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(4×4×1mm)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1.2W时,获得最高功率为40mW525nm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1.2W时,可以获得平均功率为5.2mW,脉冲重复频率为2.44kHz,脉冲宽度为51.5ns,峰值功率为41.7W的515nm脉冲激光输出.输出波长发生变化,而且515nm脉冲激光输出的阈值仅为728mW.     

利用复合Nd:YAG实现600 mW高效紧凑型蓝光激光器

报道了采用复合Nd: YAG晶体, LBO腔内倍频, 简单的平凹谐振腔结构实现大功率LDA泵浦条件下高效率蓝光激光器. 利用大功率泵浦情况下晶体的热透镜效应实现最优模式匹配, 在可吸收泵浦功率为15.09W时, 激光器的473nm蓝光功率输出达600mW, 光-光转化效率达3.98%.     

双波长Yb∶YAG连续激光理论及实验研究

报道了Yb∶YAG双波长激光振荡阈值的理论结果,实验获得了连续双波长激光输出.实验中,采用紧凑的平凹腔结构、940nm光纤耦合LD端面泵浦方式,Yb∶YAG晶体作为激光晶体,采用10%、15%和20%的输出耦合镜,分别实现了单波长和双波长激光输出,在最高泵浦功率为20 W时,输出耦合率分别为10%、20%,最高获得3.94W的1 050nm激光和3.40 W的1 030nm激光,对应的光光转换效率分别为19.7%和17.0%;当输出耦合率为15%、泵浦功率为11.7 W时,获得0.79 W的双波长激光,对应的光光转换效率为6.8%,功率比为1∶1.3,通过光栅光谱仪测量得到双波长谱线中心分别为1 030.31nm和1 047.50nm;当1 030nm激光功率为3.0 W时,30min内输出功率RMS稳定性优于0.18%.该实验结果与理论分析相吻合,可应用于设计稳定可靠的掺Yb双波长激光器.     

钛宝石泵浦的Yb:YAG晶体的激光性能

测量了Yb:YAG晶体的光谱特性,用Ar⁺离子泵浦钛宝石激光器作为泵浦源泵浦Yb:YAG晶体,采用平平腔设计,当输出耦合镜T_1.053μm=4.26%,泵浦功率为1410mW时,得到320mW1.053μm的高效CW激光输出,斜率效率为54%,外推阈值功率为203mW。     

473 nm和946 nm双波长输出的全固态Nd:YAG激光器

设计并实现了473 nm和946 nm双波长输出的全固态Nd:YAG激光器.利用激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体,在三镜折叠谐振腔中插入Brewster窗片作为起偏器,通过周期极化晶体PPKTP内腔倍频获得473 nm蓝光输出.同时利用Nd:YAG激光晶体的热退偏效应,把Brewster窗片作为基频光输出耦合镜,实现946 nm激光输出.通过调谐PPKTP的温度,优化了倍频光和基频光的输出功率.泵浦功率25W时,实验获得了1.8W的473 nm倍频蓝光和0.8W的946 nm基频激光输出.     

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.     

LD泵浦的被动调QYb:YAG薄片激光器实验研究

采用中心波长为940nm的激光二极管泵浦,实现了Yb:YAG薄片的Cr4+:YAG被动调Q激光输出.Yb:YAG薄片掺杂Yb3+离子浓度为10%,厚度为500μm.理论上计算了Yb:YAG薄片在直接水冷方式与不同厚度SiC冷却方式下的温度分布.实验中采用厚度800μm的SiC冷却方式,获得了最高功率2.8 W的1 030nm连续激光输出,输出功率相比直接水冷方式提高了40%.通过Degnan理论优化了被动调Q晶体Cr4+:YAG的初始透过率和输出耦合镜,采用初始透过率为93%的Cr4+:YAG晶体和透过率为10%的输出耦合镜,在800μm SiC冷却方式下,获得了平均输出功率1.95 W、单脉冲能量1.2mJ、脉冲宽度74ns、重复频率1.6kHz的稳定调Q脉冲输出,斜效率为18.1%.光束质量因子M2x=1.622,M2y=1.616.     

