Nd…YAG/Nd…YVO_4组合晶体激光器温度稳定性研究

在大功率端面抽运固体激光器中,传统Nd…YAG晶体吸收谱线较窄,极易受到抽运源因温度发生波长漂移的影响,导致激光器输出功率出现起伏变化。为了降低激光器对抽运源温度波长漂移的敏感程度,将具有优良热物性参数的Nd…YAG晶体和具有宽吸收谱特性的Nd…YVO_4晶体相结合,通过前后组合放置的方式,由前端Nd…YAG晶体吸收大部分抽运光能量,用后端Nd…YVO_4晶体对未被吸收的抽运光能量进行补充吸收。当抽运源出现波长漂移时,两种晶体通过互补吸收的方式,使激光器吸收效率和输出功率保持稳定,从而降低抽运源温度波长漂移对激光器产生的影响。实验表明,在抽运功率97.5 W时,这种双晶体组合方案可在抽运源工作温度为22~32℃内,实现对抽运光大于90%的吸收效率,同时激光器输出功率不稳定度小于8%,有效改善了激光器对抽运源温度波长漂移的敏感程度。     

掺钕晶体双频微片激光器的频差温度特性研究

对不同参数的掺钕晶体双频微片激光器(DFML)进行频差温度特性研究.探索了在不同腔长、不同种类掺钕介质的DFML中,晶体温控温度对双频信号频差的影响.结果表明,双频信号频差与谐振腔光学腔长成反比,与晶体温控温度呈正相关;其中0.5mm腔长DFML(Nd∶YVO_4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.34GHz/℃,0.8mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.12GHz/℃,1mm腔长DFML(Nd∶YVO_4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.044GHz/℃;即腔长越短,晶体温控温度对频差的影响越大.不同材料Nd∶YVO_4和Nd∶GdVO_4晶体1mm腔长的DFML双频信号频差随晶体温度的变化率相近,仿真与实验结果符合较好.     

Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器的功率均衡实验研究

实验研究了Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器在不同抽运功率条件下,通过调节热沉温度达到功率均衡时的输出特性.实验结果表明:对于Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器,当提高抽运功率,需要重新降低热沉温度达到功率均衡输出,降温幅度与抽运功率增加之比为11.23℃/W.与此同时,随着抽运功率和热沉温度的变化,双波长激光器的中心波长会出现小幅度的漂移,左峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.056 nm/W,右峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.054 nm/W.实验还发现功率均衡条件下激光器的输出总功率随抽运功率的增加而增加,拟合斜效率为8.7%,当抽运功率为5.58 W时,输出最大总功率达到115.7 mW.     

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。     

扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器

为了产生频差可调谐1 064nm双频激光输出,设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质,以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应,使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡,从而获得正交线偏振1 064nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理,实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明:双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出,其频差大小可随激光腔长的改变而调谐,频差调谐范围可达1个纵模间隔,实验观察到的频差调谐范围为0.3GHz~3GHz.     

宽温范围LD端泵Nd···YAG激光器泵浦源光谱理论优化

为实现二极管泵浦激光器在宽温度环境下免温控稳定工作,分析了激光器泵浦源发射光谱对激光系统稳定性的影响。综合考虑了泵浦过程中的能量利用率,提出了激光器免温控泵浦源光谱优化设计方案。所提方案可有效降低泵浦源波长漂移对激光器系统吸收率和热焦距的影响,实现激光器宽温度范围内免温控工作。在-40～60℃工作温区内,计算了不同吸收长度和掺杂浓度(原子数分数)的Nd···YAG激光器系统泵浦源的最优发射光谱。从理论角度而言,与一般无温控单波长激光二极管(LD)泵浦源相比,利用所提优化方案获得的泵浦源,可以将激光器系统的工作稳定性明显提高,将系统的泵浦光吸收率波动和晶体热焦距波动分别降低到13%和16%以内。对吸收长度为30 mm,掺杂浓度为0.8%的Nd···YAG激光器系统,设计了一种双波长LD泵浦源(中心波长为803.7 nm@10℃和809.2 nm@10℃,对应比重为68.4%和31.6%)。模拟结果表明,在-40～60℃温度范围内,晶体对该泵浦光的吸收率可保持在90.7%以上,泵浦光吸收稳定性和晶体热焦距稳定性分别为91.4%和85.4%。     

