Cr^4＋：YAG的可饱和吸收特性与被动Q开关性能研究

运用速率方程计算了Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ晶体的可饱和吸收特性参数，包括初始吸收系数，饱和吸收系数，饱和光强和损耗调制度，用Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ对脉冲和连续Ｎｄ：ＹＡＧ激光器进行了被动调Ｑ，在脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光器上得到了８ｎｓ的调Ｑ激光脉冲，在连续Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的调Ｑ中得到了间隔和幅度抖动小于５％的输出脉冲充列。     

稳态锁模产生4ps激光脉冲

首次利用ＧａＡｓ光电导开关，控制Ｎｄ：ＹＬＦ激光器腔内Ｑ值，实现稳态锁模，获得脉宽和能量稳定性极高的４ｐｓ激光脉冲。     

Nd：YLF单纵模调Q激光器腔内脉冲稳幅的实验研究

报道用超快ＧａＡｓ光电导开关为基础的光电反馈网络对ＮＤ：ＹＬＦ单纵模调Ｑ脉冲激光器的腔内光强度成功地进行了负反馈控制，输出的调Ｑ激光脉冲幅度稳定性得到提高，不稳定度＜±３％。     

滤波对8字腔掺铒光纤激光器锁模运转的影响

构建了基于损耗非对称非线性光学环镜的8字腔掺铒光纤锁模激光器,并讨论了腔内滤波带宽对腔内脉冲演化和激光器输出特性的影响.在非线性光学环镜中引入双向输出耦合器,耦合器和传输光纤位置的不对称产生非互易性,实现锁模运转.利用自制的可调谐滤波器实验研究了滤波带宽对激光器的影响.当滤波带宽为2.1 nm时,腔内脉冲的演化过程受滤波和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲半高全宽分别为583.7fs和2.94 ps.随着滤波带宽增大,滤波的作用逐渐减弱,激光器两路输出脉冲参数逐渐接近,并接近傅里叶变换极限脉冲.当滤波带宽较大时,腔内脉冲的演化过程受增益谱和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲均为变换极限脉冲,半高全宽约为440 fs.通过调节滤波器中心波长实现了对激光器输出脉冲光谱的连续调谐,调节范围大于30 nm.     

注入噪声对光纤激光器锁模启动的影响

 从掺镱光纤激光器腔内的激光场出发，讨论了掺镱光纤激光器腔内的噪声信号对锁模启动的影响，并针对我们设计的8字腔超短脉冲光纤激光器进行了研究。通过对激光器腔内锁模过程的分析发现：在泵浦功率为214.75 mW时，自行研制的8字形腔掺Yb³⁺光纤激光器在未注入噪声信号时，输出端在30～50 s内获得稳定的锁模脉冲激光输出；在腔内注入脉宽30 ns，频率10 kHz，平均功率0.2 mW的脉冲噪声后，输出端在1~2 s内获得同样稳定的锁模脉冲激光输出。实验结果表明，注入激光器谐振腔内一定的噪声信号，可加速锁模的启动。     

LaMgAl_(11)O_(19)∶Co~(2+)被动调Q铒玻璃激光器研究

综述了被动调Q铒玻璃激光器的发展概况,推导了被动调Q铒玻璃激光器输出脉冲能量、脉宽的解析表达式,数值模拟了腔内损耗与输出脉冲能量、脉宽及峰值功率的关系以及输出脉冲能量与输入抽运能量的关系。设计了一台LaMgAl11O19∶Co2 被动调Q铒玻璃激光器,实验验证了数值模拟分析结果。结果表明,腔内损耗增加将导致输出脉冲能量下降,脉宽变大,从而峰值功率降低。输入能量低于12J时,输出只有单脉冲,当输入能量大于12J时,输出会出现双脉冲。在8J的电输入下,获得了峰值功率50kW,2.7mJ的1.535μm激光输出。最后讨论了提高单脉冲能量的方法。     

LaMgAl11O19:Co2+被动调Q铒玻璃激光器研究

综述了被动调Q铒玻璃激光器的发展概况,推导了被动调Q铒玻璃激光器输出脉冲能量、脉宽的解析表达式,数值模拟了腔内损耗与输出脉冲能量、脉宽及峰值功率的关系以及输出脉冲能量与输入抽运能量的关系.设计了一台LaMgAl11O19:Co2 被动调Q铒玻璃激光器,实验验证了数值模拟分析结果.结果表明,腔内损耗增加将导致输出脉冲能量下降,脉宽变大,从而峰值功率降低.输入能量低于12 J时,输出只有单脉冲,当输入能量大于12 J时,输出会出现双脉冲.在8 J的电输入下,获得了峰值功率50 kW,2.7 mJ的1.535 tm激光输出.最后讨论了提高单脉冲能量的方法.     

