端面抽运Tm,Ho:YLF激光器热转换系数及热透镜效应的研究

根据激光二极管纵向抽运Tm,Ho:YLF激光器的能级跃迁和能量传递过程，在考虑能量传递上转换和基态重吸收的前提下，建立了准三能级速率方程理论模型.给出了Tm,Ho:YLF激光器的热转换系数的解析表达式，讨论了抽运光斑半径与激光束腰半径的比值对热转换系数的影响.实验上得到了热焦距随抽运功率的变化关系，并将其与理论结果进行了对比，发现符合较好. 关键词： Tm Ho:YLF晶体 能量传递上转换 速率方程 热转换系数     

激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF晶体声光调Q激光器

对激光二极管端面抽运Tm,Ho∶YLF晶体声光调Q激光器的激光特性进行了研究。根据粒子跃迁和能量传递过程,在考虑能级传递上转换的前提下,建立了Tm,Ho∶YLF脉冲激光器的速率方程,得到了初始反转粒子数的解析表达式,分析了能量传递上转换效应对激光上能级反转粒子数的影响。在室温下实现了2 μm波长激光的脉冲输出。实验上给出并分析了Tm,Ho∶YLF脉冲激光器的平均输出功率、单脉冲能量和脉冲宽度随抽运功率以及声光Q开关调制频率的变化关系。在抽运功率为2.8 W,重复频率为9 kHz时,获得了平均输出功率为189 mW的激光脉冲,光光转换效率为6.8%。在重复频率为1 kHz时,得到最大单脉冲能量为65 μJ,峰值功率为0.17 kW。     

能量传递上转换对Tm，Ho:YLF激光器阈值的影响

根据激光二极管纵向抽运Tm，Ho：YLF激光器的能级跃迁和能量传递过程，在考虑能量传递上转换的情况下，建立了准三能级阈值速率方程，得出了激光器阈值的解析解.给出了阈值与激光器设计参数的关系，并分析了能量传递上转换对激光器设计参数的依赖关系.实验上得到了不同输出耦合透过率下的激光阈值，验证了理论的合理性. 关键词： 二极管抽运 Tm Ho：YLF晶体 能量传递上转换 速率方程 阈值     

能量传递上转换对Tm，Ho：YLF调Q激光器上能级寿命的影响

根据激光二极管纵向抽运Tm,Ho：YLF激光器的能级跃迁和能量传递过程，在考虑能量传递上转换(ETU)的情况下，建立了Tm,Ho：YLF主动调Q激光器的准三能级速率方程，得出了激光单脉冲能量的解析表达式.在理论上指出，能量传递上转换不但减小了输出单脉冲能量，而且严重减小了激光上能级寿命.实验上给出了在固定抽运功率下，单脉冲能量随重复频率的变化关系，验证了理论所指出的能量传递上转换减小了激光上能级寿命. 关键词： 二极管抽运 Tm Ho：YLF晶体 能量传递上转换 速率方程     

端面抽运Tm，Ho：YLF激光器双稳特性的理论分析与实验研究

报道了波长为792nm激光二极管端面抽运Tm,Ho：YLF连续激光器的双稳输出特性.在考虑能量传递上转换和基态对2μm激光重吸收的前提下,建立了Tm,Ho：YLF双稳激光器准三能级速率方程理论模型.通过对Tm,Ho：YLF激光器速率方程的求解,理论预见了Tm,Ho：YLF激光器双稳输出的特性,并分析了其产生的机理.进行了激光二极管端面抽运Tm,Ho：YLF激光器双稳输出的实验研究,当激光晶体温度为253K时,双稳区的宽度可达1.6W,跃变点输出功率的跃变量可达82.5mW.通过对比发现理论结果与实验结果比 关键词： 端面抽运 Tm Ho：YLF晶体 连续输出 光学双稳     

激光二极管纵向抽运(Tm,Ho)∶YLF激光器的研究

对激光二极管端面抽运 (Tm ,Ho)∶YLF固体激光器的激光特性进行了研究。根据激光二极管抽运准三能级系统的特性 ,详尽地分析了能量在Tm3 + 离子和Ho3 + 离子之间的传递过程 ,给出了 (Tm ,Ho)∶YLF激光器准三能级的速率方程 ,对上转换及激光下能级粒子再吸收对激光二极管抽运 (Tm ,Ho)∶YLF激光器运转的影响进行了理论分析 ,得出了 (Tm ,Ho)∶YLF激光器的阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。同时对 (Tm ,Ho)∶YLF微片激光器的激光特性进行了实验研究 ,当保持晶体温度为 19℃时 ,阈值抽运功率为 4 2 5mW ,斜率效率为 2 2 .5 % ,最大光光转换效率为 17.4 % ,并且在将晶体保持在四个不同的温度下 ,给出了激光输出功率随抽运功率变化的实验结果。将理论与实验结果进行比较 ,发现吻合得比较好。     

