光-光效率2.5%;利用增益开关和Q开关双机制作用,压窄了调Q脉宽,提高了输出功率.用速率方程理论对过程计算,与实验结果较符合.     

Nd:YAG调Q激光器下能级寿命对激光脉冲性能的影响

在对Nd:YAG调Q激光器进行分析和设计时,研究人员通常选择忽略激光下能级寿命对脉冲波形的影响。当激光脉宽远大于激光下能级寿命时,这种近似一般不会带来太大偏差;而当脉宽达到纳秒量级时,Nd:YAG晶体约30 ns的下能级寿命对脉冲波形的影响会变得非常严重。建立了Nd:YAG下能级寿命对输出脉冲波形影响的理论分析模型,并对窄脉宽的Nd:YAG调Q激光器的输出波形进行仿真研究。研究结果表明,在窄脉宽激光输出情形下,激光下能级寿命会导致调Q脉冲在主峰后出现尾峰,尾峰能量可达主峰能量的一倍以上。同时建立了Nd:YAG声光调Q激光器实验系统,在与仿真计算近似的条件下测量调Q脉冲波形,观察到与仿真结果一致的尾峰现象,实验验证了理论模型的正确性。     

激光二极管抽运的GaAs被动Q开关Nd：YVO4激光器

利用固体可饱和吸收体砷化镓（GaAs）作为被动调Q元件，实现了激光二极管抽运平－凹腔掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）激光调Q运转，详细测量了砷化镓被动调QNd:YVO4激光输出特性，获得脉宽15ns，重复频率470kHz，光束质量M^2=1.31的激光输出，调Q激光运转阈值为500mW，并数值求解了砷化镓被动调Q速率方程，讨论了被动调Q机理以及调Q脉冲宽度和脉冲重复频率对抽运速率的依赖关系，理论计算结果与实验结果相一致。     

基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4 μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4 μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4 μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5 μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时, 1064 nm基频光与3.4 μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M²为2.01.     

激光触发沿面闪络试验中的同步研究

 建立了精确的激光触发沿面闪络试验系统,用波长1 064/532 nm,调Q开关的Nd:YAG固体激光器来触发绝缘试品的沿面闪络。分别测量了Marx发生器的触发器输入电压和输出电压、Marx发生器的触发脉冲和Marx发生器输出电压、激光器的Q开关控制信号和输出激光脉冲之间的时延和抖动。应用自制的数字脉冲发生器控制Marx发生器的触发器及激光器的氙灯信号触发,用Marx发生器输出电压控制激光器的Q开关;根据所测时延和激光器的控制时序,调整数字脉冲发生器各通道的时延。实验结果显示：Marx输出电压与激光脉冲时延516.1 ns,抖动4.5 ns,达到激光脉冲与脉冲电压的精确同步。     

可控制变频率微片激光器

 用20 W光纤耦合LD作为泵浦光源，对Nd^{3+sup>:YVO_{4/sub>微片进行了增益开关实验，获得了可控制变重复频率（1 Hz～25 kHz）的调Q激光输出。输出脉冲激光的宽度为16 ns，输出的峰值功率在几W。从速率方程出发进行了增益开关理论研究，通过数值解，分析了输出激光特性：当泵浦电流高于产生单脉冲的电流时，增加泵浦电流将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出；增加泵浦脉宽，将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出，泵浦脉宽越大，子脉冲个数越多；当增加重复频率时，输出与泵浦激光重复频率完全一致的激光脉冲，但也将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出。}}     

LD抽运被动调Q固体激光器的脉冲稳定性

报道了二极管激光抽运Cr,Nd∶YAG被动调Q Nd∶YVO4 1064 nm激光输出.为了提高被动调Q激光的输出稳定性,谐振腔采用长腔,增益介质位于谐振腔中间位置.实验中获得了稳定的被动调Q激光输出.在最高入射抽运功率为17.5 W时,脉冲重复频率达到71.3 kHz,脉冲宽度为0.4 μs.调Q脉冲幅度不稳定性低于±10%,脉冲时间波动性低于±3.5%.     