660nm单一波长Nd∶YAG陶瓷激光器

针对陶瓷晶体1319nm的谱线设计了适合的谐振腔腔镜膜系参量,采用激光二极管列阵侧向抽运掺杂1.1at%、Φ3×50mm的Nd∶YAG陶瓷,利用色散棱镜及KTP晶体Ⅱ类匹配腔内倍频,研制了一台660nm单一波长输出的高重频Nd∶YAG陶瓷红光激光器.根据陶瓷晶体的热透镜焦距设计了谐振腔的各个参量,在重复频率为1000Hz、单脉冲抽运能量约144mJ时,获得了3.9mJ的660nm脉冲激光输出,总的光-光转换效率为2.71%.为进一步研究大功率、高效率的陶瓷红光激光器奠定了基础.     

大功率激光二极管抽运Nd∶YVO4激光器的特性研究

通过对Nd∶YVO4晶体吸收特性的研究, 对激光输出功率、斜效率与抽运功率的关系进行了理论分析, 发现Nd∶YVO4激光器在大功率激光二极管抽运的条件下, 激光斜效率随抽运功率的增加而减小, 实验表明, 理论结果与实验符合得较好. 选用Nd3+掺杂的原子数分数为0.5%、通光长度为5 mm的Nd∶YVO4晶体, 在抽运功率为5 W左右时, 输出功率为3 W左右时, 获得了71.5%的激光斜效率.     

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。     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体连续输出板条激光器研究

报道了利用激光二极管列阵端面抽运Nd∶YVO₄混合腔板条激光器连续波输出的实验结果,获得近衍射极限的60 W连续激光输出. 实验证明两种晶体输出功率相当,低掺杂浓度的Nd∶YVO₄晶体更有利于得到近衍射极限的高功率输出,但同时对冷却水温度的变化也较敏感. 关键词： 激光二极管端面抽运 板条激光器 混合腔     

基于Nd∶GdVO4晶体的双波长被动调Q激光器

提出了一种基于Nd∶GdVO₄晶体的双波长正交偏振被动调Q激光器。建立了对应的速率方程模型,研究了激光器输出双波长脉冲和不同输出镜反射率条件下泵浦功率对激光输出时域特性的影响。理论研究结果表明,通过调节输出镜反射率改变双波长阈值反转粒子数密度,当π偏振阈值反转粒子数密度小于σ偏振阈值反转粒子数密度且差值较小时,激光器可以输出双波长被动调Q脉冲激光,通过增大泵浦功率可以依次产生π偏振单一波长脉冲、双波长多对一脉冲、双波长一对一脉冲、双波长一对多脉冲以及σ偏振单一波长脉冲。搭建实验装置,设置π偏振输出镜反射率为0.60,σ偏振输出镜反射率为0.95,对泵浦功率和激光输出时域特性之间的关系进行验证。随着泵浦功率的增大,激光器依次输出具有上述时域特性的脉冲激光,与数值仿真结果一致。当泵浦功率为5.51 W时,激光器输出正交偏振双波长一对一脉冲激光,其中π偏振和σ偏振的波长分别为1 063.23 nm和1 065.52 nm,平均功率分别为323 mW和462 mW,脉冲峰值功率分别为11.62 W和20.35 W,脉冲宽度分别为185 ns和168 ns,脉冲重复频率为1...     

