基于光学超晶格和全固态激光技术的准白光激光器

激光显示作为新一代的显示技术,有着传统显示方式无法比拟的优势,而红绿蓝三基色/准白光激光器则是激光显示技术的基础。三基色激光可以通过多种技术获得,通过非线性频率转换技术获得三基色激光是其中的一种。基于准位相匹配技术的光学超晶格作为非线性晶体通过微结构的设计能同时完成多个光参量过程。把光学超晶格多波长频率转换功能和全固态激光技术结合在一起,可以实现红绿蓝三色激光的同时输出。在此基础上,通过控制三色光的功率比例还可以获得白光的视觉效果,可称为准白色激光。本文介绍了我们在这一方面的初步工作,并对这一领域的发展作了一些展望。     

基于光学超晶格和全固态激光技术的准白光激光器

激光显示作为新一代的显示技术,有着传统显示方式无法比拟的优势,而红绿蓝三基色/准白光激光器则是激光显示技术的基础.三基色激光町以通过多种技术获得,通过非线性频率转换技术获得三基色激光是其中的一种.基于准位相匹配技术的光学超晶格作为非线性晶体通过微结构的设计能同时完成多个光参量过程.把光学超晶格多波长频率转换功能和全固态激光技术结合在一起,可以实现红绿蓝三色激光的同时输出.在此基础上,通过控制三色光的功率比例还可以获得白光的视觉效果,可称为准白色激光.本文介绍了我们在这一方面的初步工作,并对这一领域的发展作了一些展望.     

一种基于线性规划的多基色显示系统设计

多基色显示系统采用增加基色数量的方法能有效地扩大显示器的再现色域。针对三基色到多基色的映射线性方程组解的不唯一性,提出了一种基于亮度最大的线性规划优化算法。该方法根据颜色亮度和色域之间的关系,用线性规划求得亮度最大值时的最优解。最后将该算法运用到了五基色显示系统。结果表明,白点亮度达到了最大值,同时系统的色域较三基色显示系统扩大了约20%。     

广色域多基色显示系统的驱动图像生成方法

多基色显示是广色域显示技术的重要发展方向,但多基色显示系统目前面临着高分辨率、高帧率多基色驱动图像的获取问题。提出一种基于广色域RGB相机的多基色驱动图像生成方法。以实际多基色LED点阵显示系统为例,首先建立了显示系统的n基色空间与标准CIE XYZ空间的转换模型,即正向转换模型;在正向模型的基础上,建立了由3基色空间到多基色空间的逆向转换模型,从而将RGB相机摄取的高分辨率彩色图像转换为n基色显示系统的驱动图像。实验中,根据典型5基色LED点阵显示器的色度参数分别建立了正向和逆向转换模型,并将ColorChecker SG色卡的广色域图像作为目标图像,完成了基色转换和色差分析。     

显示用上转换绿色发光材料NaYF4：Er，Yb及其特性

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发绿光的上转换发光材料NaYF4:Er,Yb.测试了该材料的XRD衍射图谱和发光效率.给出了该材料在1 064 nm三种激光功率激发下的发光光谱.分析了该材料的上转换发光机理,得到545 nm和662 nm峰值发光分别是Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁产生的.NaYF4:Er,Yb具有较强的上转换绿光,同时存在的较弱的红光易于用滤色膜滤除,满足显示对三基色中绿色的要求;并且喷射微波燃烧合成法制备的该材料达到了高分辨率显示应用超细粉体的要求.     

显示用上转换绿色发光材料NaYF4∶Er,Yb及其特性

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发绿光的上转换发光材料NaYF4∶Er,Yb.测试了该材料的XRD衍射图谱和发光效率.给出了该材料在1 064 nm三种激光功率激发下的发光光谱.分析了该材料的上转换发光机理,得到545 nm和662 nm峰值发光分别是Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁产生的.NaYF4∶Er,Yb具有较强的上转换绿光,同时存在的较弱的红光易于用滤色膜滤除,满足显示对三基色中绿色的要求;并且喷射微波燃烧合成法制备的该材料达到了高分辨率显示应用超细粉体的要求.     

