激光二极管抽运Tm:YAP晶体实验研究

简要阐述2 μm激光光源的广泛应用需求,分析掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构和吸收光谱特性,报道了采用激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP晶体的方式,实现室温下2 μm激光的高效输出。在激光二极管输出功率为19 W时, 2 μm连续激光输出功率为6.5 W,光光转换效率达34％,斜率效率为47.5％。经过声光(AO)Q开关进行调制后,在重复频率10 kHz下,获得5.4 W的动态激光输出,激光单脉冲宽度为70 ns,激光二极管输出功率到2 μm激光动态输出功率的转换效率为28％,斜率效率为42％。通过实验验证了激光二极管端面抽运Tm:YAP晶体在室温下高效输出的特性。     

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。     

室温下高效率连续波激光二极管端面抽运Tm:YAP激光器

报道了一种室温下高效率运行的激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP连续波激光器.抽运源使用波长为795 nm的光纤耦合二极管激光器,Tm:YAP晶体c轴切割,掺杂原子数分数为3%,尺寸为3 mm×3 mm×7 mm.当输出镜透过率T为10%时,获得8.12 W的1.94 μm连续波激光输出,相对应的抽运功率为26.2 W,阈值抽运功率为4.67 W,斜率效率为52.1%,光一光转换效率为31.0%.使用光栅单色仪测得激光器输出中心波长为1938.2nm,谱线半峰全宽约为2.9 nm.     

室温6.11 mJ脉冲LD单端抽运Tm:YAG调Q激光器

由于2m波段激光处于大气的窗口上,并且对人眼安全,因而在测风领域具有潜在的应用价值。该波段的激光器可以作为相干多普勒测风雷达和差分吸收雷达的光源。为了进行相干多普勒测风雷达光源的研究,报道了一种脉冲激光二级管(LD)单端抽运Tm:YAG调Q激光器。在实验中,采用L型平凹腔结构,利用声光Q开关实现大能量的激光输出。该激光器输出的激光中心波长为2 014.9 nm,在重复频率为100 Hz情况下,调Q后获得最大单脉冲能量为6.11 mJ,激光脉冲宽度为324.7 ns,斜率效率为13.56%的激光输出。输出的脉冲激光的光束质量M2在x方向上为1.31,y方向上为1.35。     

高平均功率室温运转闪光灯抽运Cr:Tm:Ho:YAG激光器

报道了氙灯抽运的2.1μm Cr:Tm:Ho:YAG激光器.室温下Cr:Tm:Ho:YAG为准三能级系统.振荡阈值高,掺杂离子问存在复杂的能量转移过程.采用优化掺杂浓度配比的激光晶体,长脉冲抽运,实现了室温下2.1 μm波长激光输出.采用了高漫反射陶瓷聚光腔,对有效抽运光谱带的反射率高达95%.冷却水温15℃条件下,重复频率10 Hz,获得最大平均功率23.5 w;重复频率5 Hz,获得最大激光脉冲能量2.58 J,最大斜率效率4.3%.     

激光二极管双端抽运Tm:YLF 1.9 μm激光器

报道了一种激光二极管(LD)双末端抽运Tm:YLF激光器,在1.9 μm处获得了连续波(CW)输出。1.9 μm激光可用于抽运Ho晶体获得2 μm激光。在理论上,分析了掺Tm3+激光器的运转机制和能量转换损耗,计算出Tm:YLF激光器在理论上的斜率效率达到50%。在实验上,抽运源使用工作波长为792 nm的光纤耦合激光二极管,抽运光均分为两束双端抽运Tm:YLF晶体,两块晶体串接在折叠腔内。Tm:YLF 晶体的掺杂原子数分数为4%, 尺寸为3 mm×3 mm×12 mm。测量了输出镜在不同透射率情况下激光器的输出激光波长,当输出镜透射率T=26%时,在1.9μm处获得20.1 W的连续波激光输出,相应的抽运功率为75 W,阈值抽运功率为9 W,斜率效率为34%,光-光转换效率为27%。     

激光二极管双端抽运Tm:YAP激光器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm∶YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性,报道了一种室温条件下的激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶YAP激光器。激光器输出的中心波长为1996 nm,2μm连续激光输出功率为40.7 W,光-光转换效率为30.4%,斜率效率为41.1%。经过声光(AO)调制后获得重复频率为10 kHz的脉冲激光输出,输出功率为34.6 W,激光脉冲宽度为92.08 ns,光-光转换效率为25.9%,斜率效率为32.9%。光束发散角x方向为11.6 mrad,y方向为12.2 mrad。     

高功率激光二极管端面抽运重复频率Yb:YAG激光器

采用940 nm InGaAs激光二极管(LD)阵列端面抽运片状Yb:YAG晶体,谐振腔采用V形有源镜构型,实现了1030 nm红外激光输出.实验中分别测试了激光器在不同重复频率(1 Hz,2 Hz,5 Hz,10 Hz)条件下的激光输出特性.当输山耦合镜的反射率为73%.在抽运能量为7.6 J(功率密度为13 kW/cm2)时,1 Hz重复频率输出稳定运行于2.43 J,光一光转换效率为32%,斜毕效率为54.5%;10 Hz重复频率输出稳定运行于1.76 J,光-光转换效率为23.2%.斜率效率为43.3%.     

