热键合技术的Cr4+:YAG被动调Q激光器理论和实验研究

 采用数值求解被动调Q速率方程，并讨论了基于热键合技术被动调Q激光器的优化方法。通过数值仿真讨论分析了谐振腔的损耗、饱和吸收体的初始透过率、输出镜的反射率和泵浦功率等参数对激光输出的影响。结果表明：输出镜存在最佳透过率，使得输出功率最高和脉冲能量最大；减小饱和吸收体的初始透过率能有效提高脉冲能量，并压缩脉宽，但是会增加阈值泵浦功率；泵浦功率与脉冲重复率和输出功率近似成线性增加，增大泵浦功率可以压缩脉宽。并通过实验验证了理论分析的正确性。     

热键合技术的Cr4+:YAG被动调Q激光器理论和实验研究

采用数值求解被动调Q速率方程,并讨论了基于热键合技术被动调Q激光器的优化方法。通过数值仿真讨论分析了谐振腔的损耗、饱和吸收体的初始透过率、输出镜的反射率和泵浦功率等参数对激光输出的影响。结果表明：输出镜存在最佳透过率,使得输出功率最高和脉冲能量最大;减小饱和吸收体的初始透过率能有效提高脉冲能量,并压缩脉宽,但是会增加阈值泵浦功率;泵浦功率与脉冲重复率和输出功率近似成线性增加,增大泵浦功率可以压缩脉宽。并通过实验验证了理论分析的正确性。     

被动调QNd:YAG/Cr:YAG微晶片激光器的优化设计与实验

用数值求解速率方程的方法对被动调Q微晶片激光器进行了优化设计,并在实验中验证了这一优化效果。首先对速率方程进行数值求解,从数值求解的结果中得出了几个关键性参数,例如可饱和吸收体的初始透过率、输出镜反射率、激光器腔长、激光器腔内损耗、抽运激光光斑大小等,给出了关键性的参数对被动调QNd∶YAG/Cr∶YAG激光器的影响;然后基于数值求解的结果对微晶片激光器进行了优化设计,例如缩短激光腔长度,减小腔内损耗,选择合适的输出镜反射率、初始透过率和抽运激光光斑大小等;最后完成了两种不同参数的微晶片被动调QNd∶YAG/Cr∶YAG微晶片激光器的制作。     

Cr~(4+): YAG被动调Q与激发态吸收饱和

运用速率方程计算了Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的基态吸收、激发态吸收与入射脉冲的能量密度和强度的关系。在测量晶体透过率的实验中，发现Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的激发态吸收趋于饱和。理论计算与实验数据拟合给出了包括基态吸收截面，激发态吸收截面和寿命等参数。在用Ｃｒ４＋ＹＡＧ对脉冲式ＮｄＹＡＧ激光器被动调Ｑ的实验中，得到脉宽５ｎｓ、能量９０ｍＪ的激光脉冲，并且发现这种调Ｑ与Ｃｒ４＋ＹＡＧ的激发态吸收饱和直接相关。     

Cr~(4+)∶YAG被动调Q绿光激光器及其腔外倍频266nm激光的研究

通过合理设计以及精密调控各元件和温控电流,得到了平均功率为27mW、脉冲宽度为15ns、重复频率为16kHz、峰值功率高达108W的Cr4+∶YAG/Nd∶YAG/LBO绿光脉冲激光器。在腔外用I类临界相位匹配的BBO作为四倍频晶体,得到了平均功率为1 2mW的266nm紫外激光,并分析了椭圆光斑产生的原因。     

LD端面泵浦Cr~4∶YAG被动调Q激光器输出特性研究

对激光二极管端面泵浦Cr4+∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器输出特性进行了实验研究.实验研究发现,激光器输出功率及脉冲重复频率随谐振腔长度增大而增大.为解释这一实验现象,测量了泵浦光斑在激光晶体内尺寸,同时计算了激光晶体及Cr4+∶YAG晶体内的基模激光光斑半径随谐振腔长度变化.分析结果表明:激光晶体内泵浦光斑尺寸远小于激光晶体内基模光斑半径,腔模间交叠效率较低;当腔长增加时,激光晶体内的基模激光光斑减小,腔模间交叠效率增加,从而导致输出功率及脉冲重复频率随腔长增加而增加;另外,Cr4+∶YAG晶体内光斑半径也随谐振腔长度减小,引起Cr4+∶YAG晶体漂白时间缩短,导致脉冲重复频率随腔长增加而增加.     

