热效应对高功率b轴Nd+CrNd:YAP连续激光器输出的影响

本文在文献[1]的基础上提出了含有椭圆折射率分布介质谐振腔的设计方法。分析了b轴_Nd+Cr^Nd:YAP连续激光器中热效应对激光横向场分布,输出偏振方向以及输出功率的影响。考虑了这种影响后,已从φ5.8×111mm的Nd:YAP棒和φ6.4×100mm的Nd+Cr:YAP棒中得到了163W和152W的输出,器件效率分别为2.26％和2.11％,输出激光的退偏度为1/2900 关键词：     

104 W内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd:YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20 W激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体(在27℃时相位匹配角为φ=23.6°;θ=90°,尺寸为7 mm×7 mm×10 mm)内腔倍频技术,谐振腔腔长为530 mm,KTP晶体的冷却温度为4.3 ℃,抽运电流为18.3 A时,实现平均功率达104 W、脉冲宽度为130 ns的532 nm激光输出;其重复频率为20.7 kHz.光-光转换效率为10.2%.     

1J高光束质量免水冷脉冲Nd:YAG激光器

研制了一种TEC制冷LD侧泵高能量、高光束质量、电光调Q全固态Nd∶YAG激光器。在主振荡器中晶体棒的尺寸为φ7 mm×100 mm,Nd原子数比例为1.1%,LD泵浦的最大峰值功率为15 kW,在重复频率为10 Hz时,获得了350 mJ输出能量,脉冲宽度为9.7 ns,光束质量因子M~2在水平和垂直方向分别为3.3和3.8。使用主振荡功率放大结构,提高了最终的输出功率。第一级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ7.5 mm×134 mm,在输出重复频率10 Hz、泵浦电流80 A、泵浦脉冲宽度200μs时,得到最大单脉冲能量700 mJ,脉冲宽度10 ns。第二级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ8 mm×100 mm,泵浦电流为80 A。最终我们获得了最大的单脉冲能量1 085 mJ,脉冲宽度10 ns,能量不稳定度小于3%,测量的光束质量因子M~2在水平和垂直方向分别为3.9和4.8,实现了焦耳级高光束质量Nd∶YAG激光器的小型化、无水冷化。     

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.     

大功率准连续Nd:YAG陶瓷激光器研究

采用侧面环绕均匀排布的紧凑型抽运结构,实现了激光二极管阵列侧向抽运Nd∶YAG陶瓷激光器高效率激光输出。理论计算得到谐振腔输出镜的最佳输出耦合透射率为22.2%,并在输出耦合镜透射率为22%的条件下,用掺杂原子数分数为1%,尺寸为5mm×75mm的Nd∶YAG陶瓷棒,获得了平均功率大于230W的准连续1064nm激光输出,其光光效率和斜率效率分别高达52.4%和61%。并测得输出激光脉冲宽度为160μs,光谱线宽略小于0.8nm,光束发散角为16mrad。实验结果显示,Nd∶YAG陶瓷激光器输出功率Nd∶YAG单晶激光器相当。     

LD侧面抽运Nd∶YAG多波长激光器

利用单根Nd∶YAG晶体棒,实现1 064 nm和1 319 nm双波长基频光振荡及其倍频光532 nm、660 nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1 064 nm和1 319 nm基频光振荡,在此基础上使用非线性频率变换技术获得532 nm和660 nm倍频光的输出.结果表明:1 064 nm和1 319 nm基频激光同时输出时功率分别为30.5 W和8.78 W,单独输出时功率分别为35.6 W和11.2 W|在声光调Q频率分别为10.5 kHz和20.5 kHz时,获得了功率分别为5.34 W和1.353 W的532 nm激光和660 nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72 W和1.902 W各路单独输出,两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%,不稳定度小于2%.     

激光器件 固体激光器

TN248.1 2006042963大功率准连续Nd∶YAG陶瓷激光器研究=High-powerquasi-continuous-wave Nd∶YAGceramic laser[刊,中]/纪江华(中科院上海光机所.上海(201800)) ,漆云凤…∥光学学报.—2006 ,26(3) .—415-418采用侧面环绕均匀排布的紧凑型抽运结构,实现了激光二极管阵列侧向抽运Nd∶YAG陶瓷激光器高效率激光输出。理论计算得到谐振腔输出镜的最佳输出耦合透射率为22 .2 %,并在输出耦合镜透射率为22 %的条件下,用掺杂原子数分数为1 %,尺寸为φ5 mm×75 mm的Nd∶YAG陶瓷棒,获得了平均功率大于230 W的准连续1064nm激光输出,其光-光…     

LD侧面抽运Nd∶YAG多波长激光器

利用单根Nd∶YAG晶体棒,实现1064nm和1319nm双波长基频光振荡及其倍频光532nm、660nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1064nm和1319nm基频光振荡,在此基础上使用非线性频率变换技术获得532nm和660nm倍频光的输出.结果表明:1064nm和1319nm基频激光同时输出时功率分别为30.5W和8.78W,单独输出时功率分别为35.6W和11.2W;在声光调Q频率分别为10.5kHz和20.5kHz时,获得了功率分别为5.34W和1.353W的532nm激光和660nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72W和1.902W各路单独输出,两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%,不稳定度小于2%.     