用于高速摄影序列脉冲激光器的研究

主要阐述用于高速摄影的序列脉冲激光器,理论计算了影响序列脉冲激光器脉冲间隔的主要参数,提出调制晶体高Q状态引入腔损耗的经验公式,总结了实际调试序列脉冲激光器经验,并且列出了调试激光脉冲间隔8—100μs的实验记录。     

外延叠层多有源区激光器的结构优化设计

基于分离的非对称大光腔结构,对激射波长为905nm的外延叠层三有源区大功率脉冲半导体激光器的外延结构进行优化设计。通过优化近场光场模式、自由载流子吸收损耗、相邻发光区之间距离以及掺杂浓度分布等关键参数,提高了器件的脉冲峰值功率,降低了内损耗和远场垂直发散角。研制的1mm腔长、100μm条宽的三有源区大功率半导体激光器,经由150ns脉宽和6.67kHz重复频率的脉冲测试,在34.5A脉冲电流强度驱动下实现了122W的脉冲峰值功率输出。器件的斜率效率为3.54 W/A,单个发光区实现了折合91.75%的内量子效率和2.05cm-1的内损耗,水平方向和垂直方向上的半峰全宽远场发散角分别为7.8°和27.6°。     

损耗调制CO2激光脉冲的噪声特性

由于自发辐射噪声的涨落,CO2激光器的脉冲峰值强度与时间延迟密切相关。理论和实验研究发现,对于典型的B类CO2激光器．在损耗调制情况下,当脉冲峰值出现在最低腔损耗to之前时,初始自发辐射噪声越大,相对于阈值点的第一个渡跃时间tFP越小,对应的峰值强度越小;当脉冲峰值出现在最低腔损耗to之后时,初始自发辐射噪声越大,相对于阈值点的第一个渡跃时间tFP越小,对应的峰值强度则越大。     

二极管泵浦折叠式电光调Q激光器

针对机载激光测距及激光指示应用需求,设计了一种紧凑可靠的电光调Q脉冲激光器。从调Q速率方程出发,分析了激光器输出能量随优化参数z增大而增大、脉宽随z增大而减小的关系。采用?6 mm×56 mm的Nd:YAG激光晶体,LD侧面泵浦,角锥棱镜作为折光器的u形折叠式非稳腔,在增益满足的前提下,提高谐振腔抗失调能力。在注入电脉冲1.2 J条件下,激光器单脉冲能量输出为108 mJ,脉冲宽度为11.8 ns,能量不稳定度 < 0.8%;光-光效率18%,可长时间稳定运行。     

Controllable dissipative soliton and Q-switched pulse emission in a normal dispersion fiber laser using SESAM and cavity loss tuning mechanism

We report on the controllable generation of the dissipative soliton and the Q-switched pulse in a normal dispersion fiber ring laser. The hybrid saturable absorber is used to obtain the dissipative soliton or the Q-switched pulse by slightly adjusting the polarization controller. Based on the experimental results and theoretical analysis, the controllable dissipative soliton and Q-switched pulse emission can be induced by the cavity loss tuning mechanism of the fiber laser.     

新型电光陶瓷调Q光纤激光器

报道了基于OptoCeramic(R)电光陶瓷材料的新型调Q光纤激光器.采用976 nm半导体激光器作为抽运源,电光陶瓷调制器作为Q开关,峰值吸收系数1200 Db/m的高掺杂镱纤作为增益介质构成环形腔激光器.增益光纤的高掺杂浓度使得激光器的腔长得到缩短,输出光脉冲的宽度得到压缩.通过调节电光元件的电压,控制材料的折射率,调节谐振腔的损耗,实现Q开关作用.实验中通过改变腔长、抽运功率和重复频率,研究了脉冲的输出特性.获得最窄脉宽104 ns,重复频率3～40 kHz连续可调的调Q脉冲输出.     

Calculation of the Spatio-Temporal Dynamics of Q-switched Yb^3＋：YAG Laser with an Unstable Cavity and a Super-Gaussian Mirror

A numerical simulation used to compute the spatio-temporal dynamics of pulse formation of diode-pumped Q- switched Yb： YA G laser is carried out. The model takes the laser amplification and gain saturation, the properties of the laser cavity, and the diffractive effects of the laser disc into account. The numerical calculation is performed for a confocal positive-branch unstable resonator with a super Gaussian coupling mirror. The simulation results show that the laser pulse starts from a Gaussian intensity distribution and becomes rapidly non-Gaussian. The corresponding beam quality M^2 factor is seen to vary approximately from 1.5 at the beginning of the formation of pulse to more than 10 in the tail of the pulse, with a value of 11.6 at the peak of the pulse.     

