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.     

全光纤化2.8μm中红外被动调Q激光器数值分析

提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy³⁺)的2.8μm波段的吸收截面与铒离子(Er³⁺)发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8μm掺铒氟化物光纤激光器全光纤结构的被动调Q脉冲运转;通过在可饱和吸收体两端引入中心波长为3.1μm的光纤光栅,解决Dy³⁺上能级寿命较长所导致的高泵浦功率下Dy³⁺吸收饱和、进而导致被动调Q失效的问题。基于该结构建立了2.8μm被动调Q掺铒光纤激光器的速率方程模型,计算了可饱和吸收体的参数及其两端的谐振腔反馈条件对2.8μm激光器的脉冲运转功率和时间特性的影响。计算结果表明,通过在可饱和吸收体两端引入光纤光栅可以加快可饱和吸收体的恢复过程,使激光器能够在高泵浦功率下保持调Q脉冲运转。     

氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器

报道了基于氧化石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器。激光器采用环形腔结构,调Q器件为自制的氧化石墨烯可饱和吸收镜。泵浦功率在81~505 mW范围内时,得到了重复频率68~124 kHz的稳定的调Q脉冲输出,脉宽为0.47~1.60 s。由于泵浦功率限制,激光器最大输出功率为10 mW, 相应单脉冲能量为80.6 nJ。此种基于氧化石墨烯可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器体积小、成本低廉、结构简单、稳定性高、光束质量高,具有广阔的应用前景。     

半导体可饱和吸收镜作为被动调Q吸收体的发展状况

简介了近年来发展起来的若干种新型固体激光器被动调Q用吸收体：掺Cr4+系列，Cr，Nd∶YAG自调Q激光晶体，人眼安全激光器被动调Q用吸收体，GaAs吸收体，半导体可饱和吸收镜。着重介绍了固体激光器和光纤激光器调Q用半导体可饱和吸收镜的原理、研制方法及应用状况。     

Cr4+:YAG被动调Q激光器输出特性

采用理论与实验相结合的方法研究了激光二极管阵列泵浦的Cr4+:YAG被动调Q Nd：YAG激光器的输出特性。重点分析了调Q晶体小信号透过率和反射镜的反射率对激光器的输出能量、脉冲宽度的影响。对数值模拟结果进行了实验验证,数值计算与实验结果基本一致。研究结果表明,在特定的激光晶体参数下,Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出能量与脉冲宽度由调Q晶体的小信号透过率和输出镜的反射率决定：输出能量随着小信号透过率增加而减小,对应于一个调Q晶体透过率,有一个最佳反射率使输出能量最大;脉冲宽度随着初始透过率与反射率的增大而增大。     

Cr4+:YAG被动调Q激光器输出特性

采用理论与实验相结合的方法研究了激光二极管阵列泵浦的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光器的输出特性.重点分析了调Q晶体小信号透过率和反射镜的反射率对激光器的输出能量、脉冲宽度的影响.对数值模拟结果进行了实验验证,数值计算与实验结果基本一致.研究结果表明,在特定的激光晶体参数下,Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出能量与脉冲宽度由调Q晶体的小信号透过率和输出镜的反射率决定:输出能量随着小信号透过率增加而减小,对应于一个调Q晶体透过率,有一个最佳反射率使输出能量最大;脉冲宽度随着初始透过率与反射率的增大而增大.     

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。     

被动调Q激光器优化的研究

被动调Q激光器以其结构简单、紧凑而获得了广泛的应用。为优化其性能参数,在总结近些年被动调Q基本理论基础上,对于具有能量上转换(Energy-transfer upconversion)的激光工作物质构成的被动调Q激光器,提出了可以将能量上转换引起的损耗归到线性损耗中进行优化设计的方法,并给出了输出镜的反射率和饱和吸收体的小信号透过率两者优化选择的直接关系图。根据被动调Q激光器的特有参数α,在总结提高调Q峰值功率的方法基础上,得出当α接近无穷大时,从被动调Q过渡到主动调Q,实现了被动调Q和主动调Q理论的统一。     

微型化LD泵浦Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940 nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14 mJ,重复频率10 Hz,泵浦脉宽5 ms时,获得了单脉冲能量480 J,脉宽5 ns,峰值功率大于20 kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。     

微型化LD泵浦Er~(3+),Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14mJ,重复频率10Hz,泵浦脉宽5ms时,获得了单脉冲能量480μJ,脉宽5ns,峰值功率大于20kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。     

小时间抖动、高重复频率Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微型激光器

报道了一种小时间抖动、高重复频率Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微型激光器。该激光器以808nm单管激光二极管作为抽运源,基于切割方向为[001]的Cr~(4+):YAG晶体在一定入射光功率密度下的极化取向特性,采用偏振抽运的方式,使抽运光偏振方向与晶轴方向平行,将Nd:YAG晶体吸收后剩余的抽运光全部用于漂白Cr~(4+):YAG晶体该晶轴方向的电偶极子。结果表明,采用偏振抽运的方式,通过优化切割方向为[001]的Cr~(4+):YAG晶体取向,可以有效减小Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动调Q微型激光器输出脉冲时间抖动。     

被动调Q自拉曼Nd:GdVO4激光器

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd:GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究.实验中采用Nd:GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4 :YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4 :YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能.测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系.当Cr4 :YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%.通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼Nd:GdYO4激光器.获得的理论结果与实验结果大致相符.     

