LD端面抽运Nd∶KGW 激光器热效应的理论与实验研究

对LD端面泵浦Nd∶KGW激光器的热效应进行了分析.求解热传导方程得出了Nd∶KGW晶体的温度分布和端面形变,进而计算出了热焦距随泵浦功率的变化曲线,并通过实验对其正确性进行了验证.采用凹 平腔,在不同透过率的输出镜下,对Nd∶KGW晶体的1 064 nm连续激光输出特性进行了研究.     

LD端面抽运Nd∶KGW 激光器热效应的理论与实验研究

对LD端面泵浦Nd∶KGW激光器的热效应进行了分析.求解热传导方程得出了Nd∶KGW晶体的温度分布和端面形变,进而计算出了热焦距随泵浦功率的变化曲线,并通过实验对其正确性进行了验证.采用凹-平腔,在不同透过率的输出镜下,对Nd∶KGW晶体的1 064 nm连续激光输出特性进行了研究.     

基于侧面热对流的LD泵浦Yb:KGd(WO4)2热透镜效应研究

基于对LD端面泵浦Yb∶KGW激光晶体工作特点的分析,建立了符合条件的激光晶体热模型.考虑晶体侧面的热对流,运用MATLAB和FORTRAN软件,通过有限差分法求解各向异性介质热传导方程,得到了该晶体的温度场分布、端面热形变分布和不同泵浦功率下的热焦距.结果表明:在泵浦功率为14 W时,泵浦面最高温度达272.8℃、最...     

端面泵浦双Nd∶YVO_4激光器中热效应对腔稳定性的影响

利用多个激光晶体串接方式可以提高固体激光器的输出功率 发展双Nd∶YVO4 晶体激光器 ,将晶体的端面镀膜作为谐振腔的端面镜 ,构成了平行平面谐振腔 对平行平面谐振腔的等效腔进行了理论分析 ,结果表明激光晶体吸收泵浦光产生的热透镜效应对保持腔的稳定性起到了重要的作用 在国内首次进行了双端泵浦双Nd∶YVO4 激光器的实验研究 ,在抽运功率为 2 0 .74W时获得了 11W的 10 6 4nmTEM0 0 模激光输出 ,其光 光转化效率约为 5 3% 并且对于不同掺杂浓度下的实验结果进行了讨论     

不同泵浦光下Nd∶GdVO_4晶体输出特性

为研究808nm和879nm两种泵浦光对Nd∶GdVO4晶体激光输出特性的影响,并比较两种不同波长泵浦所得连续输出光的效率高低,分析了Nd∶GdVO4晶体的能级结构和两种泵浦光作用下的激光输出特性,发现在879nm也有较强的吸收峰.用808nm和879nm两种不同波长泵浦Nd∶GdVO4晶体的过程是不同的,808nm泵浦是一种间接方式能量转移的过程,在此过程中有明显的热负载产生.而879nm泵浦是将粒子直接激励到激光辐射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量.从理论上可知,879nm的泵浦量子效率要高于808nm的泵浦量子效率,对减少晶体的热产生有很强的优势.实验中采用激光二极管端面泵浦Nd∶GdVO4晶体直腔方案,研究了两种不同泵浦光泵浦Nd∶GdVO4晶体以获得1063nm的连续光,得到了两种光抽运时的斜效率,发现在同样实验条件下,879nm泵浦的输出光斜效率在小功率泵浦时略高于808nm;而在大功率泵浦的情况下明显高于808nm,最高达到38%.同时,在808nm抽运时,实验上获得了1341nm波长的激光,为光通讯的应用提供了一种光源.     

LD端面泵浦折叠腔Nd∶YVO4/LBO激光器

对端面泵浦Nd∶ YVO4构成的四镜Z型折叠腔结构进行了理论研究,合理调整谐振腔的参量关系,使谐振腔能够适应不同泵浦功率下激光晶体热焦距的变化,同时所设计的折叠腔还具有腔参量调整灵活等特点.以LBO晶体为倍频晶体,采用Ⅰ类角度调节位相匹配技术,在双端泵浦光功率为26 W时,成功地获得了4 W稳定的连续绿光输出.Nd∶ YVO4/LBO绿光激光器输出为4 W时的稳定性为1.3%,其光-光转换效率达到13%.     

