双掺Nd:Ce:YAG晶体激光输出特性

 为提高固体激光器的能量利用率,增大输出能量,将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd³⁺和Ce³⁺的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响,结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的利用率及激光器的输出能量,且可降低阈值泵浦能量。并分别检测了Nd:Ce:YAG激光晶体与Nd:YAG晶体的输出激光能量和阈值泵浦能量,实验结果表明：在输入电压为750 V时,Nd:Ce:YAG晶体与Nd:YAG晶体的输出能量分别为651.5 mJ 和390.4 mJ,能量利用率分别为2.31%和1.38%,激光振荡需要的泵浦能量阈值分别为10.56 mJ和15.21 mJ,且普通Nd:YAG晶体的斜效率为0.36%,而双掺Nd:Ce:YAG晶体的为0.49% 。     

647W灯泵浦大功率连续Nd:YAG激光器

 报道了一台灯泵浦大功率连续Nd:YAG激光器。对影响大功率固体激光器模块输出功率和光束质量的主要因素进行了理论分析，并提出提高激光器效率的措施：对聚光腔的形状、结构和材料以及冷却方式，泵浦灯的参数和材料，激光晶体的参数和镀膜进行优化设计，采用径向固定的谐振腔镜。该灯泵浦YAG晶体棒总体电光转换效率为4%，光束质量为22mm·mrad，输出功率647W。     

104 W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20 W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27℃时相位匹配角为φ=23.6°;θ=90°,尺寸为7 mm×7 mm×10 mm)内腔倍频技术,谐振腔腔长为530 mm,KTP晶体的冷却温度为4.3 ℃,抽运电流为18.3 A时,实现平均功率达104 W、脉冲宽度为130 ns的532 nm激光输出;其重复频率为20.7 kHz.光-光转换效率为10.2%.     

Cr^4＋：YAG被动调Q激光器输出特性的解析分析

在考虑Cr^4＋：YAG晶体激发态吸收的情况下，给出了Cr^4＋：YAG被动调Q的Nd：YAG激光器的速率方程组，从该速率方程组出发推导出了Nd：YAG被动调Q激光器的输出能量、脉冲宽度和效率的解析解，并分析了各参量之间的相互耦合关系。结果表明，在考虑了Cr^4＋：YAG晶体激发态吸收的情况下，理论上能够正确地反应出Cr^4＋：YAG晶体的吸收特性，对设计和优化Cr^4＋：YAG被动调Q激光器有一定的指导意义。     

二极管泵浦内腔倍频抑制绿光噪声的实验研究

 报道了在Nd:YAG棒和腔镜间插入四分之一波片，或在KTP倍频晶体和腔镜间插入四分之一波片，以及使用交叉双倍频晶体用以抑制二极管泵浦内腔倍频Nd:YAG激光器绿光噪声的实验结果。实验研究表明，使用上述三种方法之一能有效地减小折叠腔内的绿光噪声。用交叉倍频晶体可使噪声减小18％～25%。实验结果与理论一致，对实验中一些问题和值得进一步改进的地方也进行了讨论。     

高平均功率调Q准连续Nd:YAG激光器

通过选用低掺杂浓度的Nd:YAG晶体棒、热近非稳腔优化设计、双棒串接热致双折射补偿技术以及双Q开关正交放置结构，在LD抽运功率1116W时，实现调Q准连续全固态Nd:YAG激光器1064nm输出，平均功率达258W，光束质量M²～15.5，重复频率为10kHz，脉冲宽度为64ns，峰值功率达0.4GW，光光转换效率达23.1%. 关键词： Nd:YAG激光器 准连续波 激光二极管抽运 固体激光器     

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 %。     

31.5W太阳光抽运Nd∶YAG固体激光器

设计了一种阈值较低的太阳光直接抽运的Nd∶YAG固体激光器,采用有效面积为1.03m2、焦距为1.2 m的菲涅耳透镜为第1级太阳光会聚装置,分腔水冷型镀金锥形腔为第2级太阳光会聚装置。在液体导光透镜和镀金锥形腔的共同作用下,通过端面、侧面同时抽运直径为5 mm、长度为75 mm的Nd∶YAG螺纹晶体棒,获得了连续稳定的1064nm激光输出。利用光学设计软件ZEMAX和激光谐振腔仿真软件LASCAD建立理论模型,通过数值模拟验证实验结果并优化系统设计。该太阳光抽运Nd∶YAG固体激光器的激光输出功率最高为31.5 W,收集效率为30.58 W/m2,激光器阈值功率为102 W,斜率效率为4.25%,太阳光到激光的能量转换效率为3.2%。     