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     

LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器,激光器厚度为1?mm,在用波长785?nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060?mW,单纵模激光最大输出功率为31?mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH∶YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为14?GHz/℃. 关键词： 激光光学 CTH∶YAG微片激光器 LD抽运 单纵模运转     

LDA抽运Nd∶YAG/KTP腔内和频589nm连续波激光器

报道了一种激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG双波长和频黄光激光器.黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生.以KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配,在12 W的808 nm抽运功率下,获得了最高功率为430 mW连续波基横模的589 nm黄激光输出,光光转换效率为3.6%,光束质量因子M2<1.2.实验结果表明采用激光二极管阵列抽运Nd∶YAG/KTP腔内和频技术是获得黄激光的高效方法,并可以应用到其它激光增益介质的两条谱线进行腔内和频,获得更多不同颜色的单谱线激光输出.     

915 nm单频Nd∶YAG晶体衍生光纤激光器

报道了一种基于Nd∶YAG晶体衍生光纤(NYDF)的915 nm单频光纤激光器.使用掺杂原子数分数为2.5％的Nd∶ YAG晶体作为纤芯材料,高纯度石英管作为包层材料,利用熔芯法制备Nd∶ YAG晶体衍生光纤,其传输损耗为8 dB/m,在915 nm处其增益系数为1.16 dB/cm.基于Nd∶YAG晶体衍生光纤,实现了一个稳定的915 nm单频光纤激光器,信噪比大于50 dB.实验结果表明Nd∶ YAG晶体衍生光纤有潜力应用于890～920 nm单频激光器.     

新型激光晶体Nd：GdVO_4

报导了新型激光晶体Nd:GdVO4的结构及生长;研究了其光谱特性,得出在808 nm处具有较强的吸收峰,且三个主发射峰波长分别为912.6 nm、1 063.1 nm、1 341.3 nm;讨论了其热导率,认为具有很高的热导率可能是因为掺入Nd3 后晶格畸变并不大引起的;通过与Nd:YVO4和Nd:YAG进行性能比较,证明该晶体是LD泵浦高功率激光器的理想工作物质.     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO_4实现1386nm连续波激光输出

在Nd:YVO4晶体的4F3/2-4I13/2跃迁带内,除了1342 nm激光辐射之外,其它的跃迁谱线由于小的受激发射截面和强的寄生振荡,很难形成激光振荡。通过调整谐振腔损耗,获得了光纤耦合激光二极管端面抽运1386 nmNd∶YVO4激光器激光连续输出。在抽运功率达到4.24 W时,得到了305 mW的1386 nm激光连续输出,最高输出功率下的斜效率为13.9%。实验中还观察到了1342 nm和1386 nm的双波长运转。根据抽运阈值能量和实验数据,计算得到了Nd∶YVO4晶体中1386 nm激光辐射处的受激发射截面大约为(3±1)×10-19cm2。     

多波长半导体激光阵列端泵Nd:YAG脉冲激光器

研制了无温控多波长激光二极管阵列端面泵浦Nd：YAG电光调Q激光器。采用4 000 W多波长准连续激光二极管阵列作为泵浦源,快轴准直镜与透镜导管作为泵浦耦合系统,端面泵浦φ6 mm×60 mm的Nd：YAG晶体,并采用RTP晶体进行电光调Q实验。在重复频率5 Hz、室温（25℃）时,激光器获得了最大输出能量74.4 mJ、脉宽15 ns的1 064 nm脉冲激光输出,光光转换效率达到11%。在25~55℃的工作温度下,对多波长LDA的光谱特征与激光器的输出特性作了测试,激光器输出能量随着工作温度的上升而先迅速下降再逐步保持稳定,当重复频率分别为5 Hz和10 Hz时,激光器对应的最低输出能量分别为48 mJ与37 mJ。     

LD泵浦环形单频Nd∶YVO4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度 ,在 L D泵浦 Nd∶ YVO4 单频激光器上实现了精确调谐 ,最大可调谐范围约 1 0 0 GHz     

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 %。