激光二极管抽运Tm,Ho:YLF晶体声光调Q激光器

对激光二极管端面抽运Tm,Ho：YLF晶体声光调Q激光器的激光特性进行了研究。根据粒子跃迁和能量传递过程,在考虑能级传递上转换的前提下,建立了Tm,Ho：YLF脉冲激光器的速率方程,得到了初始反转粒子数的解析表达式,分析了能量传递上转换效应对激光上能级反转粒子数的影响。在室温下实现了2μm波长激光的脉冲输出。实验上给出并分析了Tm,Ho：YLF脉冲激光器的平均输出功率、单脉冲能量和脉冲宽度随抽运功率以及声光Q开关调制频率的变化关系。在抽运功率为2．8W．重复频率为9kHz时,获得了平均输出功率为189mW的激光脉冲,光-光转换效率为6．8％。在重复频率为1kHz时,得到最大单脉冲能量为65μJ,峰值功率为0．17kW。     

激光二极管抽运的准三能级2μm(Tm,Ho)∶YLF激光器的理论研究

根据激光二极管抽运铥 ,钬 (Tm ,Ho)共掺激光器中离子之间的能量传递过程 ,建立了 (Tm ,Ho)∶YLF激光器准三能级的速率方程 ,对上转换及激光下能级粒子再吸收对激光二极管抽运 (Tm ,Ho)∶YLF激光器运转的影响进行了理论分析 ,得出了 (Tm ,Ho)∶YLF激光器的阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。并根据所得到的解析表达式对激光器进行了优化设计 ,分析了增益介质长度、抽运光斑半径、输出镜透过率对激光阈值和斜率效率的影响。并通过实验验证了理论的合理性。同时 ,对小信号增益进行了详尽的理论分析。     

激光二极管纵向抽运（Tm，Ho）：YLF激光器的研究

对激光二极管端面抽运(Tm，Ho)：YLF固体激光器的激光特性进行了研究。根据激光二极管抽运准三能级系统的特性，详尽地分析了能量在Tm^3 离子和Ho^3 离子之间的传递过程，给出了(Tm，Ho)：YLF激光器准三能级的速率方程，对上转换及激光下能级粒子再吸收对激光二极管抽运(Tm，Ho)：YLF激光器运转的影响进行了理论分析，得出了(Tm，Ho)：YLF激光器的阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。同时对(Tm，Ho)：YLF微片激光器的激光特性进行了实验研究，当保持晶体温度为19℃时，阈值抽运功率为425mW，斜率效率为22．5％，最大光—光转换效率为17．4％，并且在将晶体保持在四个不同的温度下，给出了激光输出功率随抽运功率变化的实验结果。将理论与实验结果进行比较，发现吻合得比较好。     

激光二极管抽运的准三能级2μm(Tm,Ho):YLF激光器的理论研究

根据激光二极管抽运铥,钬(Tm,Ho)共掺激光器中离子之间的能量传递过程,建立了(Tm,Ho)：YLF激光器准三能级的速率方程,对上转换及激光下能级粒子再吸收对激光二极管抽运(Tm,Ho)：YLF激光器运转的影响进行了理论分析,得出了(Tm,Ho)：YLF激光器的阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。并根据所得到的解析表达式对激光器进行了优化设计,分析了增益介质长度、抽运光斑半径、输出镜透过率对激光阈值和斜率效率的影响。并通过实验验证了理论的合理性。同时,对小信号增益进行了详尽的理论分析。     

2μm泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的理论分析与优化

根据2μm掺铥光纤激光泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的模型,采用非线性耦合方程组对激光器的性能进行了研究与分析。同时,对激光器各参数包括光纤长度、输出耦合器反射率、光纤散射损耗对激光器性能的影响进行了分析并给出了优化结果。数值仿真结果表明,在一定条件下,2μm泵浦硫化玻璃光纤产生拉曼激光的斜率效率可以超过85%。另外,光纤长度和输出耦合器反射率不仅对输出激光功率的影响很大,而且是相互影响的,必须同时进行优化。结果也表明,输出激光的功率随光纤散射损耗增加急剧线性下降。以上的结果可以用于硫化玻璃光纤级联拉曼激光器的实验指导和优化设计。     

Theoretical analysis and heat dissipation of mid-infrared chalcogenide fiber Raman laser

Based on the structure of mid-infrared chalcogenide fiber Raman laser, the nonlinear coupled equations and heat dissipation equations are constructed. The effects of laser parameters including pump power, fiber length, reflectance of output coupler and fiber loss coefficient on laser performance are numerically analyzed. The results show that the Raman laser pumped at 2 μm can operate at high slope efficiency using the optimized structure parameters. In addition, the output laser power decreases dramatically with the increasing of fiber loss coefficient. Moreover, the temperature distributions along the fiber radial and axial directions and the maximum temperature versus launched pump power are calculated according to the heat dissipation equations. The results show that the maximum temperature in the fiber increases dramatically with the increasing launched pump power, which is above 300 °C for launched pump power of 21 W. The above obtained results can be used for theoretical guiding and optimizing design of practical chalcogenide fiber Raman laser.     