LD泵浦355nm准连续紫外激光器

报道了一台LD侧面泵浦Nd:YAG晶体的内腔三次谐波转换的全固态准连续紫外激光器。在谐振腔内,1064nm的基频波通过对Ⅱ类相位匹配KTP晶体进行二倍频来产生532nm波长激光,二者再通过对Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行和频来获得355nm紫外激光输出。355nm全固态紫外激光器在声光调Q重复频率为2.8kHz下,当输入电流为18A时可得到503mW的激光输出。     

紧凑型激光二极管抽运全固态355 nm连续波紫外激光器

报道了一台激光二极管端面抽运Nd:YVO₄晶体内腔三倍频355 nm激光连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型简单凹平直腔,腔长仅为70 mm.利用两块LBO晶体进行腔内倍频、和频,当注入抽运功率为2527 W时,获得最大功率为306 mW的355 nm连续波输出,光光转换效率为012％,输出功率短期不稳定性为53%,355 nm激光输出光束质量良好.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔参数,实现了中小功率连续输出的全固态紫外激光器的小型化、便携化,进一步拓宽了紫外激光器 关键词： 激光二极管端面抽运 内腔三倍频 连续波 355 nm激光     

超薄前投激光显示系统研制

为了解决光学系统投影厚度过大问题,采用自由曲反射面结合非球面设计方法设计出超短距离、超广角投影显示系统,其屏幕投影距离小于20 cm。为解决激光色域系统转换,建立了激光三基色与荧光粉三基色色域变换与扩展的理论模型并搭建了基于DSP高速图像处理芯片为核心的颜色变化实时硬件处理试验开发系统。通过该系统可以调试不同颜色系统转换算法,验证转换模型的正确性,并为实现专用颜色转模块提供了开发平台。     

《中国激光》“全固态激光技术”专题征稿启事

<正>全固态激光技术是目前我国在国际上为数不多的从材料源头到激光系统集成拥有整体优势的高技术领域之一,全固态激光器件与材料研究的迅速发展,对激光先进制造技术、激光显示技术和激光医疗等领域的发展产生了巨大的推动作用,已取得大量研究成果。《中国激光》已于2009年7月出版"全固态激光技术"专集,得到了本领域很多院士和知名专家的大力支持,发表了多篇国内知名课题组的全固态激光技术发展前     

四硼酸铝钕晶体及其小型全固态激光器

当前,全固态激光器在向万瓦级大功率方向发展的同时,也在向微型化发展。利用碟片全固态激光器可获得千瓦级以上激光,利用微片全固态激光器则可实现小体积、高密度、中小功率激光输出。获得高功率高密度激光的关键在于激光材料。本文从碟片和微片激光器的发展和对激光基质材料的要求出发,概述自激活激光晶体的研究,特别对四硼酸铝钕[NdAl3(BO3)4,简称NAB]晶体的结构、生长、性质及其作为有应用前景的小型片状激光器的候选材料作了详细的介绍。近期,采用面积为4×4 mm2,厚度为0.39 mm的微片NAB晶体,用885 nm半导体激光器为光源泵浦,获得了4.6 W的1.063 μm激光的有效输出,其斜效率达到64%,充分显示了NAB晶体作为自激活激光晶体在微片激光器中的应用前景。     

四硼酸铝钕晶体及其小型全固态激光器

当前,全固态激光器在向万瓦级大功率方向发展的同时,也在向微型化发展。利用碟片全固态激光器可获得千瓦级以上激光,利用微片全固态激光器则可实现小体积、高密度、中小功率激光输出。获得高功率高密度激光的关键在于激光材料。本文从碟片和微片激光器的发展和对激光基质材料的要求出发,概述自激活激光晶体的研究,特别对四硼酸铝钕[NdAl3(BO3)4,简称NAB]晶体的结构、生长、性质及其作为有应用前景的小型片状激光器的候选材料作了详细的介绍。近期,采用面积为4×4 mm2,厚度为0.39 mm的微片NAB晶体,用885 nm半导体激光器为光源泵浦,获得了4.6 W的1.063μm激光的有效输出,其斜效率达到64%,充分显示了NAB晶体作为自激活激光晶体在微片激光器中的应用前景。     

全固态碟片激光器的多孔泡沫热沉传热特性研究

高功率全固态碟片激光器在运行中产生的热透镜效应会引起激光器输出功率降低、光束质量退变,针对该问题本文将多孔碳化硅泡沫和毫米通道引入到全固态碟片激光器的换热热沉中,并将其应用于多冲程泵浦的全固态碟片激光器.利用有限元分析软件对其结构模型参数进行了优化,当碳化硅厚度为2 mm,孔隙率为40%,入水口压力为4 kg(0.4 MPa)时,系统理论换热系数为1.51×10^5 W/m^2·K,实验测量结果为1.45×10^5 W/m^2·K,理论和实验结果较为接近,验证了理论模型的正确性.最后利用该新型热沉搭建了基于Yb∶YAG的24冲程全固态碟片激光器实验装置,获得输出功率为393 W,波长为1030 nm的连续激光输出,光-光转换效率达到52%,光束参数乘积为5.918 mm·mrad.     

