大功率准连续Nd:YAG陶瓷激光器研究

采用侧面环绕均匀排布的紧凑型抽运结构,实现了激光二极管阵列侧向抽运Nd∶YAG陶瓷激光器高效率激光输出。理论计算得到谐振腔输出镜的最佳输出耦合透射率为22.2%,并在输出耦合镜透射率为22%的条件下,用掺杂原子数分数为1%,尺寸为5mm×75mm的Nd∶YAG陶瓷棒,获得了平均功率大于230W的准连续1064nm激光输出,其光光效率和斜率效率分别高达52.4%和61%。并测得输出激光脉冲宽度为160μs,光谱线宽略小于0.8nm,光束发散角为16mrad。实验结果显示,Nd∶YAG陶瓷激光器输出功率Nd∶YAG单晶激光器相当。     

端面抽运Nd∶YAG陶瓷1.83 μm激光

报道了基于Nd∶YAG透明陶瓷4F3/2-4I15/2跃迁实现1.83 m激光输出的研究。采用简单紧凑的平凹腔结构,结合对腔镜镀膜参数的设计,控制其他能级跃迁谱线对应波长激光的透射损耗来抑制较强能级跃迁对应的激光振荡。在入射抽运功率14.6 W的808 nm波长半导体激光端面抽运Nd∶YAG透明陶瓷,获得了0.65 W的1.83 m激光输出,斜率效率5.8%。可见Nd∶YAG透明陶瓷可望成为获得1.8 m波段激光直接输出的激光介质。     

Nd:YAG陶瓷与单晶4F3/2–4I13/2跃迁的弱谱线多波长激光性能对比

报道了基于半导体激光端面抽运Nd:YAG的⁴F_3/2–⁴I_13/2 跃迁的弱谱线多波长激光输出. 实验对比了透明陶瓷与单晶材料的激光输出特性, 表明透明陶瓷和单晶材料荧光谱强度的略微差异, 导致了多波长输出时相同两个波长之间的激光强度比在两种材料中的差异. 基于两种耦合输出镜片, 激光阈值都在2 W左右. 在13.5 W的抽运功率下, 基于Nd:YAG透明陶瓷获得了输出功率4.05 W、强度比1 :2的1338与1356 nm双波长激光和输出功率3.65 W、强度比13 : 1的1356与1414 nm 双波长激光, 斜率效率分别达33.9% 和31.9%.     

二极管泵浦1064nm单频Nd∶YAG激光器输出功率稳定控制系统设计

介绍了激光二极管(LD)端面泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的工作原理和结构特点,分析了影响这种固体激光器输出功率稳定性的主要因素,设计并实验研究了一种用于稳定该激光器输出功率的控制方案。该方案在严格控制LD和Nd∶YAG晶体工作温度的条件下,当单频Nd∶YAG激光器的输出功率波动时,根据LD输出功率与其注入电流成正比这一变化规律,利用获得的功率误差信号反馈控制LD的注入电流,即可稳定单频Nd∶YAG激光器的输出功率。实验结果表明:当LD泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的输出功率约为11.5 mW时,采用所设计的控制系统,可使激光输出功率稳定性在130 min内优于1.3%。     

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.     

用于准相位匹配的LD泵浦Nd∶YAG 946nm连续激光光源

本文为泵浦质子交换准相位匹配波导器 Li Nb O3 提供了激光光源 ,用 80 8nm半导体激光器泵浦 Nd∶ YAG晶体 ,在室温下获得 946 nm激光连续输出大于 1 2 0 m W,斜率效率9.8% ,并且在国内首次实现了 LD泵浦 Nd∶YAG/ KNb O3 4 73 nm蓝色激光器的连续运转 ,报道了初步的实验结果并对此进行了详细的分析 ,提出了改进方案 .     

基于超薄层MoS_(2)可饱和吸收体的被动调Q固体Nd∶YAG激光器EI北大核心CSCD

利用超声剥离法制备了超薄层MoS_(2)纳米片分散液可饱和吸收体,以石英池为容器插入Nd∶YAG激光器的平凹谐振腔中,调节谐振腔镜的位置并增大泵浦功率,成功实现了Nd∶YAG激光器被动调Q脉冲输出。实验结果显示,泵浦功率为2.46 W时,激光器开始调Q运转。泵浦功率为14.55 W时,实现了485 mW的脉冲激光输出功率,重复频率为189.75 kHz,脉冲宽度为1.2μs,对应的最大脉冲能量为2.56μJ。结果表明,超薄层MoS_(2)分散液是适用于1064 nm波长固体激光器被动调Q运转的可饱和吸收体材料。     

