多棒串接固体激光器谐振腔的研究

运用矩阵光学的方法对多棒串接固体激光器的谐振腔参数及其在平平腔时的热稳条件进行了研究，并计算了六棒串接平平腔固体激光器的稳定区.结果证明：多棒串接固体激光器的稳定区和非稳区相互间隔，在平平腔总腔长、激光棒数量n和棒间距L一定的条件下，当采用对称结构时(L₁=L₂)，则谐振腔的每段稳定区均达到最大；且只要 平平腔满足L₁=L₂=L/2以及热焦距f在大于某个下限值f_m时，稳定性条件01< 关键词： 多棒串接固体激光器 稳定区 热稳条件     

激光棒位置对热不灵敏凹凸腔运转特性的影响

以典型商用凹凸谐振腔为例，系统地分析了激光棒位置对热不灵敏腔运转特性的影响，对有关结果进行了讨论．     

激光棒位置对热不灵敏凹凸腔运转特性的研究

以典型商用凹凸谐振腔为例，系统地分析了激光棒位置对热不灵敏腔动转性的影响，对有关结果进行了讨论。     

双棒串接Nd∶YAG激光器对称型谐振腔的分析

采用矩阵光学的方法对双棒串接Nd∶YAG激光器对称型谐振腔进行研究。结果表明:谐振腔内棒的位置直接影响腔的稳定范围和模体积;每一个热焦距f对应有两个稳定区间,当f<360mm时,值较小的稳定区间范围较宽;当f>360mm时,值较大的稳定区间范围较宽,在这两种情况下,均为值较大的稳定区间对应的模体积较大,而且模体积和输出功率随棒主平面与反射镜间距离的增大而增大。     

腔内双棒串接的基模动态稳定腔研究

为了获得大功率高亮度的激光光源,设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数,在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光器性能的影响,解释了输出镜和全反镜的距离对激光器性能所起的不同作用. 关键词： 动态稳定腔 双棒 谐振腔模式     

高平均功率六棒串接脉冲Nd:YAG激光器

报道了一种腔内六棒串接的脉冲Nd:YAG激光器。采用44矩阵对晶体棒失调角度对谐振腔光轴的影响进行了理论分析,给出了六棒串接脉冲激光器中晶体棒失调角度的允许范围。在串接实验中,谐振腔采用对称平平腔结构,通过调整每根晶体棒的失调角度到允许范围内,实现了六棒串接脉冲Nd:YAG激光器。在输入电功率86 kW,占空比17%时,获得了平均功率3 018 W的脉冲激光输出,峰值功率17.75 kW,最高单脉冲能量为66 J,光束参数乘积为26.3 mmmrad,电光转换效率3.5%,长时间工作不稳定性小于2%。     

磁致伸缩换能器辐射板形状对声场分布的影响

磁致伸缩换能器可作为热声制冷机的声源装置,辐射板的形状直接影响声压输出效率,从而影响制冷效果。为提高换能器工作效率、减小换能器体积,辐射板需在Terfenol-D棒的激励下产生大振幅、高频率的活塞振型。针对这一问题,应用ATILA软件分析了磁致伸缩换能器辐射板形状对谐振腔振动幅频特性的影响以及对谐振腔内声场分布的影响。结果表明:相同激励条件下,凹球面辐射板出现活塞振型时振幅最大,对应谐振腔中声压幅值最高;谐振腔端面形状为凹球面时,具有聚焦声压幅值的作用;端面形状为凹发射端-凸反射端组合的谐振腔内声压幅值最高。以上结论为合理设计辐射板、谐振腔两端面组合形状提供了参考。     

近对称谐振腔的变换圆图解分析

 利用传播圆-变换圆图解分析方法，通过对不同结构谐振腔的分析和对比，得出一种宜于推广的自锁模激光谐振腔——近对称谐振腔，其锁模运转易于启动且工作性能比较稳定；通过实验对近对称腔的工作性能进行了验证，并对一种五镜锁模腔进行了分析。五镜腔实质上等价于近对称四镜腔。     

