Cr4+:YAG被动调Q激光器输出特性

采用理论与实验相结合的方法研究了激光二极管阵列泵浦的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光器的输出特性.重点分析了调Q晶体小信号透过率和反射镜的反射率对激光器的输出能量、脉冲宽度的影响.对数值模拟结果进行了实验验证,数值计算与实验结果基本一致.研究结果表明,在特定的激光晶体参数下,Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出能量与脉冲宽度由调Q晶体的小信号透过率和输出镜的反射率决定:输出能量随着小信号透过率增加而减小,对应于一个调Q晶体透过率,有一个最佳反射率使输出能量最大;脉冲宽度随着初始透过率与反射率的增大而增大.     

LD泵浦被动调Q-Yb3+∶YAG微晶片激光器的优化设计

从速率方程出发,理论分析了泵浦功率、输出镜反射率、Cr4+∶YAG的初始透过率和长度、Yb3+∶YAG的长度对调Q激光器的重复频率、脉冲宽度、平均输出功率、峰值功率、输出脉冲能量和单脉冲能量利用率的影响。依据理论结果设计了一个窄脉冲宽度、高峰值功率和脉冲能量的被动调Q-Yb3+∶YAG微晶片激光器。该激光器的脉冲宽度Δt=199 ps,峰值功率P m=1.04 MW,输出脉冲能量E=0.21 mJ。     

高重复频率1.34μm调Q锁模Nd:YVO_4激光器

报道了基于V:YAG可饱和吸收体的1.34μm被动调Q锁模Nd:YVO4激光器。采用直腔结构,使用透过率为10%的输出镜,在LD端面泵浦的情况下,实现了重复频率高达2.6GHz的1.34μm调Q锁模运转。Nd:YVO4晶体中,Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%,V:YAG晶体的初始透过率为83%。在泵浦功率为11 W时,1.34μm调Q锁模激光的最大平均输出功率为308mW,光-光转换效率为2.8%。     

新型Nd3+∶Ca4GdO(BO3)3自倍频晶体Cr4+∶YAG被动调Q激光特性研究

采用氙灯抽运自倍频晶体Nd3 +∶Ca4GdO(BO3 ) 3 (简称Nd∶GdCOB) ,Cr4+∶YAG被动调Q ,实现了Nd∶GdCOB晶体被动调Q激光运转 ,测量了饱和吸收体Cr4+∶YAG不同小信号透过率下绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率 ,给出了描述Nd∶GdCOB晶体调Q工作原理的耦合波方程组 ,数值求解了该方程组 ,所得的理论结果与实验值相符合     

LD泵浦Cr4+∶YAG被动调Q锁模Nd∶Gd0.42Y0.58VO4激光器

理论和实验研究了LD泵浦Nd∶Gd0.42Y0.58VO4/Cr4+∶YAG被动调Q锁模激光器.在分析Cr4+∶YAG晶体能级结构和调Q锁模物理过程的基础上,通过数值模拟给出了Cr4+∶YAG调Q锁模的参量要求,然后进行了实验验证.实验中Cr4+∶YAG的初始透过率T0分别为86.3%、95%,输出镜的透过率T分别为10%、20%,在其他条件不变的情况下构成四种不同的组合,均实现了激光器的调Q锁模运转.实验结果表明,降低Cr4+∶YAG的初始透过率T0或提高输出镜透过率T有利于获得较好的锁模效果,与理论分析一致.     

Nd:YVO4自受激拉曼激光器调Q锁模特性

利用Nd:YVO4激光晶体的自受激拉曼效应,结合Cr:YAG被动锁模技术和倍频技术,实现了结构紧凑的1176 nm和588 nm黄光锁模激光输出。激光器为LD端面泵浦,三镜折叠腔结构,并且采用了透过率为10%的输出镜。Nd:YVO4晶体长度为10 mm,Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%,Cr:YAG晶体的初始透过率为67%。10 W激光泵浦时,1176 nm激光平均输出功率为123 mW,调Q包络宽度为6 ns,调Q包络内的锁模脉冲重复频率高达1 GHz。588.2 nm 黄光的平均输出功率为8 mW。     

