宽温度适应性的高峰值功率人眼安全激光器

介绍了一种宽温度工作MW级峰值功率人眼安全激光器。采用半导体激光交叉泵浦Nd∶YAG 1.06μm激光器作为泵浦源,内腔泵浦非临界相位KTP光参量振荡器实现人眼安全激光输出。激光器性能测试结果表明,在工作频率为5 Hz时,激光平均输出能量56mJ,脉宽为2.02 ns,峰值功率达到28 MW,激光发散角约为5 mrad。在-45～65℃环境条件下,激光能量变化优于3.8%,在高低温环境下能长时间工作。该激光器结构紧凑、可靠性高,目前已工程化应用于激光测距、激光成像中。     

非临界相位匹配KTP光学参量振荡器的研究

对电光调Q(Ce,Nd):YAG激光抽运内腔非临界相位匹配(NCPM)光参量振荡器(IOPO)进行了实验研究,实验发现IOPO输出光波长为532 nm、632 nm、1 064 nm、1 100 nm和1 571 nm 5种。OPO输出镜对信号光反射率较大时,信号光出现多脉冲,可以通过控制信号光反射率,使信号光为单脉冲。信号光能量随着抽运能量增加到一定值后出现饱和。     

高亮度人眼安全KTP OPO激光器

采用多模NdYAG激光器泵浦非临界相位匹配的KTP-OPO,获得了光束角2.3 mrad、输出能量400 mJ、平均功率12 W、光-光转换效率40%的1 572 nm激光.泵浦源的参数为能量1 J、重复频率30 Hz.分析认为采用KTP OPO将NdYAG激光器的1 μm激光转换到人眼安全波段的方法是获得1.5 μm激光的最有效的手段之一;非临界相位匹配的KTP OPO的主要优点是大的接受角和无走离,因此即使多纵模激光泵浦情况下也可以获得很高的转换效率.     

高强度泵浦碱金属蒸气激光器的光参量振荡器

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾（KTP）为非线性晶体,搭建了调谐范围为750~800 nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2 nm处获得单脉冲能量113 mJ、脉宽15.43 ns、光斑直径5.5 mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度（FWHM）为0.38 nm。信号光通过120 ℃的铷蒸气池,观察到清晰的荧光轨迹。证明信号光能有效泵浦铷蒸气,可为铷激光器提供峰值功率7 MW的高强度脉冲泵浦源,进而研究铷激光器在高强度泵浦条件下的动力学过程和基础物理机制。     

高强度泵浦碱金属蒸气激光器的光参量振荡器

以电光调Q的Nd:YAG激光器为泵浦源,以磷酸氧钛钾（KTP）为非线性晶体,搭建了调谐范围为750~800 nm的光参量振荡器。信号光在中心波长780.2 nm处获得单脉冲能量113 mJ、脉宽15.43 ns、光斑直径5.5 mm的输出。用光栅单色仪测量信号光光谱宽度（FWHM）为0.38 nm。信号光通过120 ℃的铷蒸气池,观察到清晰的荧光轨迹。证明信号光能有效泵浦铷蒸气,可为铷激光器提供峰值功率7 MW的高强度脉冲泵浦源,进而研究铷激光器在高强度泵浦条件下的动力学过程和基础物理机制。     

非临界相位匹配RTP晶体1.6 μm光参量振荡器

采用非临界相位匹配切割,尺寸4 mm4 mm20 mm的磷酸钛氧铷（RTP）晶体作为非线性光学晶体,进行了半导体激光端面抽运Nd:YAG/RTP的内腔式光参量振荡获得人眼安全激光的实验研究。对比了不同声光调Q重复频率下的信号光输出特性。在10.5 W的抽运功率和15 kHz的重复频率下,获得了最高900 mW的1.62 m人眼安全激光输出,光光转换效率达8.6%。1.62 m信号光和对应的1.06 m基频光的脉冲宽度分别为4.6和8.2 ns。信号光中心波长在1618 nm,谱线宽度小于0.5 nm。     

单块KTA晶体级联光参量振荡2.6 μm激光器

提出了一种新型的基于非临界相位匹配KTA晶体的自级联光参量振荡(OPO)激光技术。采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.06 m振荡,腔内泵浦按非临界相位匹配角度切割的KTA晶体,将KTA晶体初次OPO产生的1.5 m信号光封闭在腔内用作二次OPO的泵浦光,实现基于单块KTA晶体自级联OPO的转化。在输出功率8 W的808 nm波长半导体激光泵浦下获得输出功率超过400 mW、斜效率12.7%的2.6 m波长激光输出。结果表明基于单块KTA晶体的级联光参量振荡激光器可望成为获得脉冲2.5~2.7 m波段中红外激光的有效途径。     

种子注入环形腔人眼安全KTP参变振荡器的研究

利用电光调Q的Nd:YAG激光器抽运非临界相位匹配(θ=90°,φ=0°)环形腔KTP光学参变振荡器(OPO),实现了高能量人眼安全波段的1.57μm激光输出。理论与实验结果表明,减小谐振腔长度和注入种子源激光可以有效降低阈值,提高输出能量。当Nd:YAG激光器抽运能量为88mJ时,注入种子源功率由0mW增加到6mW,输出能量由8.8mJ增加到14mJ。当抽运能量为167.7mJ,注入种子源功率达到6mW时,最大输出能量达到46mJ,峰值功率7.44MW。     

高峰值功率中红外2.8μm脉冲光纤激光器

采用中心波长为975nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN,并在谐振腔内插入主动调Q元件,获得了工作频率为1~10kHz的2.8μm激光主动调Q脉冲输出.在工作频率为10kHz条件下,获得了最大单脉冲能量为134.5μJ、脉宽为127.3ns、峰值功率为1.1kW的脉冲输出.     