660nm单一波长Nd∶YAG陶瓷激光器

针对陶瓷晶体1319nm的谱线设计了适合的谐振腔腔镜膜系参量,采用激光二极管列阵侧向抽运掺杂1.1at%、Φ3×50mm的Nd∶YAG陶瓷,利用色散棱镜及KTP晶体Ⅱ类匹配腔内倍频,研制了一台660nm单一波长输出的高重频Nd∶YAG陶瓷红光激光器.根据陶瓷晶体的热透镜焦距设计了谐振腔的各个参量,在重复频率为1000Hz、单脉冲抽运能量约144mJ时,获得了3.9mJ的660nm脉冲激光输出,总的光-光转换效率为2.71%.为进一步研究大功率、高效率的陶瓷红光激光器奠定了基础.     

Cr~(4+),Nd~(3+)∶YAG自调Q激光透明陶瓷的光谱性质

以高纯α-Al2O3、Y2O3、Nd2O3和Cr2O3粉体为原料,CaO为电荷补偿剂,正硅酸乙酯(TEOS)为烧结助剂,采用固相反应法和真空烧结技术成功制备了高质量的Cr4 ,Nd3 ∶YAG透明陶瓷。研究了其在室温下的吸收光谱和发射光谱性质,0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG(Cr,Nd为摩尔分数,下同)透明陶瓷在808nm处的吸收截面为4.27×10-20cm2,1064nm处的发射截面和荧光寿命分别为1.52×10-20cm2和206μs。由Cr4 ,Nd3 ∶YAG透明陶瓷的吸收和发射光谱计算出的吸收和发射截面,进一步估算了材料的激光性能参数,并对其激光性能进行理论预测。Cr,Nd∶YAG透明陶瓷很可能是一种具有潜力的自调Q激光材料。     

LD侧泵Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器

报道了LD侧面泵浦Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器。泵浦组件（呈三角形等间距分布）由9个20W的激光二极管组成，最大泵浦功率为180W。通过对谐振腔参数进行优化设计，用LD连续抽运3mm×65mm Nd∶YAG激光棒时，获得了波长为1319nm的基频光振荡。利用S-KTP II类临界相位匹配腔内倍频技术，当泵浦电流为22A时，获得了6.8W的连续红光激光输出，光-光转换效率为4.3％。     

1 319和1 338 nm双波长Nd:YAG脉冲激光输出实验研究

 根据计算得到的双波长激光振荡的阈值条件,激光实验中对全反镜镀制1 319和1 338 nm的全反膜（其反射率大于99.73%,而对1 064 nm激光的反射率约为7%）;输出镜采用对1 064 nm强谱线95%的高透过率,而对1 319和1 338 nm谱线的透过率分别为34.7%,32.5%,有效抑制了强线1 064 nm振荡,成功实现了1 319和1 338 nm Nd:YAG同时双波长激光脉冲输出。当输入能量为125 J时,1 319和1 338 nm脉冲双波长激光的单脉冲总输出能量为0.89 J,电-光转换效率为0.71%,斜率效率为0.89%。输出的双波长激光的中心波长分别在1 318.8和1 338.2 nm处,谱线宽度（FWHM）分别为0.35和0.48 nm,强度之比为36:44。     

Studies on Nd:YAG Single-pass Amplifiers for High-power Q-switched Laser System

The output of Nd∶YAG single-pass laser amplifiers is studied analytically and experimentally. Methods of analysis for single-pass Nd∶YAG laser amplifier are presented. A flashlamp-pumped Q-switched Nd∶YAG oscillator/amplifier laser system has been developed with the average output power of 121.5 W.     

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.     

LD泵浦Nd∶YVO4/V∶YAG被动调Q 1.34 μm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1.34 μm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1.6 W的泵浦条件下,T0为96%、89%和85%时,4 h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96 mW,脉宽8.8 ns,重复频率25 kHz,峰值功率436 W,脉冲能量3.84 μJ的实验结果.     

A kilowatt level diode-side-pumped QCW Nd:YAG ceramic laser

We demonstrate a kilowatt level Quasi-continuous-wave (QCW) diode-side-pumped Nd:YAG ceramic laser at 1064 nm. The laser system adopts a master oscillator power amplifier scheme (MOPA). The master oscillator contains two diode-pumped laser modules. Under the pump power of 2000 W, an output power of 686 W was obtained. After amplified by an identical ceramic laser module, a maximum output power of 1020 W was obtained under a total incident pump power of 3433 W, corresponding to an optical-optical conversion efficiency of 29.7%. At the maximal output power, the repetition frequency was measured to be 1 kHz and the pulse width was 114 μs. To the best of our knowledge, this is the first time to realize QCW side-pumped Nd:YAG ceramic laser system with output power above 1 kW.     

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.