激光陶瓷晶体最佳掺杂浓度的理论研究

由于微观结构的差异,使激光单晶的理论计算方法并不适用于激光陶瓷晶体,本文通过分析激光陶瓷晶体的荧光衰减曲线和晶界特性,获得了连续抽运和脉冲抽运条件下激光陶瓷上能级布居数与掺杂浓度的关系表达式:并以Nd~(3+):YAG激光陶瓷为例,研究其最佳掺杂浓度,就其激光性能与Nd~(3+):YAG激光单晶进行了比较研究,结果表明:Nd~(3+):YAG激光陶瓷不但最佳掺杂浓度大,而且在掺杂浓度相同时,其上能级布居数较高,并且Nd~(3+):YAG激光陶瓷在很大掺杂浓度范围内的上能级布居数都大于激光单晶在最佳掺杂浓度时的上能级布居数。     

斜面棒对激光输出特性的影响

本文描述了斜面的Nd~(8+):YAG棒对激光输出特性的影响,初步分析了斜面的Nd~(8+):YAG棒较平面棒不易产生自振和超辐射。通过四解级系统,分析了自振和超辐射对激光输出能量和效率的影响,并简述了斜面的调整方法及对激光能量的影响。     

Nd~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd~(3+)/Yb~(3+)摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb~(3+)离子的发光为主,但Yb~(3+)→Nd~(3+)能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd~(3+)离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递作用随Nd~(3+)离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd~(3+)离子来敏化Yb~(3+)离子时,需要考虑Nd~(3+)离子的受激辐射对Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递的抑制作用.     

Nd^3＋：YAG激光的光纤传输

首先叙述了光纤传输Nd^3 ：YAG激光的优点，接着分析了不同光纤和其传输Nd^3 ：YAG激光的特点。然后通过对光纤传输系统各部分的分析与设计，结合实际，设计了光纤耦合机构。最后，对来自于工件反射光问题提出了解决方案。     

用阴极发光显微术研究YAG:Nd~(3+)晶体中的缺陷

采用扫描电子显微镜中的阴极发光显微术获得了YAG:Nd~(3+)激光晶体中不同缺陷所形成的显微发光图象。据此进一步分析了这些缺陷的形成机制及其对材料性能的影响。     

采用光纤及新材料的固体激光器

二极管泵浦掺钕光纤激光器简单而耐用的二极管泵浦掺钕光纤激光器在1057mm上具有超过1W的功率输出。英国索斯安普敦大学的J·D·Minelly认为,可调谐光纤激光器将取代Nd:YAG激光器。光纤激光器具备与各种光纤器件兼容的固有特性。在采用多模二极管激光器进行泵浦的情况下,将光纤激光器设计成多辐射横载面几何形状,就能够使单模Nd~(3+)     

激光二极管叠阵侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片激光器泵浦均匀性模拟仿真

阐述了一种激光二极管叠阵以zigzag方式侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片放大器的模拟研究,建模对Nd∶YAG晶体内泵浦光的吸收情况进行了深入的数值模拟与分析,研究了晶体的Nd~(3+)掺杂浓度对泵浦光分布均匀性的影响。研究表明,采用多个方向泵浦和zigzag泵浦方式易于实现介质内泵浦光的均匀分布,在晶体的Nd~(3+)离子掺杂浓度为0.25at.%时,仿真得到的泵浦光吸收分布为平顶型,分布的均匀性均为0.0505。对侧面泵浦多边形薄片激光放大器的进一步研究提供了参考。     

太阳光泵浦固体激光阈值的理论分析

为了选择适合太阳光泵浦的激光材料,本文从四能级速率方程出发,综合考虑了太阳辐射带状光谱特性和激光材料对泵浦光吸收能力,建立了太阳光泵浦固体激光理论模型。利用该模型推导得到了单束光侧面泵浦和椭球腔侧面泵浦方式下的泵浦阈值表达式,并结合Nd~3+∶YAG、Nd~3+∶glass、Nd~3+∶Cr~3+∶GSGG(Nd~3+∶Cr~3+∶Gd_3Sc_2Ga_3O_12)、Cr~3+∶BeAl_2O_4和Cr~3+∶Nd~3+∶YAG等激光材料的光谱参数,计算了这些材料的泵浦阈值光强。结果表明:在单束光侧面泵浦和椭球腔侧面泵浦方式下,Nd~3+∶YAG的泵浦阈值光强分别为448个太阳常数和224个太阳常数,是比较适合用太阳光泵浦的激光材料。由于椭球腔的特殊结构,采用椭球腔侧面泵浦激光介质,阈值光强比较低。分析了泵浦阈值光强与材料直径的关系。该模型可用于从现有的激光材料中筛选出在太阳光泵浦下最易输出激光的工作物质。     

由1.06μm激光引起铌酸锂光折变实验

本文报道由1.06μm YAG:Nd~(3+)激光引起的LiNbO_3光折变效应.测量了LiNbO_3双折射率变化的空间分布,并用Twyman-Green干涉仪进一步证实折射率变化的空间分布是不对称的.此外,还测量了光折变与退火温度和时间相关的曲线.证实了Δn_0～(3～4)Δn_0     

