太阳光直接泵浦固体激光器研究进展

太阳光直接泵浦固体激光器相对于传统二极管泵浦激光器具有能耗低、效率高等优势,在大气传感、深空通信及国防安全等重要领域具有极大的应用潜力,战略意义重大。本文综述了太阳光直接泵浦固体激光器的阳光收集光学系统、增益介质及泵浦系统设计的国内外研究进展,揭示了其与激光输出质量及光转化效率提升的定向关联。提出在太阳光直接泵浦固体激光器发展中,高汇聚效率及高功率的激光输出是核心研究目标,而高品质增益介质是实现上述目标的关键所在。最后,展望了太阳光直接泵浦固体激光器的未来发展趋势。     

用于较大泵浦尺寸半导体泵浦固体激光器的一种特殊腔型

提出一种泵浦固体激光器的特殊腔型,解决了当功率较大时泵浦尺寸较大使得泵浦光斑与激光光斑不匹配的问题,并从激光腔理论和速率方程理论两方面通过数值计算验证了该腔型的优越性.同时对LD泵浦固体激光器以及倍频的设计提出了几条普适原则.     

石墨烯在全固态激光器中的应用

正1.引言全固态激光器(all solid state lasers)是指用激光二极管(laser diode,LD)代替闪光灯泵浦固体激光增益介质的激光器,也称为激光二极管泵浦的固体激光器(laser diode pumped solid state lasers,LDPSSL或DPL)。它集两种激光器的优势于一体,具有转换效率高、输出能量大、峰值功率高、工作介质覆盖的波段广及运转方式多样等优点,与被动可饱和吸收体相结合,可以实现脉冲激光运转,已成为新的优质脉冲激光光源。     

用于种子注入的微型二极管泵浦激光器

设计了一种用于种子注入的微型二极管泵浦激光器,并从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发,对种子激光器的增益介质、耦合系统、谐振腔进行了优化设计.实验研究表明,该激光器运转稳定,输出光束质量高,光束发散角小,输出功率可达80 mW,可满足种子激光的要求.     

高功率半导体激光泵浦源研究进展

高功率半导体激光器是固体激光器和光纤激光器的主要泵浦源。激光泵浦源性能的大幅提升直接促进了固体激光器、光纤激光器等激光器的发展。主要介绍了8xx nm和9xx nm系列半导体激光泵浦源的最新研究进展,8xx nm单管输出功率已达18.8 W@95μm,巴条输出功率已达1.8 kW(QCW),9xx nm单管输出功率已达35 W@100μm,巴条输出功率已达1.98 kW(QCW)。谱宽<1 nm的窄谱宽半导体激光器输出功率可达14 W。展望了未来半导体激光器泵浦源的发展趋势。     

固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式比较

对固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式进行了比较,详细分析了不同类型的固体激光器所适用的泵浦方式.指出二极管泵浦固体激光器是今后固体激光器的发展趋势.     

种子注入的短脉冲激光器特性研究

 从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发，设计了一种微型二极管泵浦激光器，并对种子激光器的结构和参数进行了优化。该激光器运转稳定，输出光束质量高，光束发散角小，光-光转化效率为17-4%，斜率效率可达24%，输出功率可达80mW。将此种子激光注入到调Q激光器中，改善了调Q激光器的输出特性，使得激光脉冲的建立时间缩短了40ns，输出的横模场分布得到了明显改善。     

二极管泵浦准三能级板条固体激光器的优化设计

基于最大激光增益条件，分析和优化了二极管泵浦准三能级Yb∶YAG固体板条激光器的激光增益、板条的最佳光学长度和最佳宽度参数。结果表明：在低功率侧面泵浦条件下，板条增益介质的掺杂浓度和板条宽度满足一定的关系，这为研究该类激光器提供了一条有效途径，其结果可应用于其他准三能级固体激光器设计。     

