大口径端泵片状放大器的泵浦耦合系统（英文）

为了满足片状激光放大器对泵浦功率密度的要求,设计并加工了高缩束比的耦合系统。根据LD的发光特性,将输出功率为80kW的LD阵列进行拟球面排列,采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合,将发光面积为330 mm×85mm的泵浦光,在输出口处压缩至18mm×18mm的口径,耦合系统的缩束比高达86∶1。模拟计算表明,该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低。实验测量该耦合系统的效率为84.2%,输出口处泵浦光场快慢轴的调制度分别为1.30和1.18,且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5mm后,依然可以保持泵浦光场的轮廓。该耦合系统在效率、泵浦场均匀性、传输性等方面均满足端面泵浦的片状放大器对泵浦耦合系统的要求。     

大面阵激光二极管阵列端面泵浦耦合技术

为了满足常温Yb:YAG激光放大器对泵浦功率密度的要求,设计了一种高缩束比的耦合系统。根据激光二极管（LD）的发光特性,将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列,采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合,耦合系统的面积缩束比高达86∶1。模拟计算表明,该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低,且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后,依然可以保持泵浦光场的轮廓,满足端面泵浦的常温Yb:YAG片状放大器对泵浦耦合系统的要求。     

LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器研究

 描述了对高功率LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器的研究。放大器的耦合结构采用微透镜对泵浦光进行准直，透镜导管（Lensduct）对其汇聚，耦合效率达72.2%。用该放大器构成的振荡器的斜效率为35.9%。该激光放大器的口径为Φ 10mm，在1053nm处具有2.66的小信号增益。     

高功率二极管列阵泵浦固体激光泵浦耦合优化设计

 高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术,泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究,从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型,对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计,并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究,实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出,理论计算与实验结果符合较好。     

LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场研究

为了研究LD面阵侧面泵浦Nd∶YAG晶体吸收光场的均匀性,本文提出了一种新的求解泵浦光路径的计算方法。首先建立了适用于不同泵浦结构的激光二极管多侧面泵浦全固态激光器的晶体吸收光场分布模型;然后模拟并分析了单向面阵泵浦结构各参量:bar条个数、bar条间隔、bar面倾斜程度对面阵泵浦晶体吸收光场均匀性及泵浦效率的影响。本文研究为LD侧面泵浦全固态激光器的设计和研究提供理论基础。     

神光-Ⅲ主机装置MJ级能源系统研制现状

介绍了神光-Ⅲ主机装置能源系统的功能要求、组成结构和设计方法,以及关键单元器件的功能要求和设计方法。该系统是片状放大器系统的重要组成部分,由6个束组共108套最大储能为1.2 MJ的能源模块组成,总储能达到110 MJ(最大130 MJ)。每套模块产生一个脉宽610μs(10%峰值)的电流脉冲,驱动10组、共20支氙灯,为片状放大器提供泵浦能量,峰值电流为0.25 MA。目前投入试运行的36套能源模块的各项电气性能指标满足设计要求,能确保片状放大器小信号增益系数达到5.0%/cm,为片状放大器提供足够的泵浦能量,满足激光器的能量需求。     

熔锥型侧面泵浦耦合器的研究

 现在高功率光纤激光器和光纤放大器采用的双包层掺杂光纤,相对于从半导体泵浦激光器发射出的多模泵浦光束的大发散角,其内包层的直径很小,因此把泵浦光有效地耦合到双包层掺杂光纤的内包层是一个急需解决的难题。研制一种熔锥型侧面泵浦耦合器,可以大幅度提高泵浦光功率,实现增益光纤的多点泵浦,在双包层光纤放大器中使用良好,安全稳定,实现了较高的耦合效率,达到了70%,信号光通过率98%,信号输入与泵浦输入的隔离度大于50 dB,泵浦输入对输出端反向传输光的隔离度27 dB。通过对比结构紧凑性、耦合效率、系统稳定性等相关指标发现,熔锥型侧面泵浦耦合器完全可以满足高功率光纤激光器和光纤放大器的使用要求。     

大口径高功率激光二极管阵列端面泵浦技术研究

采用大口径、高功率激光二极管阵列的大型全固化二极管泵浦激光系统能够产生高功率、大能量、高重复频率和高光束质量的激光.为了实现对介质的高效泵浦,将空心透镜导管应用于大口径高功率激光二极管阵列耦合系统.基于3维光线追迹的数值计算方法,编制了LD纵向泵浦耦合系统模拟软件,对空心透镜导管进行模拟与设计,将发光面积超过100 cm2、功率达48 kW的二极管阵列发出的泵浦光,耦合到面积仅4 cm2的NdYLF中,在系统耦合效率超过70%的同时,增益介质表面泵浦场具有良好的均匀性.     

LD泵浦Nd:YAG连续激光器转换性能实验研究

设计了LD端面泵浦固体Nd:YAG连续激光器平台,研究了LD泵浦功率、输出镜透过率和谐振腔腔长对激光器转换性能的影响. 该系统可实现连续1.064 μm近红外激光输出,转换效率可达42.2%.     