Tm：YAG激光器在低温下的激光特性实验研究

提研究了采用激光二极管（LD）侧面抽运Tm ：YAG的激光器的低温输出特性。实验利用液氮杜瓦装置对Tm ：YAG晶体进行冷却,最低温度达到了78．2K。采用平凹腔结构,采用中心波长785nm的激光二极管为抽运源,当LD注入功率为60W ,晶体工作温度为80K时,获得了14．2W的连续激光输出,光-光转换效率为23．67％。实验测试了在相同泵浦功率,不同温度下Tm ：YAG晶体的激光输出功率。     

激光二极管双端面抽运Tm:Ho:GdVO4 2 μm激光器

报道了激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶Ho∶GdVO4固体激光器,在2.049μm处获得连续(CW)和准连续(QCW)激光输出。激光二极管为光纤耦合输出,光纤芯径400μm,数值孔径0.22,输出波长805 nm。激光二极管额定输出功率27.7 W,均分为两束双端面抽运激光晶体。晶体尺寸为4 mm×4 mm×7 mm,Tm,Ho掺杂原子数分数分别为5%,0.5%。分析了Tm∶Ho能级系统的主要能级跃迁和能量转换损耗。为提高激光器的输出功率和转换效率,激光晶体采用液氮制冷。在重复频率5 kHz,10 kHz,20 kHz,调Q以及连续运行模式下,获得了9.4~10.1 W的激光输出,光-光转换效率为34%~36%。最大单脉冲能量为1.9 mJ,最大峰值功率为0.13 MW。讨论了抽运光功率和重复频率对激光脉宽的影响。     

Tm：YAG激光器及其应用前景

文中叙述了Ｔｍ：ＹＡＧ激光器和Ｃｒ，Ｔｍ：ＹＡＧ激光器受激发射的理论，激光性能及其发展历史。把Ｔｍ：ＹＡＧ激光器和Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ激光器作了全面比较。指出二极管泵浦的Ｔｍ：ＹＡＧ激光器在各种运转条件下都是高效率的，在相干激光雷达和外科医学方面有广泛的应用前景。     

基于脉冲管制冷机的低温Tm…YAG激光器

研究了一种低温条件下(120K以下)运行的光纤耦合激光二极管(LD)端面抽运的Tm…YAG激光器。LD中心波长为785nm(15℃),光纤芯径为400μm,数值孔径为0.22。Tm…YAG晶体尺寸3mm×3mm×8mm,Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷,具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体,并置于真空环境中,防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度,得到了激光器在80~290K温区内,阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80K,抽运功率为9W时,得到功率为3.78W的2.013μm连续激光输出,光光效率为42%,斜率效率为44.9%。     

Diode-pumped single-frequency Tm:YAG NPRO laser by using different pumping spot sizes

This paper presents the experimental results of the monolithic Tm:YAG nonplanar ring oscillator (NPRO) pumped by two kinds of laser diodes with different pumping spot sizes. By longitudinal pumping in continuous-wave operation, a single-frequency output power of 404 mW was obtained at room temperature,with a slope efficiency of 48.2%. The influences of the pumping spot sizes on the beam properties were also discussed.     

激光二极管侧面抽运高功率1338nm Nd∶YAG激光器

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运的高功率连续1338 nm Nd∶YAG激光器.通过分析Nd∶YAG的跃迁谱线和相应的受激发射截面的特点,根据多跃迁谱线激光材料波长选择的耦合率条件,合理设计激光棒和腔镜的耦合率参数.激光谱线测量表明,成功抑制了1064 nm和1319 nm波长激光的振荡.以高功率808 nm激光二极管侧面抽运模块为抽运源,采用平-平腔结构,研究了耦合输出率分别为5.3%,7.4%和11%的输出镜的输出情况,比较分析了不同腔长对激光输出的影响.在抽运功率为555 W时,采用5.3%的耦合输出镜和20 cm腔长,获得大于100 W的1338 nm单一波长激光输出,光-光转换效率大于18%,斜率效率为35%,输出光束的M2因子为36.     

动态Cr,Tm,Ho：YAG激光器的实验研究

本文报道Ｑ开关Ｃｒ，Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ激光器的实验研究，研究了Ｃｒ、Ｔｍ、Ｈｏ：ＹＡＧ激光器的调Ｑ工作的一系列特性，并分析了多脉冲产生的机制，获得了单脉冲能量６０ｍＪ的２．１μｍ的稳定调Ｑ激光输出，通过倍频途径测得了茯倍频光的光脉冲半宽度３５ｎｓ。     

激光二极管抽运的克尔透镜锁模Yb∶YAG激光器

为了实现激光二极管抽运的Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转,采用波长在930nm的激光二极管单向抽运Yb∶YAG晶体,利用五镜谐振腔,在腔内没有插入硬光阑的情况下,实现了Yb∶YAG晶体的稳定克尔透镜锁模运转,得到输出功率为20mW的稳定锁模脉冲,其中心波长在1038nm,重复频率为94MHz,谱线半宽度大于9nm,理论上可以支持124fs的锁模脉冲。     

室温工作的全固态Tm：YAP激光器

研究了室温工作的Tm：YAP 2μm激光器,采用795 nm激光二极管泵浦Tm：YAP激光晶体,晶体采用热电制冷及风冷的致冷方式,实现1.99μm激光输出,最大输出功率为13.5 W,光转换效率28.2%,斜效率高达36%.并对影响激光输出的腔型、晶体工作温度等进行实验分析.     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出的实验研究

对闪光灯泵浦Cr,Tm,Ho:YAG平平腔激光器进行了实验研究。在5Hz室温运行下,获得最大能量为217mJ的脉冲输出,其斜效率约为1.2％。利用有限元方法计算了晶体内温度的分布,分析了晶体内温度对激光阈值和斜效率的影响。模拟了光在腔内的分布,计算热晶体的焦距和晶体内光斑的大小,讨论了晶体热效应对激光输出的影响。