AlGaInAs半导体饱和吸收体调Q特性的理论与实验研究究

利用通过金属化学气相沉积法长成的AlGaInAs饱和吸收体,对808 nm LD泵浦的Nd:YVO₄键合晶体进行被动调Q,获得了波长为1.06 mm的激光脉冲,测量了脉冲能量、脉冲宽度、脉冲重复率随泵浦功率的变化。当泵浦功率为10.57 W时,激光平均输出功率为3.45 W,斜效率为39 %,重复频率达到最大值101 kHz。当泵浦功率为8.07 W时,脉冲宽度达到最小值1.76 ns。利用速率方程对该激光器进行理论分析,计算出输出脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度和重复频率的理论值,实验结果和理论结果基本一致。     

基于Nd:YAG/Cr:YAG/YAG键合晶体LD侧面泵浦激光器

利用Nd∶YAG/Cr∶YAG/YAG键合晶体,建立了具有高平均输出功率的LD侧面泵浦被动调Q激光器系统.当Cr∶YAG的初始透过率为85%、最大泵浦光功率为187.5 W时,1 064nm激光的平均输出功率为83.68W.通过KTP晶体进行倍频,在最大泵浦光功率下,产生了27.2W532nm绿光激光脉冲,同时脉冲宽度和重复频率分别为210ns和21.2kHz;绿光单脉冲能量和峰值功率分别为1.28mJ和6.1kW;泵浦光(808nm)到倍频光(532nm)的光-光效率为14.5%.     

无水冷LD侧面泵浦Nd∶YAG固体激光放大器

通过对行波放大器储能及小信号增益进行理论计算,模拟出输出激光特性,即随着放大器泵浦电流的增加,放大器增益介质内储存能量和小信号增益系数快速增长,提取效率达到76%以上.输出能量随放大器泵浦电流的增加,呈线性增长趋势,在泵浦电流为80A时,输出光能量逐渐饱和,最大输出能量为798mJ.实验中,放大器入射光源采用脉冲能量为350mJ、重复频率为10Hz、脉宽为10ns的脉冲激光,放大器中的Nd∶YAG晶体棒尺寸为Φ7.5mm×134mm,Nd~(3+)的掺杂浓度为1.1%,泵浦功率最大24kW,使用三个最大功率为66 W的半导体制冷器进行半导体热电制冷,在重复频率为10Hz,泵浦电流为80A,泵浦脉冲宽度为200μs时,获得了最大脉冲能量为700mJ、脉冲宽度为10ns的激光输出,通过光束质量诊断仪M-200S测得输出光束在水平和垂直两个方向的光束质量分别是7.9和12.4.     

可控制变频率微片激光器

 用20 W光纤耦合LD作为泵浦光源，对Nd^{3+sup>:YVO_{4/sub>微片进行了增益开关实验，获得了可控制变重复频率（1 Hz～25 kHz）的调Q激光输出。输出脉冲激光的宽度为16 ns，输出的峰值功率在几W。从速率方程出发进行了增益开关理论研究，通过数值解，分析了输出激光特性：当泵浦电流高于产生单脉冲的电流时，增加泵浦电流将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出；增加泵浦脉宽，将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出，泵浦脉宽越大，子脉冲个数越多；当增加重复频率时，输出与泵浦激光重复频率完全一致的激光脉冲，但也将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出。}}     

全光纤高功率被动锁模掺铥光纤激光器

利用非线性光环形镜(NOLM)的可饱和吸收特性实现了可自启动的2μm全光纤高能量被动锁模掺铥光纤激光器。当泵浦功率大于3W时,激光器工作在连续或不稳定脉冲运转状态;泵浦功率达到4.69W后,输出为自启动锁模脉冲,重复频率4.26MHz,中心波长2 061.5nm,光谱半极大宽度18.1nm,平均输出功率8.8mW;继续增加泵浦功率到最大值7.56W,可以得到中心波长2 062.2nm、光谱半极大宽度17.1nm、斜率效率为6.2%、脉冲宽度和能量分别为424fs和65.6nJ的稳定锁模脉冲。这是目前已报道的在未经放大情况下脉冲能量最高的2μm锁模脉冲光纤激光器。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。     

高能量全光纤2 μm掺铥脉冲光纤激光器

基于增益开关技术获得了稳定的高能量全光纤结构2 m脉冲光纤激光器,脉冲重复频率在10~50 kHz之间可调,输出激光中心波长为1958 nm,输出脉冲宽度随着泵浦功率的增加不断减小,其变化范围为1.2~1.7 s。采用两级掺铥光纤放大器对种子激光进行放大,当脉冲重复频率为10 kHz时,获得了5.18 W的输出平均功率,输出脉冲宽度为1.6 s,单脉冲能量为0.518 mJ。     

1.8 mJ高倍率Nd:YAG板条皮秒激光放大器

设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器,采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构,搭建了板条五通放大系统,实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式,放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作,脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后,注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时,板条放大器输出平均功率377 W,单脉冲能量15.5 μJ;当种子源工作重复频率为49.8 kHz时,板条放大器输出平均功率89 W,单脉冲能量1.8 mJ,峰值功率为134 MW,放大倍率达到7.2×104。     

新型结构声光调Q激光器研究

为了提高声光调Q输出脉冲的重复率;通过分析影响脉冲输出特性的因素,提出了采用新颖的掠入射方式、线泵浦源侧面泵浦的特殊谐振腔结构,在泵浦功率50 W时,实现了重复频率500 kHz、脉冲宽度76.82 ns的高重复频率激光脉冲输出.结果表明,缩短脉冲建立时间,提高泵浦功率,可以有效地提高声光调Q激光器的重复频率.     