直接水冷的Yb∶YAG薄片激光器系统设计与实验研究

设计了一台二极管泵浦的具有新型四通泵浦结构及接触式水冷装置的Yb∶YAG薄片激光器.激光泵浦源采用中心波长为940nm的二极管激光器,利用多模光纤进行耦合输出.YAG晶体Yb3+离子掺杂浓度为10%,几何尺寸为直径10mm,厚度500μm.激光晶体的散热装置采用自来水直接冷却,自来水通过铜热沉中打通的V型槽与薄片晶体直接接触.泵浦耦合系统采用聚焦透镜和一对直角棱镜的组合实现四通泵浦,聚焦透镜规格为直径50mm,焦距50mm.模拟了谐振腔的稳定性及不同腔长条件下所对应的激光光斑半径,设计了不同腔型的Yb∶YAG薄片激光器.在F-P腔中采用透过率为5%的输出耦合镜,获得了最高功率为3.28W的1 031nm连续激光输出,光束质量因子M2x=1.79,M2y=1.86,斜效率为20.5%.     

LD泵浦Nd∶LuVO_4/Cr~(4 )∶YAG被动调Q激光器

采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO4晶体,利用Cr4 ∶YAG晶体作为可饱和吸收元件,实现了1.06μm激光的被动调Q运转.在泵浦功率为19.1W时,获得最高平均输出功率为4.58W,脉冲宽度为84ns,单脉冲能量为36.6μJ以及峰值功率为436.2W的激光脉冲.     

被动调Q激光器输出特性的实验研究

被动调Q晶体Cr∶YAG对激光器的性能起着重要的作用。对Cr∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器进行了实验研究。着重研究了抽运功率、腔长、输出镜透过率以及初始透过率等因素对激光输出脉冲序列的重复率、脉冲宽度以及输出功率的影响。实验结果表明，抽运功率是影响重复率的最大因素，抽运功率的增大可以提高重复率，并减小脉冲宽度；它对腔长的影响效果刚好相反；存在一个可使输出功率最大的最佳输出镜透过率；不同的初始透过率对输出有一定的影响。分析表明被动调Q技术适用于DPL。     

LD泵浦Nd∶LuVO4/Cr4+∶YAG被动调Q激光器

采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO4晶体，利用Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收元件，实现了1.06 μm激光的被动调Q运转.在泵浦功率为19.1 W时，获得最高平均输出功率为4.58 W，脉冲宽度为84 ns，单脉冲能量为36.6 μJ以及峰值功率为436.2 W的激光脉冲.     

LD抽运Cr4+∶YAG高重复率被动调Q Nd∶YVO4激光器

采用Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体，实现连续激光二极管（LD）端面抽运的Nd∶YVO4激光器的高重复率被动调Q.在注入抽运功率为8.8 W时，得到重复频率23.8 kHz、平均功率1.21 W的调Q脉冲序列；每个脉冲能量为51 μJ、脉宽为25 ns、峰值功率达到2.03 kW.实验上研究了脉冲重复频率、平均输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量与抽运功率、输出镜透过率的关系.实验结果表明，当抽运功率较大时，脉冲重复频率和输出平均功率随着抽运功率的增加而减小，对此进行了合理的理论解释.     

LD抽运Cr~(4 )∶YAG高重复率被动调QNd∶YVO_4激光器

采用Cr4 ∶YAG晶体作为可饱和吸收体,实现连续激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO4激光器的高重复率被动调Q·在注入抽运功率为8.8W时,得到重复频率23.8kHz、平均功率1.21W的调Q脉冲序列;每个脉冲能量为51μJ、脉宽为25ns、峰值功率达到2.03kW·实验上研究了脉冲重复频率、平均输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量与抽运功率、输出镜透过率的关系·实验结果表明,当抽运功率较大时,脉冲重复频率和输出平均功率随着抽运功率的增加而减小,对此进行了合理的理论解释·     

LD泵浦Nd∶YVO_4/V∶YAG被动调Q1.34μm激光器

利用新型实用的晶体材料V∶YAG作为被动调Q元件,实现了激光二极管泵浦Nd∶YVO4的1.34μm激光谱线调Q运转.研究了饱和吸收体小信号透过率对激光稳定性的影响,得出使用小信号透过率T0小的V∶YAG可使激光脉冲能量和重复频率稳定的结论.在1.6W的泵浦条件下,T0为96%、89%和85%时,4h脉冲能量和重复频率稳定性分别为15%、10%和5%.使用T0为85%的V∶YAG,获得了平均功率输出功率96mW,脉宽8.8ns,重复频率25kHz,峰值功率436W,脉冲能量3.84μJ的实验结果.     

