太阳光直接泵浦固体激光器研究进展

太阳光直接泵浦固体激光器相对于传统二极管泵浦激光器具有能耗低、效率高等优势,在大气传感、深空通信及国防安全等重要领域具有极大的应用潜力,战略意义重大.本文综述了太阳光直接泵浦固体激光器的阳光收集光学系统、增益介质及泵浦系统设计的国内外研究进展,揭示了其与激光输出质量及光转化效率提升的定向关联.提出在太阳光直接泵浦固体激...     

连续泵浦准分子宽带泵浦碱金属激光器泵浦阈值理论研究

基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器（XPAL）的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。     

半导体泵浦固体激光陀螺的研究进展

本文对半导体泵浦固体激光陀螺近年来研究进展作了分析和评述，表明半导体泵浦固体激光陀螺是一种全新可行的激光陀螺方案。     

全固态太阳光泵浦激光器热效应分析

太阳光泵浦激光器是将太阳光直接转化为激光的装置,具有能量转换环节少、效率高、结构简单可靠、性能稳定以及无污染等优点。对应用于空间环境（4 K）的全固态太阳光泵浦激光器进行了建模,并对泵浦太阳光收集阶段进行了热效应分析。先后考虑两种安装底座和四种太阳光线偏转情况,运用ANSYS Workbench@热分析软件分别进行了稳态热分析。针对第一种情况得到的可行性验证,提出了下一步的改进优化意见,并初步设想进行实际模型搭建和测试。针对第二种不可行情况,提出了几种可能的改进措施,并对未来的工作进行了展望。该研究为太阳光泵浦激光器在空间环境中的实际应用提供了一种全新的、采用全固态传导冷却方式温控系统的可行方案,为未来空间太阳光泵浦激光器能够得到实际应用提供了研究资料。     

太阳光抽运固体激光工作物质的研究

探讨了适合太阳光抽运的固体激光器工作物质的选择方法,并分析了几种备选工作物质的性质。用Matlab对太阳光谱的现有数据进行了三次样条插值运算,建立了太阳光谱的局部精细离散化模型,并结合红宝石、Nd∶YAG、Yb∶YAG、Nd∶YVO4、Cr∶Nd∶GSGG、掺Nd3 的光学陶瓷和掺Yb3 的石英光纤等激光介质的吸收光谱,进行了太阳光谱与激光介质吸收谱的匹配分析。得出各激光介质所吸收的能量占太阳常量的百分比分别为24.51%,15.98%,2.35%,6.46%,43.91%,15.98%,7.63%。并在一定假设条件下,计算了各介质的阈值抽运功率体密度。综合以上激光介质的材料热特性,选取对太阳光吸收较多,阈值低且热特性好的Nd∶YAG,掺Nd3 光学陶瓷,Cr∶Nd∶GSGG为较适合的太阳光抽运激光工作物质。     

二极管激光器泵浦的固体激光器

本文简要介绍了二极管激光器泵浦的固体激光器的结构、优越性、研究现状以及发展前景，     

二极管激光泵浦固体激光器和稳频研究

用调制法布里－珀罗干涉仪方法稳定二极管激光泵浦的ＮｄＹＶＯ４单频激光器的频率。在锁定情形下，激光频从自由运行慢漂移１．４３ＭＨｚ／ｓ和抖动±２．５ＭＨｚ分别改善到７５．７５ｋＨｚ／ｓ和±１ＭＨｚ     

准分子宽带泵浦碱金属激光器泵浦特性分析

建立了以Rb-Ar混合气体为增益介质的四能级准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)含时速率方程模型,计算得到了运转过程各能级粒子数和腔内激光强度随时间的变化曲线。结果表明:XPAL的阈值泵浦强度很高,泵浦源谱宽与吸收线宽匹配不能达到提高吸收效率、降低阈值的目的; 在泵浦功率一定的条件下, 增加介质长度和温度可以提高吸收效率,但将降低单位体积泵浦速率; XPAL成功的关键在于实现有效的泵浦吸收。     

太阳光泵浦激光器侧面泵浦效率的提高

太阳光泵浦激光器直接利用太阳光作为泵浦源,实现了太阳光能量到激光能量的直接转化。设计了分腔水冷型金属锥形泵浦腔,以直径8 mm,长115 mm的Nd:YAG晶体棒作为激光工作物质,用有效面积1.03 m2菲涅尔透镜会聚太阳光,实验获得了23.7 W的稳定激光输出,斜效率为7.87%。通过对比实验,改进后的分腔水冷型太阳光泵浦激光器较原有锥形腔激光器有55.92%的激光输出功率提升。分别从侧面泵浦光在冷却水中的吸收损耗以及其耦合效率等方面对新型腔体结构进行了分析,证实了分腔水冷型腔体结构对侧面泵浦效率的提高,并提出了陶瓷漫反射材质的分腔水冷型激光腔的设计。     

固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式比较

对固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式进行了比较,详细分析了不同类型的固体激光器所适用的泵浦方式.指出二极管泵浦固体激光器是今后固体激光器的发展趋势.     