光纤组束激光的工业加工应用前景分析

为了分析光纤组束激光的工业加工应用前景,对组束激光的角偏移和腔耦合效率进行了理论分析和数值计算,结果表明组束激光输出功率可以达到10kW量级。结合双光栅组束结构,对组束激光的光束质量进行控制,结果表明此条件下优化的组束激光光束质量可以达到1.4左右。光纤组束激光在输出功率和光束质量两方面均满足工业加工的应用需求。     

基于光纤光栅谐振腔的掺镱全光纤激光器设计(英文)

采用数值分析方法分析了光纤长度、后腔镜反射率等因素对激光器输出阈值泵浦功率、输出功率的影响,为全光纤激光器的优化设计提供了理论基础.在设计过程中采用光纤光栅作为光纤激光器的反馈与选频腔镜,通过锥度光纤实现了泵浦模块与掺镱双包层光纤之间的低损耗连接以及高效率的泵浦激光功率传输,成功研制了具备稳定窄化线宽激光输出的掺镱全光纤激光器.实验得到了波长峰值在1 082 .50 nm,谱线宽度0 .113 nm,最大输出功率8 .5 W,泵浦阈值功率0 .8 W,斜率效率为70 .8 %的稳定激光输出.     

Theoretical and experimental investigation of thermal effects in a high power Yb-doped double-clad fiber laser

In this paper, based on the thermal conduction equations and the steady-state rate equations, a theoretical and numerical analysis of thermal effects is investigated for a single end pumped Yb-doped double-clad fiber laser (YDDC). The distributions of signal power and temperature for different pump powers and fiber parameters are compared. According to the results, the parameters of the optical-cavity have been optimized and an effective method has been adopted to reduce the thermal effects in an experimental investigation. As a result, an output power of 621 W has been obtained with a slope efficiency of 78%.     

高能掺镱离子光纤激光器的研究

从激光器的速率方程出发,对光纤激光器的工作原理以及输出特性进行了研究,得到了光纤激光器在稳态条件下阈值条件和激光器输出功率的表达式.利用数值模拟结果对光纤激光器基本参量进行分析和论证.为光纤激光器的优化设计提供理论依据.并提出了全光纤型光纤激光器的实验方法.获得了最大功率7.5 W、波长1080 nm、峰值半宽0.11 nm的连续单模激光输出.     

Theoretical study of Pr3+:ZBLAN upconversion ultraviolet fiber laser based on 4f5d state

A theoretical study of the kinetics of two-step-excitation upconversion ultraviolet cw fiber laser based on the 4f5d state in Pr3+:ZBLAN is performed using steady population rate equations and light propagation equations. Under different Pr3+ concentrations, the dependence of the threshold pump powers on the other pump power, the variations of laser output power with reflectivity of output coupler, pump powers and fiber length as well as the dependence of the optimum fiber length on pump powers are investigated.The results predict some optimum laser parameters for maximizing output power.     

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对影响长腔HCN激光器功率输出的各种参数进行了调试实验,实验结果表明,激光器的最佳参数为：栅网250目/英寸、工作波导管壁温130°C、混合气体流量21.3sccm、激光工作电流1.3A、工作气体压力147Pa、补充He气流量12sccm。在最佳工作参数条件下,长腔HCN激光器的激光输出为210mW。     

Laser direct micromilling of copper-based bioelectrode with surface microstructure array

The laser direct micromilling is proposed to fabricate the microstructure arrays on the surface of dry bioelectrodes using red copper material. Based on the principle of laser machining and SEM results, the forming process of microstructure arrays on the surface of copper-based bioelectrodes is discussed. When the process parameters are varied, the effect of process spacing, laser output power, scanning speed and number of scan on the morphology and geometrical dimension of microstructure array of bioelectrode is investigated. The results show that the cone surface microstructure can be fabricated when process spacing is set to 0.1 mm. Surface roughness of microstructure is greatly changed with different scanning speeds. The height of surface microstructure and recast layer is greatly increased with increasing laser output power. When smaller laser output power or less number of scan are selected, surface microstructure array is difficult to be fabricated. However, it is easy to generate the damage of surface microstructure when the larger output power or excessive scanning times are selected. Moreover, our developed copper-based bioelectrode shows a hydrophobic property when the spacings are selected in the range of 0.1–0.3 mm. Eventually, the optimized process parameters are obtained to fabricate the bioelectrode with cone microstructure array.