400mJ二极管泵浦Nd：YAG圆棒激光器

400mJ二极管泵浦Nd：YAG圆棒激光器采用主振荡器 放大器方式。谐振腔采用失调低灵敏度单横模设计，以减少外界环境干扰和机械振动，提高激光器的稳定性。谐振腔采用平凹腔，谐振腔腔长0．6m，Nd：YAG棒为φ2，谐振腔基模腰斑半径为0．5mm。泵浦模块采用5个二极管激光器环形对称泵浦，根据实验测得的泵浦模块热焦距f=0．53m，采用一对平凹负透镜进行补偿，补偿后的泵浦模块热焦距为2．0m，谐振腔全反射镜的曲率半径为1．02m，离泵浦模块中心的距离0．24m。     

基于异向传输线的亚波长谐振腔设计

 提出了一种新型的谐振腔，该谐振腔的谐振条件与普通谐振腔不同，其两个端面的总相移不必是180°的正整数倍。这种谐振腔由异向传输线和右手传输线两种不同性质的传输线级联构成，它利用耦合腔链作为异向传输线实现负相移，同轴波导作为右手传输线实现正相移，使谐振腔两个端面的总相移为零，满足谐振腔的谐振条件。由于它与传统谐振腔谐振条件不同，理论证明这种谐振腔的长度可远远小于传统谐振腔，设计实例的仿真结果表明这种新型谐振腔的长度最短仅为传统谐振腔的1/7。     

多个激活元件激光器振荡模体积的匹配

本文利用矩阵方法研究了由多根YAG:Nd棒串接的高功率连续激光器,这些激光棒的几何尺寸和热聚焦特性可以是不同的。通过电子计算机计算求得了描述激光器运转特性的参量(特别是振荡模体积匹配参量)随激光谐振腔几何结构和激光棒热焦距变化的函数关系。同时,对两根不同的YAG:Nd棒的串接振荡进行了实验研究,获得了与理论分析一致的结果。 关键词：     

刻螺纹对Nd：YAG晶体棒输出功率影响的实验研究

针对Nd：YAG棒刻螺纹是否能改善激光器的输出，理论上分析了Nd：YAG晶体棒内热传导过程及影响其冷却效果的因素。给出了表面刻上螺纹后，Nd：YAG晶体棒表面积的变化结果和其对表面冷却换热方式的改变。对使用螺纹棒的激光器输出进行了实验研究，与普通棒的实验结果对比发现：用螺纹棒比用普通棒时平均功率大了23．2％，发散角小了3mrad。说明激光棒的表面刻槽可以提高冷却效果，有效地提高了激光器的输出。     

Stable High Power and High Beam Quality Diode-Side-Pumped Continuous-Wave Intracavity Frequency-Doubled Nd:YAG Laser

We report a stable high power and high beam quality diode-side-pumped cw green laser from intracavity frequency-doubled Nd： YAG laser with KTP. By using a L-shaped concave-convex resonator, designed with two Nd：YAG rods birefringence compensation, a large fundamental mode size in the laser crystal and a tight focus in the nonlinear crystal could be obtained simultaneously. The green laser delivers a maximum 532nm output power of 23.2 W. Under 532nm output power of 20.9 W, the beam quality factor is measured to be 4.1, and the fluctuation of the output power is less than 1.4% in an hour.     

Three-Rod Resonator for Krypton Lamp Pumped 1.8 kW Continuous-Wave Nd：YAG Laser

A three-rod series resonator cw Nd:YAG laser suitable for the industrial applications is presented. The symmetrical resonator laser has been developed and is rated at 1820-W output power with beam parameter product 24 mm.mrad. By utilizing the symmetrical resonator design, the characteristic of beam with multi-rod is not obviously decreased compared with that of a single one. The system total electro-optics efficiency of lamp pumped YAG crystal is as high as 4.0%. The main factors, which affect output power and beam quality of high power solid-state laser module, are theoretically analysed.     