高功率中红外3.8 μm激光器

 采用1.06 μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂（PPMgLN）晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84 μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06 μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06 μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84 μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1％,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。     

LaMgAl11O19:Co2+被动调Q铒玻璃激光器研究

综述了被动调Q铒玻璃激光器的发展概况,推导了被动调Q铒玻璃激光器输出脉冲能量、脉宽的解析表达式,数值模拟了腔内损耗与输出脉冲能量、脉宽及峰值功率的关系以及输出脉冲能量与输入抽运能量的关系.设计了一台LaMgAl11O19:Co2 被动调Q铒玻璃激光器,实验验证了数值模拟分析结果.结果表明,腔内损耗增加将导致输出脉冲能量下降,脉宽变大,从而峰值功率降低.输入能量低于12 J时,输出只有单脉冲,当输入能量大于12 J时,输出会出现双脉冲.在8 J的电输入下,获得了峰值功率50 kW,2.7 mJ的1.535 tm激光输出.最后讨论了提高单脉冲能量的方法.     

KGW 晶体外腔式高功率579 nm喇曼黄光激光器

报道了579 nm高功率KGd(WO₄)₂喇曼晶体外腔式喇曼黄光激光器的输出特性.基于808 nm脉冲激光二极管侧面泵浦Nd:YAG陶瓷、腔内BBO电光晶体同步延迟调Q和Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体腔外倍频方案,并通过外腔式KGW晶体Ng轴二阶斯托克斯喇曼频移,获得了579.54 nm黄光激光输出.当脉冲信号重复频率为1 kHz、532 nm泵浦光最高平均功率为5.02 W、脉冲宽度为10.1 ns时,获得了最高平均功率2.58 W、脉冲宽度7.4 ns、峰值功率348.6 kW的579.54 nm二阶斯托克斯喇曼黄光激光输出;532 nm至579.54 nm的光-光转化效率为51.4%、斜率效率为54.8%,光束质量因子M_x-579.54²=5.829、M_y-579.54²=6.336,输出功率不稳定性小于±2.35%.实验表明:外腔式喇曼结构能够高效地获得喇曼黄光,具有很高的光-光转化效率及良好的功率稳定性,并通过脉冲LD结合同步延迟电光调Q可获得高重复频率、高平均功率、窄脉冲宽度和高峰值功率的黄光激光输出.     

声光调Q CO2激光器的输出特性

采用谐振腔内插入声光调制器（AOM）的方法获得了小型CO2激光器的高重频、窄脉宽、高峰值功率输出。通过分析CO2激光器声光调Q的工作原理,利用基于小信号增益和饱和光强的耦合输出数学模型给出了激光器最佳输出镜透过率的数值解,并运用相关实验装置对该数学模型进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明：该声光调Q CO2激光器的最佳输出镜透过率为39%。研究了激光器输出性能随脉冲重复频率的变化规律,当脉冲重复频率〉1 kHz时,激光器输出峰值功率下降,这与CO2分子上能级寿命有关,并受声光调Q开关热效应的影响。实验中获得的激光器脉冲频率在1 Hz～100 kHz可调。在脉冲频率为1 kHz时,获得的激光脉冲宽度为156 ns,脉冲峰值功率为10 kW,且稳定性较好,非常适合于作激光与物质相互作用的光源。     

Pulse compression in AO Q-switched diode-pumped Nd:GdVO4 laser with Cr4+:YAG saturable absorber

By simultaneously using both an acoustic-optic (AO) modulator and a Cr⁴⁺:YAG saturable absorber in the cavity, for the first time, a diode-pumped doubly Q-switched Nd:GdVO₄ laser has been realized. The pulse duration is obviously compressed in contrast to the actively acoustic-optic Q-switched laser. By considering the Gaussian transversal distribution of the intracavity photon density and the longitudinal distribution of the photon density along the cavity axis as well as the influence of turnoff time of the acoustic-optic (AO) Q-switch, we provide the coupled rate equations for a diode-pumped doubly Q-switched Nd:GdVO₄ laser with both an acoustic-optic (AO) modulator and a Cr⁴⁺:YAG saturable absorber. These coupled rate equations are solved numerically, and the dependence of pulse width, pulse energy and peak power on the incident pump power at different pulse repetition rates is obtained. The numerical solutions of equations agree well with the experimental results.This revised version was published online in August 2005 with a corrected cover date.     

