LD端面泵浦Cr4: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QNd: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.     

Nd:YVO4自受激拉曼激光器调Q锁模特性

利用Nd:YVO4激光晶体的自受激拉曼效应,结合Cr:YAG被动锁模技术和倍频技术,实现了结构紧凑的1176 nm和588 nm黄光锁模激光输出。激光器为LD端面泵浦,三镜折叠腔结构,并且采用了透过率为10%的输出镜。Nd:YVO4晶体长度为10 mm,Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%,Cr:YAG晶体的初始透过率为67%。10 W激光泵浦时,1176 nm激光平均输出功率为123 mW,调Q包络宽度为6 ns,调Q包络内的锁模脉冲重复频率高达1 GHz。588.2 nm 黄光的平均输出功率为8 mW。     

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.     

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.     

利用输出功率测量激光二极管端面抽运的固体激光器热透镜焦距

运用谐振腔变换圆理论,详细分析了激光二极管抽运的Nd:YVO4平行平面腔固体激光器振荡光在晶体内的基模光斑半径随抽运功率变化的U形曲线.提出在适当腔长情况下激光器的输出功率随抽运功率变化曲线上将出现凹陷或尖峰现象,利用曲线上的凹陷和尖峰可以测量激光晶体的热透镜焦距.同时在理论分析的基础上进行了实验,实验结果与理论分析相符合 关键词： Nd:YVO4 热透镜焦距 固体激光器 谐振腔变换圆     

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.     

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%.     

LD泵浦被动调Q-Yb3+∶YAG微晶片激光器的优化设计

从速率方程出发,理论分析了泵浦功率、输出镜反射率、Cr4+∶YAG的初始透过率和长度、Yb3+∶YAG的长度对调Q激光器的重复频率、脉冲宽度、平均输出功率、峰值功率、输出脉冲能量和单脉冲能量利用率的影响。依据理论结果设计了一个窄脉冲宽度、高峰值功率和脉冲能量的被动调Q-Yb3+∶YAG微晶片激光器。该激光器的脉冲宽度Δt=199 ps,峰值功率P m=1.04 MW,输出脉冲能量E=0.21 mJ。     

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.     

Cr~(4+)∶YAG被动调Q绿光激光器及其腔外倍频266nm激光的研究

通过合理设计以及精密调控各元件和温控电流,得到了平均功率为27mW、脉冲宽度为15ns、重复频率为16kHz、峰值功率高达108W的Cr4+∶YAG/Nd∶YAG/LBO绿光脉冲激光器。在腔外用I类临界相位匹配的BBO作为四倍频晶体,得到了平均功率为1 2mW的266nm紫外激光,并分析了椭圆光斑产生的原因。     

基于热键合技术的Cr~(4+):YAG被动调Q固体激光器实验研究

为获得一体化ns脉冲固体激光器,设计了一种Cr4+∶YAG被动调Q的激光器,将Cr4+∶YAG和Nd∶YAG热键合到一起,并在两端直接镀膜构成F-P激光腔。实验中用光纤耦合的激光二极管端面泵浦激光晶体,实现准连续的激光脉冲输出。针对实验中存在的热透镜效应,设计了一散热片,并对风吹和散热片的实验结果进行了对比。实验证实了设计的可行性,并实现了激光器的稳定运转。     

激光二极管侧面抽运Nd∶YAG锁模激光器的研究

利用谐振腔的稳定条件对激光二极管侧面抽运的 Nd∶YAG锁模直腔的稳区特性和谐振腔内的光斑分布进行了分析。根据对腔参量的分析,选取合适的腔参量设计了一个简单的侧面抽运直腔,该谐振腔腔形简单,没有像散,振荡光模式好,有利于激光器的锁模运转。实验中采用国内自行研制的半导体可饱和吸收镜,实现了激光二极管侧面抽运半导体可饱和吸收镜锁模Nd∶YAG激光器的连续锁模运转,平均输出功率为 2 W,锁模脉冲宽度为10 ps,重复频率为100 MHz。结合实验结果进一步讨论了半导体可饱和吸收镜的一些参量如饱和恢复时间、调制深度等对实现稳定连续锁模的影响。     