GaAs被动调Q Nd:YAG激光器激光特性的研究

报道了用半导体材料 Ga As实现氙灯抽运 Nd:YAG激光器的被动调 Q运转 ,测量了激光器的阈值、脉冲宽度和输出能量。从 Ga As的能级结构出发 ,理论上研究了 Ga As材料的饱和吸收原理 ,建立了调 Q激光器速率方程并给出了数值解 ,对理论结果与实验结果进行了比较和讨论。     

LD泵浦Nd∶LuVO_4/Cr~(4 )∶YAG被动调Q激光器

采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO4晶体,利用Cr4 ∶YAG晶体作为可饱和吸收元件,实现了1.06μm激光的被动调Q运转.在泵浦功率为19.1W时,获得最高平均输出功率为4.58W,脉冲宽度为84ns,单脉冲能量为36.6μJ以及峰值功率为436.2W的激光脉冲.     

Cr^4＋：YAG调Q特性的理论和实验研究

从理论和实验两个方面研究Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ的调Ｑ特性，测量了Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ调ＱＮｄ＾３＋：ＹＡＧ激光器在不同条件下脉冲能量和脉冲宽度，并与理论结果进行比较，结果显示脉冲能量的理论结果与实验结果能较发地符合，脉冲工的理论结果与实验结果变化趋势大致相一致，文中还对Ｃｒ＾４＋：ＹＡＧ调ＱＮｄ＾３＋：ＹＡＧ激光器的其它实验现象给出定性解释。     

被动调Q激光器优化的研究

被动调Q激光器以其结构简单、紧凑而获得了广泛的应用。为优化其性能参数,在总结近些年被动调Q基本理论基础上,对于具有能量上转换(Energy-transfer upconversion)的激光工作物质构成的被动调Q激光器,提出了可以将能量上转换引起的损耗归到线性损耗中进行优化设计的方法,并给出了输出镜的反射率和饱和吸收体的小信号透过率两者优化选择的直接关系图。根据被动调Q激光器的特有参数α,在总结提高调Q峰值功率的方法基础上,得出当α接近无穷大时,从被动调Q过渡到主动调Q,实现了被动调Q和主动调Q理论的统一。     

Cr4+:YAG被动调Q激光器输出特性

采用理论与实验相结合的方法研究了激光二极管阵列泵浦的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光器的输出特性.重点分析了调Q晶体小信号透过率和反射镜的反射率对激光器的输出能量、脉冲宽度的影响.对数值模拟结果进行了实验验证,数值计算与实验结果基本一致.研究结果表明,在特定的激光晶体参数下,Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出能量与脉冲宽度由调Q晶体的小信号透过率和输出镜的反射率决定:输出能量随着小信号透过率增加而减小,对应于一个调Q晶体透过率,有一个最佳反射率使输出能量最大;脉冲宽度随着初始透过率与反射率的增大而增大.     

LD泵浦的被动调QYb:YAG薄片激光器实验研究

采用中心波长为940nm的激光二极管泵浦,实现了Yb:YAG薄片的Cr4+:YAG被动调Q激光输出.Yb:YAG薄片掺杂Yb3+离子浓度为10%,厚度为500μm.理论上计算了Yb:YAG薄片在直接水冷方式与不同厚度SiC冷却方式下的温度分布.实验中采用厚度800μm的SiC冷却方式,获得了最高功率2.8 W的1 030nm连续激光输出,输出功率相比直接水冷方式提高了40%.通过Degnan理论优化了被动调Q晶体Cr4+:YAG的初始透过率和输出耦合镜,采用初始透过率为93%的Cr4+:YAG晶体和透过率为10%的输出耦合镜,在800μm SiC冷却方式下,获得了平均输出功率1.95 W、单脉冲能量1.2mJ、脉冲宽度74ns、重复频率1.6kHz的稳定调Q脉冲输出,斜效率为18.1%.光束质量因子M2x=1.622,M2y=1.616.     