100W二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器

 报道了一台高效率二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器，采用高效均匀泵浦耦合技术，在峰值功率1.008kW，占空比25％, 电-光效率大于45%的二极管激光阵列泵浦下，用一块1mm厚的Nd:YAG薄片激光介质，获得了峰值功率404W，平均功率101W的准连续激光输出，光-光效率达到40%，电-光效率超过18%。     

31.5W太阳光抽运Nd∶YAG固体激光器

设计了一种阈值较低的太阳光直接抽运的Nd∶YAG固体激光器,采用有效面积为1.03m2、焦距为1.2 m的菲涅耳透镜为第1级太阳光会聚装置,分腔水冷型镀金锥形腔为第2级太阳光会聚装置。在液体导光透镜和镀金锥形腔的共同作用下,通过端面、侧面同时抽运直径为5 mm、长度为75 mm的Nd∶YAG螺纹晶体棒,获得了连续稳定的1064nm激光输出。利用光学设计软件ZEMAX和激光谐振腔仿真软件LASCAD建立理论模型,通过数值模拟验证实验结果并优化系统设计。该太阳光抽运Nd∶YAG固体激光器的激光输出功率最高为31.5 W,收集效率为30.58 W/m2,激光器阈值功率为102 W,斜率效率为4.25%,太阳光到激光的能量转换效率为3.2%。     

LD侧泵Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器

报道了LD侧面泵浦Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器。泵浦组件（呈三角形等间距分布）由9个20W的激光二极管组成，最大泵浦功率为180W。通过对谐振腔参数进行优化设计，用LD连续抽运3mm×65mm Nd∶YAG激光棒时，获得了波长为1319nm的基频光振荡。利用S-KTP II类临界相位匹配腔内倍频技术，当泵浦电流为22A时，获得了6.8W的连续红光激光输出，光-光转换效率为4.3％。     

LD端面抽运Nd:YLF/KTA连续光参量振荡激光

采用非临界相位匹配切割,尺寸5mm×5mm×20mm的KTA作为非线性光学晶体,进行了基于半导体激光端面抽运Nd:YLF/KTA的内腔式连续光学参量振荡激光研究,获得了中红外3.5μm波段的连续激光输出。为了提高连续光参量振荡腔内信号光的功率密度,降低激光输出阈值,采用对信号光高反射的单谐振腔结构进行激光实验。在8.35W的抽运功率下,分别获得了335mW和110mW的3440nm和1505nm的激光输出,对应的总转换效率达到了5.6%。该实验研究表明半导体激光端面抽运的内腔式KTA连续光学参量振荡也能获得高效的中红外激光输出。     

高平均功率六棒串接脉冲Nd:YAG激光器

报道了一种腔内六棒串接的脉冲Nd:YAG激光器。采用44矩阵对晶体棒失调角度对谐振腔光轴的影响进行了理论分析,给出了六棒串接脉冲激光器中晶体棒失调角度的允许范围。在串接实验中,谐振腔采用对称平平腔结构,通过调整每根晶体棒的失调角度到允许范围内,实现了六棒串接脉冲Nd:YAG激光器。在输入电功率86 kW,占空比17%时,获得了平均功率3 018 W的脉冲激光输出,峰值功率17.75 kW,最高单脉冲能量为66 J,光束参数乘积为26.3 mmmrad,电光转换效率3.5%,长时间工作不稳定性小于2%。     

国产掺Nd3+透明薄片陶瓷的光学性能研究

研究了国产透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的光学和激光性能.介绍了透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的制作方法及其光谱性能,报道了相应的激光实验结果.对于Nd∶YAG薄片激光器,得到了中心波长1 064.2 nm,半高全宽为0.89 nm的激光输出,泵浦阈值功率0.267 W,最大激光输出功率0.319 W.对于Nd∶YSAG薄片激光器,由于荧光寿命比较长,可实现高掺杂,输出激光的中心波长为1 063.8 nm,半高全宽为1.6 nm,最大激光输出功率为0.356 W,斜率效率达23.2％,结果证明国产Nd∶YSAG陶瓷适用于短脉冲薄片激光器.     