高温LDAs泵浦紧凑型Nd:YAG激光器

设计了一套紧凑型高温激光二极管阵列端面泵浦电光调Q Nd∶YAG激光器。为使激光器整体结构紧凑,以高温激光二极管阵列作为泵源以有效地降低Nd∶YAG激光器散热压力。利用Ansys软件对高温激光二极管阵列工作时的温度场进行模拟。使用基于K9玻璃材质的导光锥将泵浦光耦合进Nd∶YAG晶体内。利用Traceproc软件模拟了导光锥前后端面的光场分布。采用5mm×5mm×40mm、掺杂浓度为1.0at。%的Nd∶YAG晶体作为增益介质,利用Ansys软件对200μs,250μs泵浦脉宽条件下的晶体内部温度场分布进行模拟并计算了激光器工作时的热透镜焦距。结果表明,本文设计的紧凑型激光器可以实现稳定的脉冲激光输出。在重复频率20Hz,泵浦源电压脉冲宽度250μs、300μs条件下,获得了单脉冲能量44.1mJ和50.2mJ的单脉冲输出,对应脉冲宽度分别为18.3ns和21.3ns,斜效率为12.35%和12.24%.     

干涉条纹法测量LD端面泵浦Nd∶YAG热透镜焦距

研究了端面泵浦Nd∶YAG晶体热透镜效应,提出了一种新的测量热透镜的方法-干涉条纹法,并通过理论估算与用此方法所测的热透镜焦距相比较, 表明此方法所测热透镜焦距随着泵浦光功率的增大二者越来越吻合, 验证了该方法的可靠性. 该方法解决了端泵Nd∶YAG时, 由温度梯度, 热应力双折射和端面形变所引起的总的热透镜焦距难以测量的问题.     

采用解析法对Nd:YAG单晶光纤的温度场研究

采用解析法对Nd:YAG单晶光纤激光器热效应相关的光纤温度场分布进行研究。建立了Nd:YAG单晶光纤热模型,在单晶光纤所满足的边界条件下通过解析求解热传导方程,得到在高功率808 nm泵浦光抽运下产生946 nm激光的单晶光纤温度场分布,并与传统Nd∶YAG激光晶体的温度场进行比较,然后分别与同泵浦条件下的有限元数值方法的分析结果进行研究对比,最后分析泵浦光参数、单晶光纤参数等对温度场的影响。结果表明,功率为86 W的泵浦光入射至单晶光纤端面的最高温升仅为30.98℃,明显优于同泵浦条件下传统Nd∶YAG晶体的端面温升结果94.37℃,与有限元数值法得到的Nd:YAG单晶光纤19℃温升结果相比,该解析法结果更接近于实验的测量值31℃,能够更精确描述晶体光纤温度场。本文可对单晶光纤激光器热效应的精确研究提供一定参考,进而有利于提高单晶光纤激光器的性能。     

激光二极管泵浦Nd∶YVO4/YVO4复合晶体绿光激光器

采用一种新型的Nd∶YVO4/YVO4复合晶体,利用V型折叠腔,研究了高功率激光二极管端面泵浦的Nd∶YVO4/YVO4复合晶体激光器基频1.06 μm及倍频532 nm激光的输出特性.当泵浦功率为24.6 W时,获得1.06 pm激光的最大输出功率为11.7 W,光-光转换效率为48%.当泵浦功率为17 W时,获得了5.32 W的绿光输出,光-光转换效率达到31.3%.     

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.     

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.     

干涉条纹法测量LD端面泵浦Nd∶YAG热透镜焦距

研究了端面泵浦Nd∶YAG晶体热透镜效应,提出了一种新的测量热透镜的方法 干涉条纹法,并通过理论估算与用此方法所测的热透镜焦距相比较,表明此方法所测热透镜焦距随着泵浦光功率的增大二者越来越吻合,验证了该方法的可靠性 该方法解决了端泵Nd∶YAG时,由温度梯度,热应力双折射和端面形变所引起的总的热透镜焦距难以测量的问题.     