LD侧面抽运Nd：YAG陶瓷激光器运转条件下归一化热参数优化理论及实验研究

考虑激光提取对介质内非辐射跃迁的抑制作用，建立和完善LD侧面抽运Nd：YAG陶瓷激光器运转条件下增益介质的发热模型，通过实验测量激光器斜率效率和增益介质吸收的抽运功率来推导出归一化热参数.通过归一化热参数，讨论了影响Nd：YAG陶瓷介质内热沉积的主要因素，研究结果表明：增益介质内热沉积对激光提取效率、交叠效率以及掺杂浓度的变化比较敏感.为有效减少热沉积，对所研究的掺杂原子百分比浓度为1.0%的Nd：YAG陶瓷多模激光器的输出耦合镜进行优化选择，激光提取效率提高到0.905，归一化热参数降低到0.474.研究结果可为进一步研究陶瓷激光器中热效应以及冷却方案设计等提供一定参考. 关键词： 热沉积 归一化热参数 Nd：YAG陶瓷     

Nd,Cr∶GSGG激光棒在应用方面的研究

实验通过对Nd,Cr∶GSGG激光棒在不同电压和泵浦脉冲宽度的条件下静态激光的输出能量及效率的分析。显示出Nd,Cr∶GSGG晶体拥有比YAG晶体更好的热力学性质,以及更高的转换效率。证明了它将在大功率激光器领域得到更广泛的应用。     

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。     

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.     

大功率准连续Nd:YAG陶瓷激光器研究

采用侧面环绕均匀排布的紧凑型抽运结构,实现了激光二极管阵列侧向抽运Nd∶YAG陶瓷激光器高效率激光输出。理论计算得到谐振腔输出镜的最佳输出耦合透射率为22.2%,并在输出耦合镜透射率为22%的条件下,用掺杂原子数分数为1%,尺寸为5mm×75mm的Nd∶YAG陶瓷棒,获得了平均功率大于230W的准连续1064nm激光输出,其光光效率和斜率效率分别高达52.4%和61%。并测得输出激光脉冲宽度为160μs,光谱线宽略小于0.8nm,光束发散角为16mrad。实验结果显示,Nd∶YAG陶瓷激光器输出功率Nd∶YAG单晶激光器相当。     

LD侧泵Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器

报道了LD侧面泵浦Nd∶YAG/S-KTP腔内倍频高功率660nm连续红光激光器。泵浦组件（呈三角形等间距分布）由9个20W的激光二极管组成，最大泵浦功率为180W。通过对谐振腔参数进行优化设计，用LD连续抽运3mm×65mm Nd∶YAG激光棒时，获得了波长为1319nm的基频光振荡。利用S-KTP II类临界相位匹配腔内倍频技术，当泵浦电流为22A时，获得了6.8W的连续红光激光输出，光-光转换效率为4.3％。     

Experimental Study on Flashlamp Pumped Nd3+∶KGd(WO4)2 Laser

The lasing properties of Nd∶KGW crystal in free-running mode with different transmission of the output couplers are reported.The best results have been obtained with the output coupler of 24% transmission.The slope efficiency is 1.0% and the extrapolated energy threshold is 0.54 J.A comparative experiment of Nd∶KGW and Nd∶YAG laser crystals has been cavried out under identical experimental conditions in both free-running and Q-switched modes.The much higher efficiency and the lower threshold for Nd∶KGW (Nd: 2.2 at.-%) compared to Nd∶YAG (Nd: 1.1 at.-%) at 1.064 μm are demonstrated in both operation mode.     