四棒串接连续灯泵浦Nd:YAG大功率激光器

 报道了一种符合工业应用的四棒谐振腔连续Nd:YAG激光器。实验中采用对称放置方式四棒串接谐振腔得到2 105 W的平均功率输出，光束参数积24 mm·mrad，系统总光电转换效率达到3.5%。还对影响激光器工作的因素进行了理论分析。     

高温LDAs侧面脉冲泵浦Nd:YAG激光器

设计了一台紧凑型高温激光二极管阵列侧面泵浦Nd:YAG脉冲激光器。通过半导体制冷器控制泵浦源工作温度在60℃,其发射中心波长为808 nm,谱线宽度为4 nm。模拟了泵浦源在40℃、50℃和60℃条件下60 s内的温度场分布。实验所用激光增益介质为Nd:YAG晶体,尺寸为φ5 mm×50 mm,掺Nd3+摩尔浓度为1.0at.%。采用磷酸二氘钾晶体作为电光调Q开关,在泵浦源电脉宽250μs,重复频率20 Hz、1 Hz条件下,获得最大能量为230 mJ、246 mJ的单脉冲输出,对应的脉冲宽度分别为8.4 ns、7.8ns。光束发散角约为1.6 mrad。设计的Nd:YAG脉冲激光器总的电-光转换效率大于4.6%。     

带抗共振环的非稳腔对撞脉冲锁模Nd:YAP(Nd:YAL0_3)激光器

本文报道用Nd:YAP (Nd:YALO_3)激光介质在带抗共振环的平-凸非稳腔结构中,选用五甲川-1,2-二氯乙烷染料,实现对撞脉冲被动锁模,获得良好锁模脉冲波形的实验结果.在1Hz的重复频率下,锁模脉冲平均脉宽<10ps,输出脉冲系列平均能量80mJ,脉冲系列能量集中于中央的三个脉冲,锁模成功率100%.输出能量稳定性80±4mJ.     

激光二极管双端抽运高功率高光束质量Z型折叠腔Nd:YVO_4激光器

在高功率激光二极管(LD)抽运条件下,固体增益介质的热透镜效应是优化激光谐振腔系统所必须考虑的重要因素之一。利用带尾纤耦合输出的激光二极管和整形聚焦透镜组组合抽运Nd:YVO4晶体,用稳腔法测量了激光晶体的等效热焦距。利用LAS-CAD软件模拟了三种热稳腔结构在所测等效热焦距下的模式分布,对LD双端抽运Nd:YVO4激光器Z字型谐振腔进行优化设计后,实验选定后腔镜曲率半径R1=300mm,输出镜曲率半径R2=100mm,腔长Ltotal=280mm,耦合输出镜透射率T=50%。当输入61W抽运功率时,激光最高输出功率达21.3W,光束质量因子M21.41,所得激光器输出结果与理论预期吻合得很好。     

刻螺纹对Nd：YAG晶体棒输出功率影响的实验研究

针对Nd：YAG棒刻螺纹是否能改善激光器的输出，理论上分析了Nd：YAG晶体棒内热传导过程及影响其冷却效果的因素。给出了表面刻上螺纹后，Nd：YAG晶体棒表面积的变化结果和其对表面冷却换热方式的改变。对使用螺纹棒的激光器输出进行了实验研究，与普通棒的实验结果对比发现：用螺纹棒比用普通棒时平均功率大了23．2％，发散角小了3mrad。说明激光棒的表面刻槽可以提高冷却效果，有效地提高了激光器的输出。     

LD侧面泵浦Nd:GdVO4 532 nm绿光激光器

为了获得高功率窄脉宽532 nm绿光激光输出,通过高重复频率声光驱动调Q技术和LD侧面泵浦Nd∶GdVO4技术,获得高功率线偏振1 064 nm激光输出.采用内腔倍频方式,对非线性晶体KTP进行频率变换,实现高功率窄脉宽绿光激光输出.在电源输入电流30 A,调Q驱动频率10 kHz的条件下,获得最高功率30 W线偏振1 064 nm激光输出,脉宽30 ns,倍频KTP晶体获得23.4 W的532 nm绿光输出,1 064 nm到532 nm转化效率为78％.实验结果表明:通过声光调Q技术和LD侧面泵浦Nd∶GdVO4技术,可以实现高功率线偏振窄脉宽1 064 nm激光输出,倍频非线性晶体KTP可获得高功率窄脉宽532 nm激光.