7.13 W全固态1 319 nm宏微脉冲激光器

 研制了一台高效率全固态平均功率7.13 W的1 319 nm宏微脉冲激光器。激光器采用热稳Z形折叠腔,增益模块采用自行研制的准连续15个二极管芯片环形泵浦的Nd:YAG模块,采用主动声光锁模器作为锁模元件,并在腔内插入倍频KTP晶体对激光器的输出尖峰进行抑制。为了获得稳定的锁模状态,对激光器腔长进行了精确设计和调节。当激光器腔长与锁模器驱动频率匹配时,获取了宏脉冲重复频率400 Hz、脉宽约190 μs,微脉冲重复频率95.6 MHz、脉宽小于1.0 ns的1 319 nm激光脉冲。     

二极管侧面抽运Nd:YAG/KTP腔内倍频百瓦级绿光激光器

为了获得百瓦级激光二极管侧面泵浦绿光激光器,设计了双棒串接、双声光调Q的Z型谐振腔结构.依据光束传输矩阵,通过软件模拟并计算了激光晶体内基模半径随屈光度的变化以及倍频晶体附近腔内光场在子午面和弧矢面内的分布情况,筛选出理想的谐振腔参数.在总泵浦功率1 080 W,声光调Q重复频率为10 kHz时,获得532 nm绿光最大平均输出功率为174.1 W,脉冲宽度为160 ns,光-光转换效率为16.1%,光束质量因子M2x＝9.63,M2y＝9.78.实验结果表明,使用双棒串接、双声光调制Z型腔结构,可以获得百瓦级高功率高光束质量532 nm绿光输出.     

二极管侧面抽运Nd∶YAG/KTP腔内倍频百瓦级绿光激光器

为了获得百瓦级激光二极管侧面泵浦绿光激光器,设计了双棒串接、双声光调Q的Z型谐振腔结构。依据光束传输矩阵,通过软件模拟并计算了激光晶体内基模半径随屈光度的变化以及倍频晶体附近腔内光场在子午面和弧矢面内的分布情况,筛选出理想的谐振腔参数。在总泵浦功率1080W,声光调Q重复频率为10kHz时,获得532nm绿光最大平均输出功率为174.1W,脉冲宽度为160ns,光-光转换效率为16.1%,光束质量因子M2x＝9.63,M2y＝9.78。实验结果表明,使用双棒串接、双声光调制Z型腔结构,可以获得百瓦级高功率高光束质量532nm绿光输出。     

Cr4+∶YAG固体激光器效率的理论分析

对Cr4+∶YAG固体激光器的吸收效率、量子效率、储存效率和提取效率等本征效率进行了分析.Cr4+∶YAG晶体的吸收截面、发射截面、上能级寿命和激活离子浓度等对激光器的本征效率有很大的影响.提高Cr4+∶YAG晶体的光学品质和激活离子的掺杂浓度，优化泵浦源的运转波长和激光腔的设计都能显著改善Cr4+∶YAG固体激光器的本征效率.     

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%.     

新型全固态激光器作用过程中的激光参数分析

对影响LD泵浦的Nd∶GdVO4,Nd∶YVO4和Nd∶YAG激光器输出特性的增益介质长度、腔内损耗、输出镜透过率、泵浦光和振荡光的光斑大小进行了分析和数值模拟。当腔内固有损耗为2%,输出镜透过率为10%时,Nd∶Gd-VO4,Nd∶YVO4和Nd∶YAG晶体的振荡阈值分别为1.77W、0.55W和3.34W。在25W泵浦功率下,利用1mm长的Nd∶GdVO4,Nd∶YVO4和Nd∶YAG晶体可分别得到13.17W,13.26W和8.43W的输出功率,相应的输出镜最佳透过率分别为24%,44%和16%。     

LD泵浦Nd∶GdVO4晶体Cr4+∶YAG被动调Q激光特性研究

考虑腔内光子数密度的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了LD泵浦Nd∶GdVO4晶体Cr4+∶YAG被动调Q 1.06 μm激光的耦合速率方程组.数值求解该方程组获得了输出激光的脉冲宽度、重复率、峰值功率以及单脉冲能量随泵浦功率的变化特性,其理论值与实验结果相符.