高峰值功率大能量Nd:Ce:YAG激光器的研究

将氙灯抽运Nd:Ce:YAG激光器作为主振荡器,一级抽运Nd:YAG放大,实现了能量为1.8 J,脉宽为8 ns,束散角为2.3 mrad,重复频率为20 Hz的激光输出,峰值功率达0.22GW.该激光器体积更小,效率更高,可靠性更强.     

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。     

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。     

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%。     

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。     

激光二极管端面连续抽运的Cr4+∶Nd3+∶YAG微片激光器输出特性研究

报道了腔长为 1.1mm的激光二极管端面抽运的Cr4 +∶Nd3 +∶YAG自调Q微片激光器 ,连续抽运下获得了平均功率为 5～ 18mW、重复频率为 1～ 10kHz的稳定的调Q激光脉冲输出序列。并且对微片激光器的调Q输出激光的单脉冲特性参量、重复频率以及抽运阈值功率等进行了理论研究 ,计算结果和实验结果比较吻合。     

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。     

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.     

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.     

角抽运Nd:YAG复合板条946 nm连续运转激光器

报道了一种适合中小功率输出的全固态激光器的角抽运方法, 抽运光从板条激光器中板条晶体的角部入射, 可获得较高的抽运效率和较好的抽运均匀性.采用单角抽运方式, 首次进行了角抽运Nd:YAG复合板条946 nm连续运转激光器的实验研究. 激光腔采用紧凑型平凹直腔结构, 腔长仅为20 mm. 当注入抽运功率为50 W时, 946 nm激光连续输出功率最高达5.29 W, 光光转换效率为10.6%, 斜效率为12%. 整台激光器结构紧凑, 调谐简单, 成本低, 具有广阔的应用前景. 关键词： 角抽运 Nd:YAG晶体 连续波 946 nm激光     

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。     

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.     

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。     

高功率双浓度掺杂的Nd···YAG复合陶瓷板条激光器

理论设计了二极管端面抽运Nd:YAG复合陶瓷板条,制作了双浓度掺杂的Nd:YAG复合陶瓷板条。当二极管总抽运功率为18.06kW时,通过双程放大提取了7.08kW的激光功率,光光转换效率高达39.2%,单程传输的退偏振约为3.2%。实验结果表明,Nd:YAG复合陶瓷板条对提高板条激光器的输出功率和减小退偏振具有显著的效果。     

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。     

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     

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。     

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。     

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     

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。