双激光二极管阵列侧面交错抽运的电光调Q Nd:YAG激光器

采用双激光二极管阵列(LDA)侧面交错抽运Nd:YAG晶体,通过电光调Q的方式获得1064 nm动态脉冲激光输出.这种抽运结构可以使晶体内的增益场与谐振腔基模实现良好的匹配,易于得到良好的光束质量和大能量输出.抽运源采用峰值功率为100 W的准连续LDA,采用直接贴近抽运的方式,KD*P晶体作为电光Q开关.并应用高斯光束传输的ABCD定律,计算了谐振腔稳区范围,给出了较为合理的谐振腔参数.所设计的激光器在重复频率20 Hz,抽运能量1200 mJ时,获得了最大输出能量151 mJ,脉宽8.48 ns的1064 nm动态激光输出,光-光转换效率为12.6%.     

不同腔结构下的声光调Q双包层光纤激光器特性研究

报道了半导体激光器端面抽运不同结构的声光调Q的双包层光纤激光器的脉冲输出特性. 对前向、后向不同抽运方式的掺镱调Q双包层光纤激光器在输出平均功率,调Q脉冲宽度及脉冲稳定性进行了对比及讨论;其中后向抽运的光纤激光器,在10kHz重复频率调制下,获得了斜效率为60％的平均功率输出,其脉冲宽度为52ns,单脉冲能量为03mJ. 最后利用不同抽运方式下的速率方程,理论分析调Q脉冲的特性,分析结果与实验相符. 关键词： 双包层光纤激光器 声光开关 前向抽运 后向抽运     

硅酸镓镧单晶的生长、性质及电光应用的研究

硅酸镓镧(La3Ga5SiO14,langasite,简称LGS)是一种多功能晶体。LGS和石英同属32点群,具有良好的压电和电光性质,本文在综述LGS晶体基本性质的基础上,总结了我们对这种晶体生长和性质的研究工作,测量了LGS晶体电光性质,采取措施消除旋光性影响,首次用其设计制作了电光Q开关,结果表明其效果与DKDP晶体电光Q开关相当;进而开发了高功率高重复频率Q开关,双端面泵浦模式,激光重复频率为50 KHz时,最高输出可以达到12.5瓦,脉宽为46 ns。通过改进晶体生长条件,可获得直径约50 mm,长度为100 mm,重约1000 g的光学级LGS晶体,基本满足晶体电光Q开关应用的要求。     

Laser-diode-pumped Passively Q-switched Nd:Sr5(PO4)3F Green Laser

By using a laser-diode as pump source, a Cr4+ :YAG crystal as saturable absorber for passive Q-switch and a KTP as intracavity frequency doubling crystal, we have realized the green Q-switched laser output at 0.5295 μm from a Nd: S-FAP crystal. Output green laser characteristics, such as average power, single pulse energy, pulse width, repetition rate for different small-signal transmission of Cr4+ :YAG and different pump power, were measured. Meanwhile, the coupling rate equations of intracavity frequency doubling with Cr4+ :YAG as passive Q-switch were given and the numerical solution of equations agreed with the experimental results.     

Laser-diode-pumped Passively Q-switched Nd:Sr5(PO4)3F Green Laser

By using a laser-diode as pump source, a Cr4+ :YAG crystal as saturable absorber for passive Q-switch and a KTP as intracavity frequency doubling crystal, we have realized the green Q-switched laser output at 0.5295 μm from a Nd: S-FAP crystal. Output green laser characteristics, such as average power, single pulse energy, pulse width, repetition rate for different small-signal transmission of Cr4+ :YAG and different pump power, were measured. Meanwhile, the coupling rate equations of intracavity frequency doubling with Cr4+ :YAG as passive Q-switch were given and the numerical solution of equations agreed with the experimental results.