激光晶体材料小角发散能量分布的测量

<正> 激光光源的主要特征之一是方向性好、能量高度集中,激光的这一特性开拓了如激光测距等方面的应用。目前,Nd~(3+):YAG晶体材料由于增益大、阈值低、适合于低泵浦高效率工作,利于整机小型化,加之热传导率高、硬度大,可在高重频与连续状态下工作,现正作为一种优质激光工作物质得到广泛应用。     

High-power and high optical conversion efficiency diode-end-pumped laser with multi-segmented Nd:YAG/Nd:YVO_4

A novel flat-flat resonator consisting of two crystals(Nd:YAG + Nd:YVO_4) is established for power scaling in a diode-end-pumped solid-state laser. We systematically compare laser characteristics between multi-segmented(Nd:YAG + Nd:YVO_4) and conventional composite(Nd:YAG + Nd:YAG) crystals to demonstrate the feasibility of spectral line matching for output power scale-up in end-pumped lasers. A maximum continuous-wave output power of 79.2 W is reported at 1064 nm, with M_x~2= 4.82, M_y~2= 5.48, and a pumping power of 136 W in the multi-segmented crystals(Nd:YAG + Nd:YVO_4). Compared to conventional composite crystals(Nd:YAG + Nd:YAG), the optical-optical conversion efficiency of multi-segmented crystals(Nd:YAG + Nd:YVO4) from 808 nm to 1064 nm is enhanced from 30% to 58.8%,while the laser output sensitivity as affected by the diode-laser temperature is reduced from 55% to 9%.     

Cr^4＋：YAG调Q特性的理论和实验研究

从理论和实验两个方面研究Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ的调Ｑ特性，测量了Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ调ＱＮｄ＾３＋：ＹＡＧ激光器在不同条件下脉冲能量和脉冲宽度，并与理论结果进行比较，结果显示脉冲能量的理论结果与实验结果能较发地符合，脉冲工的理论结果与实验结果变化趋势大致相一致，文中还对Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ调ＱＮｄ＾３＋：ＹＡＧ激光器的其它实验现象给出定性解释。     

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.     

外延单片式激光二极管抽运被动调Q微激光器

基于液相外延工艺,实现了一种结构新颖的单片式被动调Q微片激光器。采用了在激光介质Nd3 ∶YAG表面直接液相外延生长一层具有饱和吸收特性的Cr4 ∶YAG膜的微谐振腔的结构,由于是同质外延生长过程,能够确保饱和吸收体与增益介质间(Nd3 ∶YAG/Cr4 ∶YAG)良好的界面特性。采用光纤耦合激光二极管,在激光二极管输出为1W的抽运条件下,实现了峰值功率近千瓦、稳定重复频率在4kHz以上、脉宽1.8ns、TEM00单横模式、波长1.064μm的调Q脉冲序列输出。在对新型单片式微激光器的性能报道的基础上,阐述了外延单片式结构及其相应工艺的潜在优势。     

Passive Q-switching of Pulsed and CW Nd: YAG Lasers with Cr~(4 ): YAG

Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｑ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｐｕｌｓｅｄ　ａｎｄ　ＣＷ　Ｎｄ：ＹＡＧ　Ｌａｓｅｒｓ　ｗｉｔｈ　Ｃｒ￣（４＋）：ＹＡＧＰａｓｓｉｖｅＱ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｏｆＰｕｌｓｅｄａｎｄＣＷＮｄ：ＹＡＧＬａｓｅｒｓｗｉｔｈＣｒ￣（４＋）：ＹＡＧ...     

A compact 1.06/1.32/2.94 μm pulsed laser for dentistry

A three-wavelength pulsed laser for dental application is developed. The laser houses the Nd:YAG resonator (1.06/1.32 μm) for soft-tissue treatment and Er:YAG resonator (2.94 μm) for caries removal and fits and fissure treatment. Two heads share the cooling unit and two identical high-voltage power supply modules in order to achieve compactness. The Nd:YAG laser has 10 W at 1.06 μm and 7 W at 1.32 μm with a pulse duration of 100 μs. An Er:YAG laser of 2.94 μm has 3.5 W, 20 Hz and a pulse duration of 250 μs. The beams are delivered through fibers and the laser size is 75×55×32.5 cm.     

双掺Nd:Ce:YAG晶体激光输出特性

 为提高固体激光器的能量利用率,增大输出能量,将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd³⁺和Ce³⁺的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响,结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的利用率及激光器的输出能量,且可降低阈值泵浦能量。并分别检测了Nd:Ce:YAG激光晶体与Nd:YAG晶体的输出激光能量和阈值泵浦能量,实验结果表明：在输入电压为750 V时,Nd:Ce:YAG晶体与Nd:YAG晶体的输出能量分别为651.5 mJ 和390.4 mJ,能量利用率分别为2.31%和1.38%,激光振荡需要的泵浦能量阈值分别为10.56 mJ和15.21 mJ,且普通Nd:YAG晶体的斜效率为0.36%,而双掺Nd:Ce:YAG晶体的为0.49% 。     

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.     

LD端面泵浦Cr4: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QNd: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.