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%。     

激光二极管端面抽运Tm:YAG激光器

研究了输出波长为2.018μm的激光二极管(LD)抽运Tm∶YAG激光器。通过准三能级系统的速率方程,分析了激光系统的抽运阈值和斜率效率。同时,利用ABCD矩阵分析了平凹腔和双凹腔的腔型稳定条件和模式匹配情况。实验时采用785 nm的光纤耦合半导体激光器为抽运源,当采用平凹直腔,Tm∶YAG晶体为5℃时,获得了4.04 W的连续激光输出,激光器斜率效率为35.4%,光-光转换效率为26.4%。实验比较了不同晶体温度下Tm∶YAG激光器的阈值、功率和效率。实验结果与理论分析基本吻合。此外,还研究了激光器腔型对激光输出功率和效率的影响。     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器温度特性的数值分析

为了分析CTH:YAG激光器在受激跃迁时的温度特性,从速率方程中腔内光子数密度出发,考虑CTH:YAG的准三能级特性以及Tm-Ho准热平衡体系的影响,定义了相对振荡效能参量。采用数值模拟的方法,分析了相对振荡效能的温度特性,得到了其温度变化曲线。结果表明,CTH:YAG的相对振荡效能是温度的非线性减函数,且存在截止温度使腔内振荡无法产生;截止温度与Tm-Ho准热平衡体系的储能成正比,相对振荡效能也随Tm-Ho准热平衡体系的储能的增大而增大。这一结果为CTH:YAG激光器受激跃迁的温度特性提供了理论依据,对改善其工作特性和优化输出结果具有指导性意义。     

高平均功率固体激光器抽运结构发展

总结了实现高平均功率固体激光器的抽运结构,包括Nd：GGG热容激光器、掺Yb激光器及薄片激光器等,为设计高平均功率激光器及抽运方式选择提供了参考依据。     

氙灯泵浦的高功率Cr,Tm,Ho:YAG脉冲激光器

提出了双路Cr，Tm，Ho：YAG激光器的设计方案，通过单片机对激光电源和步进电机(间接控制电机带动的旋转全反镜)进行控制，实现轮流出光的两路激光器合光路输出。在单脉冲输入能量100J、重频20Hz情况下，激光器输出功率达到35．4w，光纤末端输出功率为22．7w，总的耦合效率为64％，而且此方案并不局限于同种波长激光的耦合。     

高平均功率Nd：YAG激光器

本文分析了Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的功率限制因素，讨论了高功率Ｎｄ：ＹＳＧ激光器的设计和激光输出特性，指出了高功率Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的发展对激光晶体生长和加工的新要求。     

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。     

边缘抽运薄片Nd:YAG激光器

边缘抽运薄片激光器设计使得冷却面和抽运面分开,解决了高功率抽运和抑制放大自发辐射问题,简化了激光器的结构设计.利用边缘抽运六角形1.at-%Nd:YAG薄片获得了5.1 W的输出,斜率效率为11.9%,并使用光线追迹的方法,分析了抽运光在晶体中的分布和吸收情况,指出了发展边缘抽运薄片激光器所要解决的关键技术.     

列阵半导体激光抽运高频YAG激光器

在国家863的资助下,我们研制成功一种线列阵半导体激光抽运YAG激光器,其设计方案是用双管侧面垂直抽运,激光晶体棒为Φ3×50 mm,线列阵管发光长度40 mm,通过光学设计实现了单模抽运技术,不用特殊的选模措施,激光输出即是低阶横模,激光发散角小于0.8 mrad. 为了解决高频工作时的热效应,激光晶体棒和半导体激光管均采用蒸馏水循环冷却,两路冷却水是通过同一水抽运用三通接头连接的,总水量为8 kg,每分钟流量5 kg.用温控措施使水温控制在±1℃以内,最佳工作点为20℃. 通过实验和测试,该机在1000 Hz工作时,静态平均输出功率可达25 W,Q开关状态平均输出功率达15 W,激光脉宽12.5 ns,峰值功率约1.2 MW,激光系统具有很好的稳定性,连续工作2小时,激光衰减小于2%.激光头初步实现了小型化,包括密封系统总重量为3.5 kg.(PC4)     