利用复合Nd∶YAG实现600mW高效紧凑型蓝光激光器

报道了采用复合Nd∶YAG晶体 ,LBO腔内倍频 ,简单的平凹谐振腔结构实现大功率LDA泵浦条件下高效率蓝光激光器 利用大功率泵浦情况下晶体的热透镜效应实现最优模式匹配 ,在可吸收泵浦功率为 15 .0 9W时 ,激光器的 4 73nm蓝光功率输出达 6 0 0mW ,光 光转化效率达3.98%     

15W光子晶体光纤激光器的研究

利用光子晶体光纤在原来输出功率3 4W的基础上,研制成功了激光输出15W的光子晶体光纤激光器,实验装置为典型的F P腔结构,分别采用二色镜和光纤端面作为高反射腔镜和激光输出腔镜 一端二色镜紧贴光纤的入射端面,它对1 0 5 μm～1 1μm波段信号光的反射率大于99% ,对976nm泵浦光透射率为93% ;另一端利用光纤端面4 %Fresnel反射作为输出端反馈与二相色镜构成了线形谐振腔 实验采用掺Yb3+ 双包层光子晶体光纤,长度为2 0m 内包层为2 0 0 μm ,外包层为380 μm ,Yb2 O3浓度为1 5mol % 当泵浦功率为6 0W时,获得了15W 1 1μm的激光输出 15W光…     

高效LD侧面泵浦腔外倍频绿光激光器

为满足激光加工、激光彩色显示、数据存储、医疗卫生和科研等领域对绿光激光器的需要,研制了一台高倍频效率、窄脉宽侧面泵浦腔外倍频的YAG/LBO绿光激光器。分析并计算了腔外最佳聚焦参数,确定了透镜的最佳聚焦焦距。实验中,利用808nm激光二极管侧面泵浦Nd:YAG晶体,使用BBO晶体进行加压式调Q,采用四分之一波片补偿Nd:YAG晶体的热退偏,最终实现了重复频率1kHz、输出功率10.7W的1 064nm输出,最大单脉冲能量为10.7mJ。在此基础上,采用Ⅰ类温度相位匹配LBO晶体对基频光进行腔外倍频,获得了重复频率1kHz、脉宽21ns、最大输出功率6.04W的532nm准连续绿光输出,倍频效率高达59.3%。     

Yb:YAG薄片激光器多通泵浦耦合系统设计与实验

 介绍了基于Yb:YAG薄片的16通泵浦耦合系统的设计方法,建立了泵浦系统的模型,对模型进行了模拟。以16通泵浦耦合系统为基础,通过微通道冷却,利用国产单片直径10 mm、厚度为250 μm、掺杂原子分数为10% 的Yb:YAG薄片进行了实验研究。在泵浦功率为69.5 W时,采用曲率半径为－800 mm的输出镜,获得了27 W的1 030 nm连续激光输出,光光转换效率为38.8%;采用曲率半径为－2 000 mm的输出镜,获得了18.65 W的1 030 nm连续激光输出,光束质量平分因子小于等于1.1,光光转换效率为26.8%。     

二极管泵浦全固态589 nm脉冲激光器

 报道了一台二极管激光器(DL)泵浦的全固态Nd:YAG和频激光器,激光是由Nd:YAG晶体的1 064 nm 和1 319 nm 谱线外腔和频产生,以6 mm×6 mm×12 mm KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配, 在400 Hz重复频率下,当分别注入3.05 W和2.46 W的1 064 nm和1 319 nm调Q脉冲到KTP晶体时,和频最大输出达到了1.3 W,脉宽为35 ns,线宽优于3 GHz,和频效率达到了23.5％, 光束质量因子分别为1.84和1.93。实验结果表明采用激光二极管阵列泵浦Nd:YAG/ KTP 腔外和频技术是获得黄激光的高效方法, 并通过精确控制谐振腔内标准具的倾角与温度,和频输出波长可精确调谐到Na D2线。     

基于LD双端面泵浦的Nd:YAG高效率倍频激光器

报道了一种利用激光二极管（LD）双端面泵浦的Nd：YAG激光晶体,Cr⁴⁺：YAG晶体被动调Q,LBO临界相位匹配腔内倍频的高转换效率的绿光激光器。分析了双端面泵浦YAG激光器的热效应,实验中LD双端面泵浦,采用U型平行平面腔结构对Nd：YAG进行传导冷却。当总泵浦光为33.8 W时,得到被动调Q频率10 KHz、功率8.21 W的线偏振基频光输出。6.72 W的绿光输出的倍频效率为86%,输出光束为基模,M²为1.4。实验表明双端面泵浦YAG倍频激光器具有很高的转换效率。     