泵浦光聚焦特性对高重频1064 nm被动调Q激光器的影响

研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W激光二极管(LD)和焦距为4 mm的耦合聚焦镜,在不改变LD和谐振腔结构与间距(15 mm)的情况下,选取5个耦合聚焦镜位置,研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响,特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时,相较于其他耦合聚焦镜位置,在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,被动调Q激光器实现了更高重复频率(160 kHz)、更高平均输出功率(360 mW)、更高单脉冲能量(2.250 μJ)、更低时域抖动(120 ns)的稳定脉冲输出。实验数据说明,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时,谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854,该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。     

Thermal optics distortion of face pump slab lasers with two pump arrangements

Two pump arrangements, which are the slow axis and the fast axis of LD stacks parallel to the length direction of the slab, are simulated. From the results the optical intensity along the width of the slab is Gaussian and super-Gaussian distribution, respectively. Then based on heat conduction equation and conductively cooling boundary condition, the calculation of the distribution of absorbed pump power, temperature and thermal stress with the tool of finite element analyses is performed. From these results we numerically calculate the thermal focusing in zigzag and perpendicular zigzag planes using the ray tracing method running at low and high repetition rates. It is found that the temperature distribution along width has a significant impact on the thermal stress and thermal optics distortion, especially running at high repetition rate or high average power. Finally, the conclusion was that the pump arrangement with the fast axis of LD stacks parallel to the length direction of the slab is superior to the slow axis of LD stacks parallel to the length direction of the slab in decreasing thermal lens effect and obtaining high beam quality.     

激光二极管端泵微片固体激光器的研究

本文介绍了一种用波长为809nm的激光二极管(LD)端面泵浦厚度为1mm的微片Nd:YVO4全固化固体激光器。器件结构上采用了一种独特的光学系统,该系统由分别用于LD激光束的耦合和聚焦的两部分组成。由Nd:YVO4的一个平面与一个曲率半径为21mm的球面镜组成半共焦腔,以获得高的转换效率。文中详细讨论了单横模运转时的泵浦光与激光腔模之间的匹配问题。当泵浦光功率为400mW时,获得152mW的1064nm波长的TEM00模激光输出。器件阈值功率为48.3mW,总的光-光转换效率为38%,斜效率为43%.     

Investigation of laser diode face-pumped high average power heat capacity laser

The three-dimensional (3D) pump intensity distribution in medium of the laser diode (LD) pumped highaverage power heat capacity laser is simulated by the ray tracing method, and the divergence characteristicsof fast axis and slow axis of LD are simultaneously considered. The transient 3D temperature and stressdistributions are also simulated by the finite element method (FEM) with considering the uneven heatsource distribution in medium. A LD face-pumped Nd:GGG heat capacity laser is designed. The averageoutput power is 1.49 kW with an optical-optical efficiency of 24.1%.     

L波段高掺铒光纤超荧光光源

采用半导体激光二极管泵浦12cm长高掺铒光纤,在双程前向装置中,获得了10.8mW最大超荧光输出功率,斜率效率10.6%,在1553.1~1588.6nm接近36nm的范围内,功率抖动小于0.2dBm。作为比较,在相同实验条件下泵浦10cm长的高掺铒光纤,结果显示输出光谱带宽明显下降,C波段的放大自发辐射远大于L波段的,由此也证明了L波段的放大自发辐射是由C波段的放大自发辐射泵浦产生的。     

高功率LDA紧密侧面抽运Nd:YLF两级双程离轴放大系统实验研究

 介绍了一台10mm口径两级双程离轴放大系统，实现了对5mm×5mm口径光束的激光放大，耦合系统采用高功率LDA紧密侧面直接抽运棒状Nd:YLF方式。分析并实验研究了在不同抽运电流、放大脉冲与放大器LDA抽运时刻的不同延时及不同注入能量条件下，放大系统及光束每次放大时放大特性的规律。实验得到：在放大系统5mm×5mm软光阑处注入1.58mJ能量时，放大系统可输出129.2mJ能量，能量提取效率达到19.5%，满足该系统的设计指标。     

高峰值266nm紫外激光器

报道了一种激光二极管(LD)端面泵浦的Nd:YAG声光Q开关高峰值功率266nm紫外激光器。该激光器采用紧凑的平平腔结构,LBO和BBO分别作为其二倍频和四倍频晶体。分别利用高偏振比LD阵列(40∶1)、低偏振比LD阵列(5∶1)及低偏振LD阵列腔内放置布氏片结构进行了实验。当注入功率为25W、调制频率为10kHz时,以上结构分别得到功率0.85,0.61和0.72W的266nm紫外光输出。其中,采用高偏振比LD阵列的输出功率最高,单脉冲能量为85μJ,脉宽为5ns,峰值功率高达17kW,泵浦光到紫外光的光-光转换率达3.4%。     

高功率叠阵二极管激光器光束整形

采用光线追迹法详细分析线阵二极管激光器经微球面柱透镜快轴准直后的光强变化情况,利用快轴准直微球面柱透镜的球差可调整输出激光光强分布的特性,得出了快轴准直输出发散角约5°时光强分布具有较好的平顶形式。根据叠阵二极管激光器输出光的特点,设计了由25个二极管激光器组成的叠阵二极管激光器的光束整形输出系统,该系统由快轴准直微透镜、快轴耦合透镜和慢轴耦合透镜组成,把需要泵浦的激光介质薄片设计在快轴耦合透镜的焦点上,并且在慢轴耦合透镜的成像面附近,得到了7mm×8mm的泵浦光斑,光强不均匀性约10%,输出效率达到85%。     

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。