半导体激光泵浦的外腔YAG激光器国内首次运转

中国科学院上海光学精密机械研究所“激光技术开放研究实验室”于1991年7月8日采用本所“半导体光电子学实验室”研制的一维锁相列阵半导体激光器泵浦外腔YAG激光器获得1.064μm激光输出。外腔结构的实验成功为进一步研究和发展半导体激光泵浦的固体激光器打下了基础。 对于半导体激光泵浦的YAG激光器,为了减少激光腔内的损耗,从而降低激光阈值,国内外在研究初期都采用全内腔的单块(monothic)YAG激光器,随着腔内倍频和增大激光输出等研究的发展和需要,又发展为外腔方式。     

电光调Q脉冲Ho:YLF激光器实验研究

2μm低重复频率高峰值功率高光束质量激光在中长波光参量非线性频率变换等领域具有较为广阔的应用前景。采用L型谐振腔结构,使用42 W的掺Tm光纤激光器泵浦Ho:YLF晶体。基于磷酸钛氧铷（RTP）电光调Q技术,实现了重复频率50 Hz、脉冲宽度18 ns、脉冲能量13.5 mJ、峰值功率0.75 MW的2.05μm Ho:YLF固体激光输出。光束的水平方向和竖直方向M2因子分别为1.4和1.1。该Ho:YLF固体激光器采用光纤激光器泵浦,具有结构紧凑的特点,为更高能量的Ho激光输出奠定了基础。     

CLR-2二极管泵浦单频Tm,Ho:YAG/Tm:YAG激光器

CLR光子公司研制了一种新型固体激光器——连续波二极管泵浦Tm,Ho∶YAG激光器。据说,这种激光器是在市场上销售的首批二极管泵浦单频2.1μm激光器。 CLR-2的特点是超稳定有效激光二极管泵浦;Tm,Ho∶YAG激光器在2.1μm波段工作对人限安全(Tm∶YAG激光器在2.02μm波段工作);从Tm,Ho∶YAG的2088至2100nm     

450W二极管泵浦Nd：YAG薄片激光器

二极管泵浦高平均功率固体激光器在工业、科研和军事等领域具有非常广泛的应用。光学泵浦将在固体激光介质里产生废热并引起介质温度升高。激光器的连续运转要求实时冷却以消除废热。由于固体激光介质的热导率通常较低，因此在激光介质内部和冷却表面之间将产生显著的温度梯度，这就导致了折射率梯度、机械应力和退偏等效应，进而降低光束质量，减小输出功率，甚至造成介质的断裂。这些效应是固体激光器向高平均功率定标的最大挑战。采用薄片激光介质是解决这一问题的有效手段之一。     

半导体激光泵浦复合晶体固体激光器的热效应

为了验证复合晶体使用到半导体泵浦的固体激光器中与非复合晶体的区别,提高半导体泵浦的固体激光器的工作效率,开展了半导体激光泵浦YAP/Tm∶YAP复合晶体固体激光器的热效应的验证实验。采用有限元分析法,模拟了晶体温度及热应力的分布,并分析了热透镜长度的变化情况。结果发现,与非复合晶体相比,复合晶体的温度和热应力均有不同程度的下降,复合晶体工作时的最高温度降至其80%,热应力降至其70%。同时也验证了热透镜焦距不随非掺杂晶体长度的增大而改变,这也意味着复合晶体不能有效提高复合激光的光束质量,但是可以确保输出激光光束质量的稳定性。因此可以证实,使用复合晶体能够有效改善激光器的温度和力学特性,但不能优化固体激光器的光束质量。     

晶体热效应对LD端面泵浦固体激光器优化设计的影响

考虑了激光介质因受热不均匀而引起的热效应对激光器衍射损耗和谐振腔基模尺寸的影响,利用M²因子来描述泵浦光在激光介质中的传播规律,根据泵浦光在激光介质中的有效泵浦体积最小以提高泵浦效率这一判据,给出了含有泵浦光束质量因子M_p²和激光介质参量在内的端面泵浦固体激光器的优化设计曲线,利用这些曲线可方便地指导完成激光器的最佳化参量选择.利用上述理论,对LD端面泵浦光纤耦合输出的Nd:YVO₄激光器进行了研究,实验结果和理论分析相符合.     