高效腔外频率变换紫外激光器

 为了得到高效的腔外频率变换355 nm紫外激光输出,提出了一种利用３块LBO作为非线性频率变换晶体的新方案。采用LD端面泵浦Nd：YAG声光Q开关激光器作为基波源,当入射泵浦功率为25 W、调制频率12 kHz时,获得了6.2 W的1 064 nm激光输出,经过非线性频率变换后,获得了2.7 W的紫外355 nm激光输出,光-光转换率43.4%。     

高效三倍频全固态Nd∶YAG/LBO紫外激光器

报道了一种侧面泵浦Nd∶YAG、声光调Q、LBO晶体腔外倍频和三倍频的355 nm准连续波紫外激光器.采用结构简单、紧凑的平-凹腔设计,在152 W的泵浦功率下,重复频率5 kHz时,获得平均功率1.62 W的355 nm TEM00模激光输出,三倍频的转换效率为25%;重复频率1 kHz时,获得平均功率518 mW、单脉冲能量518 μJ、脉宽17 ns、峰值功率高达30 kW的紫外激光输出.     

888nm LD泵浦Nd：LuV04倍频绿光激光器

报道了采用888nIn的激光二极管（LD）泵浦Nd：LuVO4晶体得到1066nm的激光输出,其对应能级跃迁为4F3／2→4I11/2。在注入的泵浦功率为18．2W时,获得了11．3W的近红外1066nm激光输出;然后采用非线性晶体LiB。O。（LBO）进行腔内倍频,获得了533nm的绿激光输出,输出功率为4．3W,其光-光转换效率为23．6％,光束质量因子为M2=1．3,4h功率稳定度优于3．7％。     

LBO Ⅰ类临界相位匹配内腔和频555 nm激光器

报道了全固态连续波555 nm激光器.555 nm激光是分别由Nd:YAG和Nd:YVO4晶体的946 nm和1342 nm谱线非线性和频产生,两条谱线在各自晶体对应能级跃迁分别为4F3/2-4Ⅰ9/2和4F3/2-4Ⅰ13/2.实验中采用复合折叠腔结构,利用LBOI类临界相位进行腔内和频,当注入Nd:YAG和Nd:YVO4晶体的泵浦功率分别为20 W和10 W时,获得1.06 W的TEM00连续波555 nm激光输出.4小时功率稳定度优于±3.3%.实验结果表明采用两种激光晶体进行腔内和频是获得激光的高效方法,并可以应用到其它两种激光晶体进行腔内非线性和频,获得更多不同波长激光输出.     

Yb:CNGG有源反射镜的多程放大特性研究

高效、高平均功率固体纳秒脉冲激光器在光电对抗、激光雷达、材料改性、激光加工等诸多领域发挥着越来越重要的作用,然而目前大多数纳秒级高平均功率激光器采用Yb:YAG或掺Nd材料作为增益介质,材料的高饱和通量或低储能密度会导致激光器放大链路复杂,体积庞大。研究比较了一种更适合作为高平均功率、高脉冲能量激光器增益介质的无序石榴石晶体Yb:CNGG,研究了有源反射镜结构中Yb:CNGG的多程增益特性,分析了放大过程并建立了多程放大模型,在一定的泵浦条件下优化了晶体参数以实现更好的储能。开展了双程放大实验,在15 kW/cm²的泵浦功率密度下得到了1.53倍的增益。对比Yb:CNGG晶体与Yb:YAG晶体的多程放大能力,在相同的晶体参数和泵浦条件下,在入射能量1 mJ时Yb:CNGG可实现2.11 J的脉冲能量输出,优于Yb:YAG晶体1.41 J的能量输出。     

LD泵浦Nd：YAG/Cr：YAG腔外频率变换高功率紫外激光器

用KTP晶体对激光二极管端面泵浦的Nd:YAG晶体;Cr:YAG被动调Q产生的1064nm脉冲激光器进行腔外倍频,用BBO晶体四倍频产生266 nm紫外激光.用15 W的LD阵列;当LD泵浦功率为12 W的情况下;红外(1064 μm)调Q平均输出功率为2.2 W;脉冲序列周期为40 μs;脉宽为18ns;峰值功率高达4.9kW.采用KTP腔外二倍频;532nm的绿光输出平均功率为850mW;用BBO腔外四倍频;266nm的紫外光输出平均功率高达215mW，绿光-紫外光光转换效率为25.2%, 红外到紫外总的转换效率为9.8%.