准二能级阈值泵浦光纤激光器的理论分析

根据含损耗系数的稳态速率方程组,对掺准二能级稀土粒子光纤激光器的泵浦阈值进行了分析和完全解析求解。求得了泵浦阈值功率的显函数解析式,得到了泵浦光阈值功率随光纤位置变化的隐函数表达式,以及信号光功率和上能级粒子数随光纤位置变化的解析表达式。对所得的解进行了数值分析,并与已有的理论和实验结果进行了比较分析。结果表明：由于忽略了信号光和泵浦光损耗系数,不同近似条件下给出的泵浦阈值功率均比实验值低,但所导出的理论研究结果与已有实验结果的差异最小。     

半导体泵浦铷蒸气激光器阈值特性

以速率方程为基础建立理论模型,采用迭代计算方法,对单程端面泵浦铷蒸气激光器的阈值特性进行了详细研究。研究表明,铷室温度和长度对阈值泵浦功率密度的影响具有等价性,存在使阈值功率密度达到最小的最佳铷室长度与温度组合。泵浦光线宽对阈值功率密度的影响基本呈线性;泵浦光线宽越宽,泵浦光中心波长与铷原子吸收波长的偏移量对阈值功率密度的影响越小;存在最佳的铷原子吸收线宽,使阈值功率密度达到最小;为减小阈值功率密度,铷室窗口片应尽量考虑镀膜,谐振腔输出耦合率不宜大于80%。     

半导体泵浦铷蒸气激光器阈值特性

以速率方程为基础建立理论模型,采用迭代计算方法,对单程端面泵浦铷蒸气激光器的阈值特性进行了详细研究。研究表明,铷室温度和长度对阈值泵浦功率密度的影响具有等价性,存在使阈值功率密度达到最小的最佳铷室长度与温度组合。泵浦光线宽对阈值功率密度的影响基本呈线性;泵浦光线宽越宽,泵浦光中心波长与铷原子吸收波长的偏移量对阈值功率密度的影响越小;存在最佳的铷原子吸收线宽,使阈值功率密度达到最小;为减小阈值功率密度,铷室窗口片应尽量考虑镀膜,谐振腔输出耦合率不宜大于80%。     

准二能级阈值泵浦光纤激光器的理论分析

 根据含损耗系数的稳态速率方程组,对掺准二能级稀土粒子光纤激光器的泵浦阈值进行了分析和完全解析求解。求得了泵浦阈值功率的显函数解析式,得到了泵浦光阈值功率随光纤位置变化的隐函数表达式,以及信号光功率和上能级粒子数随光纤位置变化的解析表达式。对所得的解进行了数值分析,并与已有的理论和实验结果进行了比较分析。结果表明：由于忽略了信号光和泵浦光损耗系数,不同近似条件下给出的泵浦阈值功率均比实验值低,但所导出的理论研究结果与已有实验结果的差异最小。     

The Threshold and Modes of the End pumped Solid state Laser

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｓｅｒｄｉｏｄｅｐｕｍｐｅｄｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓａｒｅｏｆｈｉｇｈｅｆｉｃｉｅｎｃｙ,ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓ,ａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ,ｅｓｐｅｃｉａｌｙｉｎａｎｅｎｄｐｕｍｐｉｎｇｃｏｎｆｉｇｕｒ...     

Propagation parameters of the beam extracted from a diode pumped Nd:YAG ceramic slab laser with a hybrid stable–unstable resonator

We analyze the propagation properties of the beam extracted from a diode pumped ceramic Nd:YAG slab laser adopting a hybrid stable–unstable resonator. Such a resonator produces a beam characterized by an Hermite–Gauss mixture-like distribution in one transverse direction and a hard-edge diffracted distribution on the other transverse direction. The beam propagation parameters M_x² and M_y² are measured for different values of the diodes driving current. We obtain a beam parameter product smaller than 3 mm mrad in both transverse directions and in the whole range of powers, up to an extraction of 220 W in a QCW regime.     

In‐band pumped Ti:Tm:LiNbO3 waveguide amplifier and low threshold laser

The fabrication by diffusion doping and a detailed optical investigation of a Ti:Tm:LiNbO₃ waveguide amplifier and of a Fabry‐Pérot type Ti:Tm:LiNbO₃ laser are reported. Both devices are in‐band pumped by a laser diode at 1650 nm. The wave‐guide amplifier shows broad‐band optical gain in the wavelength range 1750 nm < λ < 1900 nm. The laser emits at 1890 nm, the longest emission wavelength of a Tm:LiNbO₃ laser reported so far; also 1850 nm emission could be demonstrated. Laser threshold (1890 nm) is at 4 mW coupled pump power; the slope efficiency is ∼13.3%. Properties and potential of both devices are analyzed by extensive modeling.     

LDA侧面泵浦Nd:YAG激光器的热效应分析

 在高斯光强近似下对泵浦LD光强分布模型进行修正，建立了LDA侧面泵浦固体激光介质内热源分布的数值模型。用有限元法计算模拟了三角均匀分布侧面泵浦结构激光棒瞬态温升过程及稳态温度分布情况。讨论比较了泵浦源的高斯强度近似和均匀强度近似下激光棒内温度分布情况，并对激光棒的类热透镜的焦距进行实验测量。实验和数值计算说明了LDA泵浦结构和冷却场的非均匀分布使实际温度场偏离均匀泵浦时的二次曲线分布模型，激光晶体热效应产生的类透镜会聚作用的不对称导致了激光器输出光束质量在x，y方向上的不同。