可饱和吸收体Cr∶YAG做被动调Q元件时的选模作用

研究了可饱和吸收体Cr∶YAG做被动调Q元件时所表现出的选模作用.理论分析和实验表明:Cr∶YAG晶体的"动态光阑"效果确保了激光器的基横模输出;而不同纵模形成振荡的难易差别也为脉冲单纵模的实现提供了条件.Cr∶YAG晶体的选模作用在实践中应得到充分的利用.     

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.     

Nd:YAG/Cr~(4+):YAG/YAG键合晶体调Q激光输出特性研究

对激光二极管端面抽运Nd:YAG/Cr~(4+):YAG/YAG键合晶体的1 064nm被动调Q激光性能进行了研究.对比分析了Cr~(4+):YAG晶体初始透过率分别为84.9%和90.6%的调Q激光输出特性,以及不同耦合输出镜透过率对调Q性能的影响.结果表明,在特定抽运功率下,各输出特性参数的优化(高输出功率,高重复频率,窄脉冲宽度)分别对应一个最佳的输出镜透过率;随着抽运功率增加,对应最佳的输出镜透过率越大.对比两种初始透过率的Cr~(4+):YAG晶体对应的激光输出特性,84.9%初始透过率的晶体获得相对较低的平均输出功率,但相应的重复频率较小,脉冲宽度窄,使得调Q激光的峰值功率明显提高.采用30%透过率的耦合输出镜和10.4 W入射抽运功率下,获得了3.2 W平均输出功率、9.7ns脉冲宽度和52kHz重复频率的激光输出,经计算可知峰值功率达6.3kW.     

Yb∶YAG薄片激光介质的温度效应

研究了Yb∶YAG薄片激光器中影响激光介质温度的几个因素。理论和实验均表明减薄Yb∶YAG片并增加抽运光被YAG片吸收的次数 ,是降低激光介质温度、提高激光器输出功率和效率的有效途径。用 0 .35mm厚的Yb∶YAG薄片获得 15 .9W的 1.0 3μm激光输出 ,斜率效率超过 40 %。     

LD端面泵浦腔内倍频Yb∶YAG绿光激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面泵浦10at％掺杂Yb∶YAG激光晶体（4×4×1 mm）和Ⅰ类临界相位匹配LBO的腔内倍频全固态绿光激光器.为了克服“绿光问题”,采用了两个激光二极管偏振耦合系统.在双路泵浦功率为1.2 W时,获得最高功率为40 mW 525 nm的连续基模激光输出.在腔内插入Cr4＋:YAG饱和吸收体被动调Q,在泵浦功率为1.2 W时,可以获得平均功率为5.2 mW,脉冲重复频率为2.44 kHz,脉冲宽度为51.5 ns,峰值功率为41.7 W的515 nm脉冲激光输出.输出波长发生变化,而且515 nm脉冲激光输出的阈值仅为728 mW.     

Cr,Ca∶YAG的液相外延生长

报道了可饱和吸收体Cr4+∶YAG的液相外延生长 ,对双掺杂Cr ,Ca∶YAG外延层的吸收特性进行了分析。通过对Cr离子掺杂浓度以及外延层厚度的控制 ,λ =1.0 6 4μm的饱和与非饱和透过率差ΔT可以在 5 %～ 30 %的范围内进行调节 ,满足单片式被动调Q微晶片激光器对饱和吸收体的设计要求。分析结果同时表明外延Cr,Ca∶YAG层中还有Cr5+离子的存在     

可饱和吸收体Cr:YAG做被动调Q元件时的选模作用

研究了可饱和吸收体Cr:YAG做被动调Q元件时所表现出的选模作用.理论分析和实验表明:Cr:YAG晶体的“动态光阑”效果确保了激光器的基横模输出;而不同纵模形成振荡的难易差别也为脉冲单纵模的实现提供了条件.Cr:YAG晶体的选模作用在实践中应得到充分的利用.