Properties of continuous-wave 1123 nm laser with diode-side-pumped Nd:YAG

Laser properties of diode-side-pumped Nd:YAG laser operating at 1123 nm are demonstrated. A 1.0 at % Nd-doped Nd:YAG rod with a size of Ø3 × 63 mm² is used as the active medium. Both radial and tangential thermal focal lengths of this side-pumped Nd:YAG rod are determined under lasing condition. The results show that the bifocusing strength of 1123 nm laser is larger than that of 1164 nm laser, and 1123-nm thermal focal lengths are shorter than those of 1064-nm laser due to higher quantum defect. Laser output performances of 1123 nm in terms of stability, output power and beam quality influenced by pump power at different cavity lengths are also discussed with a convex-piano cavity.     

基于对流传热模型的LD端面泵浦圆形激光晶体的热效应研究

通过对半导体端面泵浦棒状Nd∶YAG晶体的热效应进行了理论分析,研究了端面抽运圆形截面激光晶体内部温度场,建立了符合条件的激光晶体热模型。考虑晶体侧面与冷却液之间的对流传热,以及晶体端面与外界非绝热边界条件,从而建立更为合理的边界条件,得出更符合实际的晶体的温度分布场。研究结果表明,考虑端面的对流传热后,计算的晶体中心温度降低,而相应的热焦距稍有增加;空气传热系数增加时,晶体中心温度明显降低,热焦距显著增加,减弱了晶体热效应。     

热透镜控制激光光束质量技术研究

在端面抽运固体激光器中,就如何改善在高抽运功率时输出激光的光束质量,提出一种激光器的设计方法。在激光器谐振腔中放入多根掺杂浓度不同的激光介质,利用激光介质内部产生的热透镜控制抽运光和基模振荡光的空间分布,并且最大限度地使抽运光的分布区和基模振荡光分布区重叠,实现抽运光与基模振荡光在空间上高度匹配,进而提高抽运光能量的利用效率和振荡光的光束质量。实验表明,在不同抽运功率下,抽运光和基模振荡光在晶体内部的光斑的空间分布可通过热透镜加以控制。在端面抽运功率200 W附近时,实现了抽运光与基模振荡光较高程度匹配,光束质量因子M2由14.7改善为4.1。     

108 W Nd: YAG ceramic laser with birefringence compensation resonator

The quartz rotator's effective birefringence compensation for ceramic Nd:YAG rods has been first demonstrated. Furthermore, a high output power continuous-wave laser is presented based on an optimized resonator made up of four Nd:YAG ceramic rods. By an appropriate design of the resonator, an output power of 108 W at 1064 nm is obtained. The corresponding optical-to-optical conversion efficiency is 16.8% and the slope efficiency is 28.1%. Meanwhile, the numerical analysis for output power is detailed.     

激光二极管侧抽运双棒串接准连续Nd∶YAG高功率绿光激光器

研制一台激光二极管(LD)侧面抽运双棒串接准连续Nd∶YAG折叠腔高功率绿光激光器,理论分析了热致双折射效应对系统的影响,并对用石英旋转片补偿前后的情况进行模拟对比。在考虑了补偿后的情况下设计了热稳定谐振腔。实验中采用两个串接的由30个20 W的LD阵列侧面抽运的Nd∶YAG棒和Ⅱ类临界相位匹配HGTR-KTP晶体,在抽运电流均为21.6 A,重复频率为27.2 kHz时,获得了最大平均输出功率为164 W,脉冲宽度为130 ns的532 nm绿光输出,光-光转换效率为13.7%,测得光束质量因子为M2x=9.52, M2y=9.86,不稳定度为2.3％。实验结果显示,经补偿后的激光系统能在宽的稳区范围内稳定运转。