宽工作温度全固态人眼安全光参量振荡器

采用折叠棱镜腔电光调Q半导体泵浦板条Nd∶ YAG激光器作为泵浦源,内腔泵浦Ⅱ类非临界相位匹配KTP光参量振荡器实现1.57 μm人眼安全激光输出,经测试,在30～55℃宽工作温度条件下,激光器工作频率20 Hz时,单脉冲能量58.2mJ,脉冲宽度7.56 ns,光束发散角约为2 mrad,连续工作1 min,能量稳定性(PTP)优于6.438％,光轴指向稳定性优于0.1mrad,具备较强环境适应性,目前已实现工程化运用.     

高功率中红外3.8 μm激光器

采用1.06 μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂（PPMgLN）晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84 μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06 μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06 μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84 μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1％,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。     

高功率中红外3.8 μm激光器

 采用1.06 μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂（PPMgLN）晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84 μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06 μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06 μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84 μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1％,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。     

基于光参量振荡器的重频人眼安全激光器技术研究

 对KTP-OPO的相位匹配进行了理论分析和计算,并绘制了角度调谐曲线。基于光参量振荡器,选用KTP非线性晶体,在1.57μm人眼安全激光波段进行了实验研究。将脉冲氙灯侧面泵浦Nd∶YAG 1.064 μm激光应用于腔内KTP-OPO设计中,在工作频率5 Hz时,输出激光能量32 mJ,脉冲宽度7.22 ns,光 光转换效率为41%。这一结果使重频远距离人眼安全激光测距成为可能。     

3～5μm角度调谐LiNbO3晶体光参量振荡器的技术研究

用LiNbO₃作参量晶体、调QNd:YAG(1.064μm)激光器做泵源,通过求出相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算,找出有效非线性系数的最大值,从而求出该点对应的相位角和方位角,确定出进行角度调谐LiNbO₃晶体的切割角在理论计算过程中,用计算机模拟,得出了OPO的角度调谐曲线、有效非线性系数曲线和参量增益曲线实验研究中实现了369μm单点参量光输出,实验结果与理论计算结果相吻合.     

3～4μm光参量振荡器中双轴晶体计算的新方法

提出了一种光参量振荡器(OPO)中基于调谐范围中心波长处满足相位匹配条件的KTP晶体计算的新方法;该方法通过求出的相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算,找出有效非线性系数的最大值,从而求出该点对应的相位角θ和方位角φ,确定出晶体的切割角.     

2-μm singly resonant optical parameter oscillator

We experimentally realize a singly resonant optical parameter oscillator （OPO） which operates at the degenerate point of KTiOPOa （KTP） crystal. A thin film plate polarizer （TFP） is used as the output coupler to obtain linearly polarized 2.12 μm laser. A maximum output power of 2.2 W at 2.12 μm is obtained from a near-degenerate, type-II KTP OPO by utilizing a Q-switched diode-pumped Nd：YAG laser operating at 5 kHz.     

环形腔2.05μm单谐振KTP晶体光参量振荡器研究

针对大气CO_2浓度探测差分吸收激光雷达的应用需求,采用稳定环形腔和模式匹配设计,搭建了一套单纵模1 064nm激光泵浦的单谐振KTP晶体光参量振荡器,获得高斜率转换效率、基横模的2.05μm波长纳秒激光脉冲输出.在8字形环形行波稳定腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体以走离补偿方式放置,在20Hz重复频率下,当泵浦单脉冲能量达到11mJ时,获得了单脉冲能量为2.4mJ的2.05μm信号光输出,脉宽约24ns,斜率效率达到53%.2.05μm信号光光束质量因子在x、y方向分别为1.3和1.2.     

LD端面泵浦声光调QNd:YVO_4/KTA 1.53μm光学参量振荡激光器

介绍了一台连续激光二极管(LD)端面泵浦声光调Q的高重复频率、高效率1.53μm人眼安全光学参量振荡激光器。激光基质材料采用Nd:YVO4晶体,采用按Ⅱ类非临界相位匹配切割、长20 mm的KTA晶体作为非线性光学晶体。在LD泵浦功率13.7 W,声光调Q重复频率60 kHz时,获得最高平均功率2.6 W的1.53μm信号光输出,泵浦光-信号光转换效率达到19%。在最高输出功率2.6 W下测得单脉冲宽度2.9 ns,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为43.3μJ和15 kW。     

周期极化KTP晶体光参量振荡特性研究

基于较新的Sellmeier方程,研究了周期极化钛氧磷酸钾(KTiOPO₄简称KTP)晶体光参量振荡的容差特性,给出了极化反转光栅周期、晶体温度及泵浦光波长的调谐曲线和带宽的容差特性曲线,并与PPLN晶体作了比较数值计算结果与已有实验数据吻合较好.     

LD端面泵浦声光调Q Nd:YVO4/KTA 1.53 μm光学参量振荡激光器

介绍了一台连续激光二极管（LD）端面泵浦声光调Q的高重复频率、高效率1.53 μm人眼安全光学参量振荡激光器。激光基质材料采用Nd:YVO4晶体,采用按Ⅱ类非临界相位匹配切割、长20 mm的KTA晶体作为非线性光学晶体。在LD泵浦功率13.7 W,声光调Q重复频率60 kHz时,获得最高平均功率2.6 W的1.53 μm信号光输出,泵浦光-信号光转换效率达到19%。在最高输出功率2.6 W下测得单脉冲宽度2.9 ns,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为43.3 μJ和15 kW。