大功率Nd∶YAG固体激光器

介绍了一台单级输出灯泵浦大功率脉冲Nd∶YAG激光器。该激光器脉宽0.1-10ms可调,频率1-1000hz可调,总注入电功率12kw。试验得到激光器参数脉冲宽度和频率协调改变,可使激光器在整个脉宽范围内都能稳定500w输出;最大单脉冲能量56J;总体电光效率4.2%;光束质量为25mm.mrad;功率稳定性±2%。     

拱形激光二极管侧抽运Nd∶YAG固体激光器的实验研究

详细阐述了同心抽运、同心冷却的激光二极管紧包侧抽运Nd∶YAG激光器的实验研究工作。这种抽运结构使晶体内的增益场与谐振腔基模实现了良好的匹配,易于得到良好的光束质量和大能量输出,基模提取效率高。模拟分析了晶体内的增益场以及横截面内的温度分布,从不同角度探讨了激光二极管的温度特性对器件工作的影响。研究了晶体的热致退偏效应对器件调Q工作的影响,并且初步探讨了不同腔长、不同腔型下器件的工作情况,这些实验结果对进一步优化使用这种抽运结构有指导意义。所设计的激光器在工作频率6Hz时,得到了斜效率为44.3%的多模调Q输出。在抽运能量735mJ时,得到最大输出能量135mJ,脉宽7.6ns的调Q脉冲,光光效率为18.4%,插头效率为11.0%,光束发散角小于1.5mrad。     

LD侧面抽运Nd∶YAG多波长激光器

利用单根Nd∶YAG晶体棒,实现1 064 nm和1 319 nm双波长基频光振荡及其倍频光532 nm、660 nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1 064 nm和1 319 nm基频光振荡,在此基础上使用非线性频率变换技术获得532 nm和660 nm倍频光的输出.结果表明:1 064 nm和1 319 nm基频激光同时输出时功率分别为30.5 W和8.78 W,单独输出时功率分别为35.6 W和11.2 W|在声光调Q频率分别为10.5 kHz和20.5 kHz时,获得了功率分别为5.34 W和1.353 W的532 nm激光和660 nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72 W和1.902 W各路单独输出,两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%,不稳定度小于2%.     

LD侧面抽运Nd∶YAG多波长激光器

利用单根Nd∶YAG晶体棒,实现1064nm和1319nm双波长基频光振荡及其倍频光532nm、660nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1064nm和1319nm基频光振荡,在此基础上使用非线性频率变换技术获得532nm和660nm倍频光的输出.结果表明:1064nm和1319nm基频激光同时输出时功率分别为30.5W和8.78W,单独输出时功率分别为35.6W和11.2W;在声光调Q频率分别为10.5kHz和20.5kHz时,获得了功率分别为5.34W和1.353W的532nm激光和660nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72W和1.902W各路单独输出,两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%,不稳定度小于2%.     

折返式激光二极管侧抽运Nd∶YAG激光器

提出一种明显改善激光二极管侧面直接抽运固体激光器输出光束质量的新型谐振腔――折返式谐振腔,它由三部分组成     

端面抽运固体激光器中Nd∶YAG和Nd∶YVO_4晶体组合应用技术研究

采用Nd∶YAG与Nd∶YVO4晶体组合应用的方案,将具有优良导热和光电性能的Nd∶YAG晶体作为抽运光的前端吸收晶体,其后端放置具有较宽吸收谱的Nd∶YVO4晶体,用来吸收由于谱宽不匹配而没有被Nd∶YAG晶体吸收的抽运光能量成分。两种晶体在波长1064nm处的发射谱相互重叠,其吸收的抽运光能量可以转化成共同波长的振荡激光,提高了抽运光的利用效率。这种组合应用的方式还可以有效抑制振荡光功率随抽运源工作温度变化而产生的波动。实验证明,采用这种激光晶体的组合应用方案,相对于单一Nd∶YAG晶体方案,激光器的光光转换效率可提升22.9%,输出功率对温度的敏感度由7%降到1%以内。     