基于多层石墨烯可饱和吸收体的被动调Q Ho∶YAG激光器

报道了2μm被动调Q的Ho∶YAG激光器,该激光器采用Tm~(3+)光纤激光器作为泵浦源,使用多层石墨烯作为可饱和吸收体。在连续波激光输出模式下,当泵浦功率为4.2 W时,获得了750 mW激光输出,输出激光中心波长为2.09μm,斜率效率为29.6%。在连续波激光器谐振腔中插入多层石墨烯可饱和吸收体并调整谐振腔,获得了脉冲激光输出。当泵浦功率为4.2 W时,获得最小脉冲宽度3.1μs、重复频率66.6 kHz的脉冲激光输出,其最大平均输出功率为170 mW,斜率效率为12.6%,光束质量因子M_x~2=1.15,M_y~2=1.12。     

LD抽运被动调Q固体激光器的脉冲稳定性

报道了二极管激光抽运Cr,Nd∶YAG被动调Q Nd∶YVO4 1064 nm激光输出.为了提高被动调Q激光的输出稳定性,谐振腔采用长腔,增益介质位于谐振腔中间位置.实验中获得了稳定的被动调Q激光输出.在最高入射抽运功率为17.5 W时,脉冲重复频率达到71.3 kHz,脉冲宽度为0.4 μs.调Q脉冲幅度不稳定性低于±10%,脉冲时间波动性低于±3.5%.     

Cr^4＋：YAG被动调Q激光器输出特性的解析分析

在考虑Cr^4＋：YAG晶体激发态吸收的情况下，给出了Cr^4＋：YAG被动调Q的Nd：YAG激光器的速率方程组，从该速率方程组出发推导出了Nd：YAG被动调Q激光器的输出能量、脉冲宽度和效率的解析解，并分析了各参量之间的相互耦合关系。结果表明，在考虑了Cr^4＋：YAG晶体激发态吸收的情况下，理论上能够正确地反应出Cr^4＋：YAG晶体的吸收特性，对设计和优化Cr^4＋：YAG被动调Q激光器有一定的指导意义。     

灯泵浦非稳脉冲调Q Nd:YAG固体激光器特性模拟

对实际固体激光器谐振腔的特性分析常常采用经验公式的模型进行预测和研究。从非稳腔衍射积分方程和激光介质速率方程出发，利用GLAD程序计算并模拟了电光调Q非稳折叠腔Nd：YAG激光器的输出光束特性，得到了近场和远场的能量分布以及脉冲宽度波形，计算结果对试验具有指导意义。     

Cr^4＋：YAG被动调Q微晶片激光器重复频率稳定性研究

对连续激光二极管抽运Nd：YVO4/Cr4 ：YAG被动调Q微晶片激光器输出激光重复频率的稳定性进行了理论和实验研究结果表明,谐振腔内存在最佳净增益,可以使激光器工作在稳定区通过优化腔内的净增益,耦合输出镜反射率为85%,饱和吸收体初始透射率为70%,抽运功率从1.05 W到1.20 W的情况下,激光器工作在稳定区当抽运功率为1.16 W时,获得了重复频率为19.48 kHz,稳定性优于0.68%(RMS)的高重复频率激光输出进一步分析了抽运功率抖动对输出激光重复频率稳定性的影响结果表明,激光器进入稳定区之后,抽运功率的抖动是制约输出激光重复频率稳定性进一步提高的最主要因素针对抽运功率抖动带来的影响,讨论了增益预抽运技术,并比较了其优缺点.     

离子注入SI—GaAs做激光器被动调Q元件的研究

本文从半导体材料GaAs的能级结构出发，探讨了GaAs做固体激光器被动调Q器件的可行性，对离子注入半绝缘GaAs用做Nd：YAG激光器中被动调Q元件的机理进行了实验研究，实验中腔型选择直腔式平平腔，Nd：YAG采用脉冲氙灯抽运，在腔型1Hz下获得了单脉冲宽度为62ns的调Q波形输出。     

激光二极管抽运的被动调QNd3+:YAG微晶片激光器及其稳定性

从理论和实验两个方面研究了连续激光二极管抽运的Cr~(4+):YAG被动调QNd~(3+):YAG微晶片激光器。考虑Cr~(4+):YAG饱和吸收体激发态吸收,推导了连续抽运的被动调Q微晶片激光器的速率方程,分析了微晶片参量对调Q脉冲半峰全宽和峰值功率的影响;提出了实现稳定脉冲输出的微晶片激光器设计原则。在饱和吸收体初始透过率较低(T_0≈40％)的情况下,获得了脉冲峰值功率不稳定性小于±0.7％、脉冲宽度不稳定性小于±1.0％、峰值功率高达千瓦量级的高重复频率激光输出。     

可饱和吸收体Cr:YAG做被动调Q元件时的选模作用

研究了可饱和吸收体Cr:YAG做被动调Q元件时所表现出的选模作用.理论分析和实验表明:Cr:YAG晶体的“动态光阑”效果确保了激光器的基横模输出;而不同纵模形成振荡的难易差别也为脉冲单纵模的实现提供了条件.Cr:YAG晶体的选模作用在实践中应得到充分的利用.