侧面抽运Nd:YAG连续激光器

介绍了一种二极管侧面抽运的Nd:YAG连续激光器,获得了37.9W的连续1064um的激光输出,光-光转换效率为23.7％。用光线追迹法对实验中的具体参数进行了数值模拟,指出了实验中的不足之处,对侧面抽运结构的设计作了分析讨论。     

Cr,Tm, Ho:YAG激光器输出的实验研究

为了研究Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出脉冲能量和晶体温度的关系,利用有限元的方法计算了不同制冷温度和抽运功率情况下晶体内温度的分布,从而分析温度分布对激光实验输出的影响。控制制冷液温度在15℃、重频5Hz时,获得最大能量为217mJ的脉冲输出,斜效率约为1.4%;而重频10Hz时,最大单脉冲输出仅为56mJ,斜效率约为0.9%。结果表明,制冷温度和频率的增加都将大大增加激光的抽运阈值,同时降低输出效率。     

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。     

2.1μm波长Cr,Tm, Ho:YAG激光器的进展

根据国内外的文献资料对2.1μm波长Cr,Tm,Ho:YAG激光器技术的发展现状进行了详细的分析。     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器的研究及设计

从晶体的吸收光谱、能量转移及其受温度的影响对Cr,Tm,Ho:YAG激光器的工作特性进行了理论分析。通过试验分析了泵浦功率、谐振腔结构、输出镜透过率及冷却对激光输出的总合影响,探讨了激光系统的优化设计方法。试验中在重复频率为1Hz情况下得到单脉冲能量4.5 J,5Hz情况下平均功率15W的激光输出。     

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。     

多路Cr,Tm,Ho:YAG激光器合光路的设计

在介绍国外四路Cr,Tm,Ho:YAG激光器的基础上,提出了三种四路Cr,Tm,Ho:YAG激光器合光路经光纤输出的方案,并进行了比较,最终确定了基于平面的四路Cr,Tm,Ho:YAG激光器合光路设计方案。在三路情况下,当单脉冲最大注入能量为100J,重频30Hz时,激光器直接输出功率50.17W,光纤末端输出功率35.65W,耦合效率为71%。经文献调研,目前所达到的输出功率处于国内领先水平。     

重频Cr,Tm, Ho:YAG激光器输出特性的实验研究

根据对2.1μm波长Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出特性的实验研究,详细分析了腔长、输出镜透过率、全反镜曲率半径和水温等因素对激光器输出的影响。在镀银腔情况下,重频5Hz时,激光阈值为47J,斜效率为1.3%,输入能量为144J时,最大输出为7.9W。重频10Hz时,激光阈值为45J,斜效率为1.1%,输入能量为121J时,最大输出为9.7W。     

基于LiNbO3晶体电光调Q的Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出特性分析

搭建了以布儒斯特角切割LiNbO3晶体作为电光调Q元件的Cr,Tm,Ho:YAG激光器,测量了静态时腔内LiNbO3晶体的放置角度对激光器输出能量以及偏振特性的影响。研究发现,当LiNbO3晶体以布儒斯特角放置时,Cr,Tm,Ho:YAG激光器效率最高,输出激光的p分量最大,线偏振特性最好,这对电光调Q是有利的。电光调Q时,测量了不同抽运电压下的输出能量、脉冲宽度及脉冲波形,当重复频率为2Hz时、脉冲能量为25mJ,最小脉宽达265ns,脉冲峰值功率达94.3kW,脉冲波形呈光滑的近高斯分布。     

多路高功率Cr,Tm,Ho:YAG激光器技术

文中介绍了四路Cr,Tm,Ho：YAG激光器在设定时序下轮流工作,顺序耦合进一根320μm的低OH^-石英光纤输出,可以成倍地提高Cr,Tm,Ho：YAG激光治疗机的输出功率,从而能够适应不同的治疗目的和需要。在三路情况下,当单脉冲最大注入能量为100J,重频30Hz时,激光器直接输出功率50．17W,光纤末端输出功率35．65W,耦合效率为71％。