全固态多波长飞秒脉冲激光系统

利用棱镜对引进频谱空间啁啾来补偿飞秒脉冲激光二次谐波产生中的相位失配,提高了倍频效率建立了一套全固态、多波长(1065nm, 532nm,823.1nm, 402nm)飞秒脉冲激光系统自制的Nd:YVO4激光器输出532nm绿光激光,最高平均功率可达5.6W当用2.5W绿光激光泵浦时,从自制的钛宝石激光器及经BBO倍频可分别输出中心波长为823.1nm和402nm,平均功率300mW和73mW,谱宽32.3nm和5.1nm,脉宽22fs和33.3fs、重复率108MHz的近红外和蓝光激光整个系统具有结构紧凑、倍频效率高、运行稳定的特点.     

Low‐wavelength emission of Nd‐doped lasers

This paper gives an overview of the results obtained with diode‐pumped Neodymium‐doped crystals operating below 900 nm. Operation at such low wavelengths requires considering the strong thermal population of the lower level of the laser transition. Based on a theoretical study and simulations, the paper presents the challenges related to the design of these three‐level lasers. Experimental results are given with Nd:YAG and Nd:vanadate crystals. It is explained how to deal with the line competition with emission at 946 nm or 912 nm. Finally, intracavity second‐harmonic generation is presented. The output powers reach a few hundred mW at wavelengths below 450 nm. Hence, the paper demonstrates the potential of Nd‐doped diode‐pumped solid‐state lasers for applications in the blue range, in replacement of gas lasers such as helium‐cadmium lasers.     

Measurement of Thermal Lens Focal Length and Its Effect on Laser Output Characteristics in LD End-pumped Nd∶YVO_4 Lasers

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｐｕｍｐｅｄｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｈａｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄ ｇｏｏｄｂｅａｍｑｕａｌｉｔｙ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｌｙｉｎｄｕｃｅｄｌｅｎｓｉｎｇａｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｌｉｍｉｔｓｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｌａｓｅｒｓｗｉｔｈｇｏｏｄｂｅａｍ ｑｕａｌｉｔｙｔｏａｎａｒｒｏｗｐｏｗｅｒｒａｎｇｅａｎｄｍａｋｅｓｔｈｅｂｅａｍｄｉａｍｅｔｅｒ ,ｂｅａｍｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎ…     

Wavelength blending with reduced speckle and improved color for laser projection

In this paper, a theoretical model was established to study speckle reduction using the wavelength blending technique with multiple lasers for the first time. An optimized power ratio of two lasers was then obtained using the theoretical model. A diode pumped solid state (DPSS) laser at 532 nm and a semiconductor laser diode (LD) at 520 nm were used to verify the simulated results. A speckle reduction system which utilizes wavelength blending was also proposed and demonstrated. Using wavelength blending, this system has a lower speckle as compared with one in which only one wavelength is used, and an improved green primary color (with respect to the Rec. 2020 standard) as compared with the one that only semiconductor LD is employed.     

1.6 μm Er:YAP and Er:YAG lasers resonantly pumped by Er:glass laser

1623 nm Er:YAP and 1648 nm Er:YAG lasers resonantly pumped by a solid state Er:glass laser operating at 1535 nm were investigated. Laser generation was reached for Er:YAP and two Er:YAG crystals with different Er ion concentration. The maximal output energies were 20 and 45 mJ for Er:YAP and Er:YAG laser systems, respectively.     

高平均功率固体激光功率和光束质量关系研究进展

固体激光的一个重大发展方向和目标是实现“三高”(高平均功率、高光束质量和高效率)激光同时输出,结合相关研究工作和进展,着重论述了固体激光输出功率和光束质量的关系,给出了功率升高、光束质量非线性下降是当前“三高”固体激光研究的一个基本科学技术问题。围绕这一基本问题,评述了一些重要技术途径和手段,并探讨了实现高平均功率高光束质量固体激光输出的可能有效途径。     

高平均功率固体激光功率和光束质量关系研究进展

 固体激光的一个重大发展方向和目标是实现“三高”(高平均功率、高光束质量和高效率)激光同时输出,结合相关研究工作和进展,着重论述了固体激光输出功率和光束质量的关系,给出了功率升高、光束质量非线性下降是当前“三高”固体激光研究的一个基本科学技术问题。围绕这一基本问题,评述了一些重要技术途径和手段,并探讨了实现高平均功率高光束质量固体激光输出的可能有效途径。