Influences of ASE on the performances of Q-switched ytterbium-doped fiber lasers

The output characteristics of actively Q-switched ytterbium-doped fiber lasers (YDFL) are investigated in this paper. Our experimental results show that, the combined effect between the short switching time and the gain transient property of doped fiber causes the initial amplified spontaneous emission (ASE) power fluctuation, forming the multi-peak structure in the output pulse for either ring or linear cavity Q-switched YDFL. The pulse buildup time decreases with the rising of the pump. Moreover, since the broad-band ASE generated in the YDF is very high, it may saturate the doped fiber once the switch has been opened, making it difficult to achieve Q-switched laser oscillation for both fiber lasers. By using ASE filter to suppress the initial ASE, the gain supplied by the YDF can be greatly enhanced, which can not only decrease the threshold, but also greatly decrease the duration, and enhance the peak power of the Q-switched laser pulse as well. By using such an ASE filter, the Q-switched laser pulse with the peak power of 40.7 W and the duration of 30 ns has been achieved for the linear cavity YDFL pumped with 160 mW.     

全光纤调Q激光器腔内脉宽压缩技术

为了压缩MOPA全光纤调Q激光器脉冲宽度,对谐振腔基本参数进行了研究。首先,根据速率方程理论推导出脉冲宽度的表达式,通过数值解建立表达式参数与脉冲宽度的关系。然后,分析增益光纤长度、腔镜输出透过率、Q开关性能等谐振腔基本参数对全光纤调Q种子源输出脉冲宽度的影响并通过实验来逐一验证结果。最后,通过优化的参数搭建全光纤调Q激光器,在重复频率为20 kHz时,得到脉冲宽度为54 ns、平均功率为0.86 W的种子激光输出。在重复频率为100 kHz时,对脉宽142 ns、平均功率为1.66 W的种子光进行预放大和功率主放大,最终得到平均功率120 W、脉宽180 ns、光谱宽度为0.67 nm的稳定脉冲激光输出。通过提升AOM性能、减小增益光纤长度等参数优化方式构建调Q光纤激光器,能有效压缩谐振腔内脉冲宽度。     

声光调Q激光器所需最小衍射效率的研究

以四能级系统为例, 研究了在输出脉冲能量一定的情况下,声光调Q激光器所需要的最小衍射效率如何确定的问题.通过对调Q反转粒子数密度的求解,获得了调Q激光器输出的一定脉冲能量与腔内损耗、所需最小Q开关的衍射效率和输出镜的反射率等的关系公式.这一结果为声光调Q激光器Q开关衍射效率的设计提供了简便的估算方法.     

基于SESAM被动调Q的激光二极管泵浦Yb∶CaYAlO_4脉冲激光器

采用发射波长约为976 nm的半导体激光器作为泵浦源,Yb~(3+)掺杂浓度为1. 5at.%、通光长度为2 mm的Yb∶CaYAlO_4晶体作为增益介质,本文提出了一种基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动调Q的激光二极管泵浦Yb∶CaYAlO_4以获取稳定脉冲输出的方案。通过合理设计谐振腔,实现了稳定的被动调Q激光脉冲输出,并分析了泵浦功率的大小对输出脉冲的重复频率、脉冲宽度、单脉冲能量以及脉冲峰值功率的影响。     

Diode-pumped passively Q-switched and mode-locked Nd:Lu<Subscript>0.15</Subscript>Y<Subscript>0.85</Subscript>VO<Subscript>4</Subscript> laser with a GaAs saturable absorber

By using a-cut Nd:Lu_0.15Y_0.85VO₄ mixed crystal as laser gain medium, a diode-pumped passively Q-switched and mode-locked (QML) laser with a GaAs saturable absorber in a Z-type folded cavity is demonstrated for the first time. The Q-switched mode-locked laser pulses with about 90% modulation depth are obtained as long as the pump power reached the oscillation threshold. The repetition rate of the passively Q-switched pulse envelope ranges from 50 to 186 kHz as the pump power increases from 0.915 to 6.520 W. Under an incident pump power of 6.52 W, the QML pulses with the largest average output power of 694 mW, the shortest pulse width of 200 ns and the highest pulse energy of 3.73 μJ are obtained. The mode-locked pulse width inside the Q-switched envelope is estimated to be about 275 ps. The experimental results show that Nd:Lu_0.15Y_0.85VO₄ is a promising mixed crystal for QML laser.     

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。