用于定向红外对抗的中波红外激光器技术

针对定向红外对抗系统对中波红外激光器在激光波段、激光功率、激光束散角、激光重复频率以及调制波形等方面的具体要求,通过对光泵半导体激光器、量子级联激光器和基于光学参量振荡的固体以及光纤激光器的技术特点与发展现状的分析比较,和对双折射相位匹配与准相位匹配的特点和最新发展动态的梳理,提出用高功率高光束质量的1 064 nm固体激光器或光纤激光器泵浦基于掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体（PPMgLN）的光学参量振荡器的中波红外激光器方案,其波段转换效率可达到16%以上。     

LD泵浦Nd:YAG连续激光器转换性能实验研究

设计了LD端面泵浦固体Nd:YAG连续激光器平台,研究了LD泵浦功率、输出镜透过率和谐振腔腔长对激光器转换性能的影响. 该系统可实现连续1.064 μm近红外激光输出,转换效率可达42.2%.     

12kW二极管泵浦激光模块

二极管泵浦固体激光器（DPL）具有寿命长、热负载小、结构紧凑等优点，在工业加工、军事、通讯等领域都得到了广泛的应用。在高光束质量、高平均功率DPL激光器的研究中，目前普遍采用MOPA结构的光路布局——由谐振腔产生出低功率的单横模激光输出，经多路放大后达到满足需求的功率水平。而激光放大模块作为放大光路中的核心部件，其增益分布特性将直接影响到光束放大过程中的波前变化，因此如何在提高激光放大模块储能的同时提高模块增益分布的均匀性，从而减少光路放大过程的波前畸变，对于进一步研制高平均功率、高光束质量的半导体泵浦固体激光器具有非常重要的意义。     

半导体激光列阵泵浦连续和准连续Nd：YAG激光器稳定输出

用连续输出100mw和脉冲输出200mW的国产双异质结激光二极管(DH-LD)泵浦Nd:YAG激光器,得到稳定的半导体激光泵浦的固体激光器连续输出12mW和10～50kHz重复频率的准连续输出,每个脉冲激光峰值功率20mW,起伏小于1%,与计算结果基本一致.     

LDA侧面泵浦固体激光器泵浦结构参数优化

为LDA侧面泵浦Nd∶YAG棒状固体激光器的优化设计、参数选取及后续试验提供了理论依据和参考,建立了环形侧面泵浦棒状介质泵浦光场分布数值计算模型,研究了LDA侧面泵浦固体Nd∶YAG激光器泵浦光场的分布特点。模拟分析了LDA的bar间距、玻璃管厚度、激光晶体半径等几个主要泵浦结构参数对泵浦光场分布的影响。通过对不同泵浦参数下泵浦光分布特性的数值计算,优化了LDA侧面泵浦固体激光器的泵浦结构参数,优化后的仿真结果表明:在泵浦距离为2 mm条件下,晶体直径为4 mm,玻璃管套筒厚度为1 mm,冷却水层厚度为1 mm时,泵浦光在晶体中心处强度相对值为40.8%,在晶体轴心附近分布比较均匀,且均匀分布区域相对较大。     

二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器技术研究

固体激光器向高平均功率发展的最大障碍是激光介质的热效应.采用薄片激光介质可以实现热流近一维分布,因而是解决固体激光器热效应的有效手段之一,但许多因素都会影响薄片的一维热分布.对薄片热分布的主要影响因素进行的计算分析表明,在均匀泵浦条件下,泵浦区径向温度的均匀性不仅和泵浦区面积与薄片厚度之比有关,而且和冷却区与泵浦区的相关尺寸有关.采用均匀耦合技术并合理设计薄片的散热冷却结构以实现热流近一维分布,用平均功率336 W的激光二极管阵列泵浦一块NdYAG薄片,获得了平均功率超过120 W的准连续激光输出.