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。     

电光腔倒空激光二极管抽运Nd∶YAG锁模激光器

设计了一个简单的直腔,将电光腔倒空与激光二极管端面抽运Nd∶YAG半导体可饱和吸收镜锁模激光器结合,实现了锁模脉冲的产生、放大和输出。在连续抽运功率5 W的条件下,获得了脉冲宽度为11 ps的锁模单脉冲输出和脉冲宽度为200 ns的调Q脉冲输出,腔倒空单脉冲能量为30 nJ,重复频率为10 Hz。连续锁模运转时单个锁模脉冲的能量约为2 nJ,利用腔倒空将单脉冲的能量提高了15 倍左右。文章详细讨论了腔倒空脉冲及调Q脉冲的产生机理,并分析了加在电光晶体上的高压电脉冲以及偏振片的偏振度对腔倒空脉冲及调Q脉冲的影响。     

脉冲激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器晶体时变热效应

采用数值计算的方法,对脉冲激光二极管三向侧面抽运固体激光器中,激光晶体的温度场时变分布进行了计算. 分析了三向侧面抽运情况下晶体内光强分布,在此基础上,采用有限元法,以脉冲激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器为例,对单脉冲过程中晶体温度分布及其影响因素进行分析. 结果表明,晶体升温过程受到抽运条件以及散热条件的影响,但是主要受到抽运条件即抽运光强度和光束半径的影响,降温过程受到晶体热物性参数和晶体半径以及散热条件的影响. 当晶体温度达到周期性分布后,由于晶体径向温度梯度的周期性变化,引起通过晶体的平面光波的中心和边缘光线相对光程差也随时间作周期性变化. 关键词： 激光二极管侧面抽运固体激光器 热效应 有限元法 时变过程     

线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器特性研究

依据四能级系统速率方程 ,推导出了多横模振荡固体激光器输出与输入参量的关系。对二极管抽运固体激光器中线阵激光二极管三向对称侧面抽运结构 ,计算了抽运光强分布 ,并就激光器的阈值抽运功率、近阈值条件下的斜率效率、输出功率和光束质量等与抽运参量的关系 ,进行了数值计算。由计算结果看出 ,线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器中晶体半径和抽运光束腰半径是影响输出激光功率和光束质量的主要因素 ,并通过在谐振腔中加小孔选模 ,使光束质量得到明显改善。选择了一组三向侧面抽运结构参量进行了实验验证 ,实验结果与理论计算一致。     

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。     

104W内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器 ,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔 ,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施 ,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配 ,同时兼顾了Nd∶YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应 ,设计了热稳定谐振腔 ;实验中采用 80个 2 0W激光二极管阵列侧面抽运Nd∶YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体 (在 2 7℃时相位匹配角为 =2 3.6° ;θ =90° ,尺寸为 7mm× 7mm× 10mm)内腔倍频技术 ,谐振腔腔长为 5 30mm ,KTP晶体的冷却温度为 4 .3℃ ,抽运电流为 18.3A时 ,实现平均功率达 10 4W、脉冲宽度为 130ns的 5 32nm激光输出 ;其重复频率为 2 0 .7kHz。光光转换效率为 10 .2 %。     

太阳光抽运激光器抽运系统优化

太阳光抽运激光器中,抽运系统提供的太阳抽运光与激活晶体之间的耦合决定了激光输出的总体效率。使用Tracepro软件,建立了菲涅耳透镜、锥形抽运腔二级抽运系统模型,并对该系统进行优化。通过分析菲涅耳透镜焦斑能量沿轴线的分布,得到了锥形腔入射窗口的口径和窗口距菲涅耳透镜的距离。通过改变锥形抽运腔的腔长和锥度,分析晶体棒轴向抽运功率密度分布,得到了锥形腔的最佳结构,并对镜面反射腔和陶瓷腔进行了详细的介绍。     

20 W腔外倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器

研制了一台高光束质量的全固态Nd∶YAG激光器 ,采用KTP腔外倍频 ,获得了大于 2 0W准连续绿光输出 ,峰功率可达 1.15× 10 5W ,光束质量因子M2 值约为 4。     