低温GaAs被动调Q锁模Nd∶Gd_(0.42)Y_(0.58)VO_4混晶激光器特性研究

采用低温生长GaAs晶体作为被动饱和吸收体兼输出镜,实现了Nd∶Gd0.42Y0.58VO4混晶激光器的调Q锁模运转。研究了Nd∶Gd0.42Y0.58VO4激光器的基频运转特性。在输出镜透射率T=10%、腔长L=40 mm的情况下,当抽运功率为8.6 W时,获得激光输出功率3.78 W,光光转换效率为43.9%。并测量了Nd∶Gd0.42Y0.58VO4混晶被动调Q激光器的输出特性。实验结果表明激光器调Q运转阈值为2 W,当抽运功率为3.7 W时,激光器出现调Q锁模行为;当抽运功率为8.6 W时,激光器调Q锁模深度达70%以上,对应的脉冲包络重复频率为670 kHz,半峰全宽为180 ns,平均输出功率为1.35 W,光光转换效率为15.7%。     

电光-MoSe_2主被动双调Q 946 nm全固态激光器

报道了一种基于电光-可饱和吸收主被动双调Q技术的窄脉冲宽度、高峰值功率946nm全固态激光器.该激光器采用808nm脉冲半导体激光侧面泵浦长尺寸Nd∶YAG晶体棒抽运方式和双凹型折叠谐振腔结构,并将横向加压式的双45°角切割掺氧化镁铌酸锂晶体电光调Q与单层二硒化钼被动可饱和吸收调Q相结合,通过优化设计谐振腔结构,在脉冲重复频率550 Hz时,获得了最大单脉冲能量3.15mJ、脉冲宽度9.1ns、峰值功率高达346kW的946nm主被动双调Q脉冲激光的稳定输出,脉冲宽度和能量的峰峰值不稳定度分别达到±2.87%和±3.42%,光束质量因子分别为M_x~2=3.851和M_y~2=3.870.     

1.06μ激光调Q染料及染料薄片的研制

激光技术是六十年代兴起的新技术,十多年来得到极其迅速的发展.在许多实际应用中需要单脉冲输出的激光器件,为此发展了许多调Q技术[1],可饱和染料作Q开关元件,它比其他调Q方法(如机械调Q、电光调Q)具有操作简单的优点,因而有机染料用于调Q技术也越来越为人们所重视. 某些菁染料及一些其他类型的染料对红宝石激光器(波长为694mμ)具有Q开关作用,但只有少数染料能用于■玻璃激光器(波长为1.06μ)的调Q技术上[2].由于■玻璃激光器的输出激光光谱线是在红外区,其工作物质■玻璃易制成大小不同的尺寸,在应用上■玻璃激光器占有重要的地位,因…     

石墨烯可调谐被动调Q掺铒光纤激光器

基于光学沉积方法,制备了石墨烯可饱和吸收体,并利用此可饱和吸收体搭建了环形腔结构的被动调Q掺铒光纤激光器,实现了稳定的调Q激光脉冲输出,其重复频率为5.1~14.2 kHz,最窄激光脉冲宽度为8 s,最大平均功率为162.3 W,且通过调节偏振控制器,中心波长在1556~1558 nm可调。     

被动调Q自拉曼Nd∶GdVO4激光器

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究。实验中采用Nd∶GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4 ∶YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4 ∶YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4 ∶YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%。通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼Nd∶GdVO4激光器。获得的理论结果与实验结果大致相符。     

低温GaAs被动调Q锁模Nd:Gd0.42 Y0.58VO4 混晶激光器特性研究

采用低温生长GaAs晶体作为被动饱和吸收体兼输出镜,实现了Nd:Gd0.42Y0.58VO4混晶激光器的调Q锁模运转.研究了Nd:Gd0.42Y0.588VO4激光器的基频运转特性.在输出镜透射率T=10%、腔长L=40 mm的情况下,当抽运功率为8.6 W时,获得激光输出功率3.78 W,光-光转换效率为43.9%.并测量了Nd:Gd0.42Y0.58VO4混晶被动调Q激光器的输出特性.实验结果表明激光器调Q运转阈值为2 W,当抽运功率为3.7 W时,激光器出现调Q锁模行为;当抽运功率为8.6 W时,激光器调Q锁模深度达70%以上,对应的脉冲包络重复频率为670 kHz,半峰全宽为180 ns,平均输出功率为1.35 W,光-光转换效率为15.7%.     

镱、钠共掺的氟化钙晶体在1050nm的可饱和吸收作用

通过在稳定连续波运转的Yb:YAG 激光器中插入不同掺杂浓度的新型钠、镱共掺的氟化钙晶体的对比性实验,证明了镱、钠共掺的氟化钙晶体在1050nm具有明显的可饱和吸收作用,从而解释了该晶体作为增益介质在该波段总是趋于自调Q运转的原因.Yb³⁺离子是该晶体可饱和吸收作用的主要因素,但是共掺入适当的Na离子可以明显改善晶体的调Q效果.优化共掺镱、钠离子的浓度和比例后的氟化钙晶体能够作为1050nm波段激光器的被动Q开关. 关键词： 镱、钠共掺氟化钙 可饱和吸收体 调Q