LD泵浦Cr∶YAG被动调Q 556nm黄光激光器

通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜，成功实现了LD泵浦Nd∶YAG 1.111 μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q556 nm全固态黄光激光器，在注入泵浦功率为1.6 W时，得到平均功率51 mW，脉冲宽度48 ns,重复频率8.9 kHz,峰值功率高达119 W的脉冲黄光输出.     

脉冲LD泵浦电光调Q深紫外激光器

研制了千赫兹213 nm深紫外全固态激光器。激光器采用脉冲LD侧面泵浦方式和电光调Q技术,实现了10瓦级基频光的稳定输出。利用多次倍频技术,实现了稳定的213 nm深紫外激光输出。当LD泵浦电流为80 A时,213 nm激光输出的最大平均功率达到了151 m W,激光器重复频率为1 k Hz,激光脉冲宽度为10ns,功率不稳定度为3%。同时,对激光在非线性晶体中的偏振匹配和不同重复频率条件下的激光器运转特性进行了分析。     

LD泵浦Cr∶YAG被动调Q556nm黄光激光器

通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜,成功实现了LD泵浦Nd∶YAG1.112μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q556nm全固态黄光激光器,在注入泵浦功率为1.6W时,得到平均功率51mW,脉冲宽度48ns,重复频率8.9kHz,峰值功率高达119W的脉冲黄光输出.     

二极管泵浦的被动调Q与脉冲幅度混沌Nd:LaMgAl11O19全固态激光器

基于二极管泵浦Nd:LaMgAl₁₁O₁₉无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8~8.6 W范围内时,激光器运转在被动调Q状态;当泵浦功率为8.6 W时,调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2μs。当泵浦功率增加到8.7~10.5 W范围内时,输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象;通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图,判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态;当泵浦功率功率为10.5 W时,脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。     

二极管泵浦的被动调Q与脉冲幅度混沌Nd:LaMgAl_(11)O_(19)全固态激光器（英文）

基于二极管泵浦Nd:LaMgAl_(11)O_(19)无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8～8.6 W范围内时,激光器运转在被动调Q状态;当泵浦功率为8.6 W时,调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2μs。当泵浦功率增加到8.7～10.5 W范围内时,输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象;通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图,判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态;当泵浦功率功率为10.5 W时,脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。     

二极管泵浦被动调QNd∶YAG/KTP绿光激光器（英文）

报道了LD泵浦的Nd∶YAG/KTP/Cr∶YAG结构被动调Q绿光激光器.当注入泵浦功率为750mW时,获得了平均功率38mW,脉冲宽度14.7ns,重复频率20.4kHz,峰值功率126.6W的调Q绿激光输出.     

基于体布拉格光栅的Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器波长调谐特性

通过建立包含体布拉格光栅波长特性的速率方程模型,模拟了不同泵浦功率、体布拉格光栅中心衍射效率和带宽情况下,激光器的波长调谐特性,包括波长调谐范围、激光光谱、能量和脉冲宽度。实验搭建了以体布拉格光栅作为输出镜的激光二极管泵浦Nd:YAG/Cr~(4+):YAG激光器,测试了不同体布拉格光栅温度和泵浦功率时的激光波长、线宽、能量和脉冲宽度,实验结果和理论分析结果基本相符。在重复频率为10 kHz,脉冲宽度为40μs,峰值功率为10.7 W的矩形脉冲泵浦下,通过调整中心衍射效率为70%,带宽为60 pm的体布拉格光栅温度,获得了1 063.77～1 064.48 nm的波长调谐。当体布拉格光栅为50℃时,获得了单脉冲能量为109.5μJ,脉冲宽度为1.71 ns,中心波长为1 064.432 nm,线宽为38.3 pm,光束质量M~2因子小于1.2的激光输出。研究结果可为体布拉格光栅的应用、激光器的光谱分析及设计提供参考。     

LD连续泵浦Nd:YVO4声光调Q激光器

 利用半导体激光器（LD）连续单端泵浦Nd:YVO₄晶体，实现了声光调Q输出1 064nm的短脉冲。分析并用实验验证了不同透过率输出耦合镜及不同重复频率条件下，输出调Q脉冲能量、脉冲宽度及平均输出功率的规律。在泵浦功率为20.7W，重复频率为50kHz时，获得了最大平均输出功率为5.72W的脉冲，光 光转换效率为28%，斜效率为32.4%；在重复频率为10kHz时，最大单脉冲能量为0.286mJ，脉宽为22ns，峰值功率为13kW。     

100 W全光纤声光调Q光纤激光器实验研究

 报道了一台全光纤结构主振荡功率放大(MOPA)型掺镱脉冲光纤激光器,以光纤光栅为腔镜,光纤型声光调Q的光纤激光器为种子源,通过两级掺镱双包层光纤放大器实现功率放大。对声光调Q的光纤激光器输出特性进行了研究,比较了不同泵浦波长、不同重复频率对激光输出功率和脉冲宽度的影响,并实现了最短脉冲宽度25 ns、单脉冲能量45 μJ的脉冲激光输出。在重复频率50 kHz时,对脉冲宽度130 ns、平均功率0.6 W的种子光进行放大,得到了平均功率102.5 W、脉冲宽度约240 ns的激光输出。     

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.     

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.