拱形激光二极管侧抽运Nd:YAG固体激光器的实验研究

详细阐述了同心抽运、同心冷却的激光二极管紧包侧抽运Nd：YAG激光器的实验研究工作。这种抽运结构使晶体内的增益场与谐振腔基模实现了良好的匹配,易于得到良好的光束质量和大能量输出,基模提取效率高。模拟分析了晶体内的增益场以及横截面内的温度分布,从不同角度探讨了激光二极管的温度特性对器件工作的影响。研究了晶体的热致退偏效应对器件调Q工作的影响．并且初步探讨了不同腔长、不同腔型下器件的工作情况,这些实验结果对进一步优化使用这种抽运结构有指导意义。所设计的激光器在工作频率6Hz时．得到了斜效率为44．3％的多模调Q输出。在抽运能量735mJ时,得到最大输出能量135mJ,脉宽7．6ns的调Q脉冲,光光效率为18．4％,插头效率为11．0％,光束发散角小于1．5mrad。     

离轴抽运对Nd∶YAG激光器振荡模式影响的研究

以激光二极管端面抽运固体激光器为研究对象,通过实验研究了离轴抽运条件下,离轴量的大小对Nd∶YAG激光器的振荡光阈值、振荡模式、光束质量以及激光器的斜效率的影响,分析了在同一抽运位置改变LD电流时输出光位置及模式的变化情况。实验结果表明,当抽运光离轴量增大时,斜效率增大,但输出光依次出现从低阶模到高阶模的变化,激光器的振荡阈值升高,光束质量变差;在同一抽运位置增大LD电流时,输出光从高阶模向低阶模转化,光斑中心向此时的抽运中心轴靠拢。     

激光二极管侧抽运双棒串接准连续Nd∶YAG高功率绿光激光器

研制一台激光二极管(LD)侧面抽运双棒串接准连续Nd∶YAG折叠腔高功率绿光激光器,理论分析了热致双折射效应对系统的影响,并对用石英旋转片补偿前后的情况进行模拟对比。在考虑了补偿后的情况下设计了热稳定谐振腔。实验中采用两个串接的由30个20 W的LD阵列侧面抽运的Nd∶YAG棒和Ⅱ类临界相位匹配HGTR-KTP晶体,在抽运电流均为21.6 A,重复频率为27.2 kHz时,获得了最大平均输出功率为164 W,脉冲宽度为130 ns的532 nm绿光输出,光-光转换效率为13.7%,测得光束质量因子为M2x=9.52, M2y=9.86,不稳定度为2.3％。实验结果显示,经补偿后的激光系统能在宽的稳区范围内稳定运转。     

端抽运Nd∶YAG板条激光器的退偏特性及偏振控制

研究了高功率端抽运Nd∶YAG板条激光器的退偏特性。使用高功率偏振片和90°石英旋光片,实现了对高功率板条激光器输出激光的偏振状态控制和退偏补偿,有效提升了激光器线偏振光输出功率,改善了线偏振光近场光强分布的均匀性。实验结果表明,通过优化偏振补偿,输出线偏振激光功率由8.7kW提升至9.6kW,退偏率由30.8%降至3.1%。     

激光二极管抽运主动调Q陶瓷Nd∶YAG 1319nm激光器特性研究

报道了激光二极管端面抽运声光调Q陶瓷Nd∶YAG在1319 nm波长处的调Q运转。在抽运功率23.7 W时,平均输出功率为4.8 W,重复频率为30 kHz,脉冲宽度为110 ns,对应的光-光转换效率为20.3%。在抽运功率为19.4 W时,得到了脉宽78.5 ns、能量为316μJ、重复频率为10 kHz的稳定调Q脉冲。     

激光二极管端面抽运的棒状Yb∶YAG激光器

分析了影响激光二极管抽运Yb∶YAG激光器调Q效率的参量 ,推导了激光二极管端面脉冲抽运Yb∶YAG晶体的速率方程 ,解出了双程抽运情况下的净抽运量子产率。利用数值计算方法 ,模拟了净抽运量子产率与晶体长度 ,抽运光脉冲宽度等关系 ,得出晶体长度的优化可以提高Yb∶YAG激光器输出效率。计算了调QYb∶YAG激光器的最大增益、最大储能 ,分析了放大自发辐射对于Yb∶YAG能量存储的影响。同时给出了激光二极管端面抽运调QYb∶YAG优化设计方法。这些分析和计算为实际器件的研制提供参考。