Side-pumped continuous-wave Cr:Nd:YAG ceramic solar laser

To clarify the advantages of Cr:Nd:YAG ceramics rods in solar-pumped lasers, a fused silica light guide with rectangular cross-section is coupled to a compound V-shaped cavity within which a 7 mm diameter 0.1 at.% Cr:1.0 at.% Nd:YAG ceramic rod is uniformly pumped. The highly concentrated solar radiation at the focal spot of a 2 m diameter stationary parabolic mirror is transformed into a uniform pump radiation by the light guide. Efficient pump light absorption is achieved by pumping uniformly the ceramic rod within the V-shaped cavity. Optimum pumping parameters and solar laser output powers are found through ZEMAX^© non-sequential ray-tracing and LASCAD^© laser cavity analysis codes. 33.6 W continuous-wave laser power is measured, corresponding to 1.32 times enhancement over our previous results with a 4 mm diameter Nd:YAG single-crystal rod. High slope efficiency of 2.6 % is also registered. The solar laser output performances of both the ceramic and the single-crystal rods are finally compared, revealing the relative advantage of the Cr:Nd:YAG rod in conversion efficiency. Low scattering coefficient of 0.0018 cm^?1 is deduced for the ceramic rod. Heat load is considered as a key factor affecting the ceramic laser output performance.     

角锥棱镜腔激光二极管抽运被动调Q激光器

为了提高传导冷却条件下激光二极管(LD)侧向抽运被动调Q激光器的光束质量和输出稳定性,采用了两组半圆柱面激光二极管阵列侧向交错抽运两根串接的激光棒,实现了均匀抽运和散热。通过实验分析了横模结构对被动调Q稳定性的影响,设计了角锥棱镜-高斯输出镜非稳腔,在显著提高器件光束质量的同时,明显改善了被动调Q的稳定性,并保证了谐振腔的机械稳定性。在此基础上研制了一台重复频率20 Hz、单脉冲能量64 mJ、脉冲宽度7 ns、稳定性优于±5%、光束发散角0.6 mrad、光-光效率9.1%,且光轴指向稳定的工程实用器件。     

国产掺Nd3+透明薄片陶瓷的光学性能研究

研究了国产透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的光学和激光性能.介绍了透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的制作方法及其光谱性能,报道了相应的激光实验结果.对于Nd∶YAG薄片激光器,得到了中心波长1 064.2 nm,半高全宽为0.89 nm的激光输出,泵浦阈值功率0.267 W,最大激光输出功率0.319 W.对于Nd∶YSAG薄片激光器,由于荧光寿命比较长,可实现高掺杂,输出激光的中心波长为1 063.8 nm,半高全宽为1.6 nm,最大激光输出功率为0.356 W,斜率效率达23.2％,结果证明国产Nd∶YSAG陶瓷适用于短脉冲薄片激光器.     

Experimental study of a high power and high efficiency CW diode-side-pumped Nd:YAG laser

This paper reports on the characterization of a diode-side-pumped CW Nd:YAG laser. A side-pumped configuration with 9 laser diodes is used for the laser. Pump light is directly coupled into the Nd:YAG rod without focusing lenses and the pump light distribution in the Nd:YAG rod was calculated. A maximum output power of 150 W in multimode operation is obtained for a pumping power of 400 W. The optical–optical efficiency is 37%. Output power of the laser under different output couplers, resonator lengths and temperatures of the cooling water have been studied.     

High-power high-stability Q-switched green laser with intracavity frequency doubling of diode-pumped composite ceramic Nd:YAG laser

We successfully obtain high-average-power high-stability Q-switched green laser based on diode-side-pumped composite ceramic Nd:YAG in a straight plano-concave cavity. The temperature distribution in composite ceramic Nd:YAG crystal is numerically analyzed and compared with that of conventional Nd:YAG crystal. By use of a composite ceramic Nd:YAG rod and a type-II high gray track resistance KTP (HGTR-KTP) crystal, a green laser with an average output power of 165 W is obtained at a repetition rate of 25 kHz, with a diode-to-green optical conversion of 14.68%, and a pulse width of 162 ns. To the best of our knowledge, both the output power and optical-to-optical efficiency are the highest values for green laser systems with intracavity frequency doubling of this novel composite ceramic Nd:YAG laser to date. The power fluctuation at around 160 W is lower than 0.3% in 2.5 hours.