闪光灯泵浦的Nd∶KGd(WO4)2激光器

报道了用闪光灯泵浦的掺钕的钨酸钆镓(Nd3+:KGd(WO4)2)激光器.在重复频率1Hz,脉宽120μs的灯泵下,测量了不同透过率下激光输出能量,获得最大输出能量384mJ,斜率效率1.0%,外推阈值0.54J.在调Q运行时,Nd∶KGW晶体的斜率效率为0.16%,最大输出能量46mJ.     

一种能补偿热效应的高功率端面泵浦Nd∶YVO_4激光谐振腔的设计

针对激光二极管端面泵浦的Nd∶YVO4 全固态激光器 ,提出了一种利用双晶体 ,对Nd∶YVO4 的热效应进行补偿的方案 ,同时该方案又能提高最大输出功率 ,避免由于插入附加光学元件所导致的损耗 ,满足调Q以及提高腔内倍频效率的要求     

激光二极管端面纵向泵浦Nd:YVO_4激光器的热效应研究

针对激光二极管端面纵向泵浦Nd:YVO4激光器,本文理论和实验详细研究了Nd:YVO4晶体的热透镜效应。在激光二极管的中心波长分别为808nm和880nm及分别采用单端端面纵向泵浦和双端端面纵向泵浦结构情况下,实验测量了Nd:YVO4晶体的热透镜焦距,实验结果和理论预测基本吻合。同时在泵浦功率60W时获得了18.8W的连续基横模激光输出。     

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.     

闪光灯抽运的Nd∶KGW和Nd∶YAG激光器的性能比较

用重复频率 1Hz、脉冲宽度 12 0 μs的闪光灯侧面抽运 ,在相同的实验条件下 ,对比了Nd∶KGW晶体与Nd∶YAG晶体的激光性能。在自由运转时 ,分别获得 1 0 %和 0 44 %的斜率效率和 0 5 4J、0 .76J的外推阈值能量 ,获得的最大输出能量为 384mJ和 16 5mJ。调Q运转时 ,Nd∶KGW激光器与Nd∶YAG激光器的斜率效率分别是0 16 %和 0 0 7% ,阈值能量为 5 9J和 12 5J。     

空气导热作用下Nd:YAG晶体温场特性

为了实现激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体温度场的精确计算,在晶体端面导热边界条件下建立热模型。首先根据热传导方程,以解析分析理论为基础,应用常数变易法和特征函数法,在考虑晶体端面存在热交换情况下,计算得到808 nm激光泵浦Nd:YAG圆棒晶体的温度场分布,分析了泵浦激光功率、光束半径及超高阶次等因素对晶体温度场分布的影响。分析结果表明:当功率为60 W、光斑半径为0. 4 mm的泵浦光作用于半径为1. 5 mm,长度为5 mm的Nd:YAG圆棒晶体时,该晶体内部最高温升出现在泵浦端面中心处,最高温升为426. 3 K,得到晶体的热透镜焦距为272. 98 mm。由于在计算中考虑了空气的导热作用对晶体温度场分布的影响,更符合实际情况,因此结果能更真实反映晶体内部温度场的分布情况。本文研究为精确分析相关激光晶体的温度场分布提供了指导,并为激光器性能的优化提供了理论依据。     

端面抽运激光晶体热形变及温度场分布研究

用有限元方法研究了端面抽运Nd∶YAG激光器中激光晶体的温度和端面热形变分布规律.研究表明,激光晶体的端面热形变分为端面伸长形变和鼓出形变两种,晶体的热形变透镜效应是由鼓出形变引起的.在端面抽运的Nd∶YAG晶体中采用第三类热传导边界条件,实验测量了晶体的端面伸长和端面鼓出形变,结果与理论分析相一致.