连续激光二极管端面抽运Nd:YAG激光器噪声研究

以连续激光二极管端面抽运NdYAG激光器为实验模型,研究了该激光器中输出激光强度噪声、频率噪声和场分布噪声的特性,并根据实验数据推算出NdYAG晶体的粒子上能级寿命随温度变化为1.83μsK,发射截面随温度变化为-0.146×10-19cm2K。     

激光二极管阵列端面抽运复合棒状激光器热效应的有限元法分析

建立了激光二极管阵列(LDA)端面抽运棒状激光介质的数值模型.考虑到介质与空气的对流换热和介质的热力学参数随温度的变化,根据经典热传导方程和热弹性方程,运用有限元法得出了复合棒状介质和未复合棒状介质内瞬态温度、热应力和应变的时空分布,分析了温度、热应力和应变随抽运功率、换热系数和时间的变化规律.结果表明,复合棒的最高温度、最大张应力和最大轴向应变的位置与未复合棒不同,并且数值分别为未复合棒的73%,60%和33%.由此可知,利用复合棒可极大地减小热效应的影响.理论分析结果可为LDA抽运固体激光器的结构优化设计和实验研究提供理论参考.     

高功率准连续激光二极管抽运的Nd：YVO4激光器

对高功率准连续激光二极管端面抽运的Nd:YVO4固体激光器进行了实验研究。研究了抽运功率、温度、重复率及输出镜的透过率对激光器输出功率的影响。当激光二极管重复率达到720Hz、抽动功率33.2W时,激光输出最大平均功率为11W。     

激光二极管端面抽运的1342nmNd：YVO4激光器

报道了用高功率线列阵光纤耦合激光二极管端面抽运的１３４２ｎｍＤｄ：ＹＶＯ４激光器,在１３．３０Ｗ输入抽运功率下,１３４２ｎｍ激光输出功率达到３．２２Ｗ,斜效率为２５．５％。输出功率不稳定度小于１％。     

拟柱面激光二极管阵列端面泵浦方式提高固体激光器性能

就高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器提出一种新的耦合方式：激光二极管阵列拟柱面排布,即所有激光二极管面阵成１维圆弧型排列,圆弧的圆心在增益介质的几何中心,其后紧接一个空心导管进行耦合传输。建立了3维光线追迹程序对这种新耦合方式的特性进行模拟。模拟计算结果表明：这种耦合方式中二极管阵列排布方式灵活,当二极管阵列面阵单元以1×12（圆弧方向）、2×6（圆弧方向）、3×4（圆弧方向）这3种排布方式排布时,在较大的圆半径变化范围内均能实现高的输出耦合效率和高的能量沉积效率;当增益介质紧贴导管输出放置时,3种方式排列均能在增益介质中实现均匀平顶分布;当快轴方向所排阵列个数与慢轴方向所排阵列个数之比接近慢轴发散角与快轴发散角之比时,能获得更好的耦合效果。     

大口径高功率激光二极管阵列端面泵浦技术研究

采用大口径、高功率激光二极管阵列的大型全固化二极管泵浦激光系统能够产生高功率、大能量、高重复频率和高光束质量的激光.为了实现对介质的高效泵浦,将空心透镜导管应用于大口径高功率激光二极管阵列耦合系统.基于3维光线追迹的数值计算方法,编制了LD纵向泵浦耦合系统模拟软件,对空心透镜导管进行模拟与设计,将发光面积超过100 cm2、功率达48 kW的二极管阵列发出的泵浦光,耦合到面积仅4 cm2的NdYLF中,在系统耦合效率超过70%的同时,增益介质表面泵浦场具有良好的均匀性.     

激光二极管端面抽运的1342 nmNd∶YVO4激光器

报道了用高功率线列阵光纤耦合激光二极管端面抽运的 1342nmNd∶YVO4 激光器 ,在 13.30W输入抽运功率下 ,1342nm激光输出功率达到 3.2 2W ,斜效率为 2 5.5%。输出功率不稳定度小于 1%。     

平顶光端面抽运DPL中热效应对输出功率的影响

用平顶光束描述由多根光纤紧密排列耦合并经透镜整形后的抽运光分布，给出了平顶光束的光强分布，对晶体热效应引起的热致衍射损耗随抽运功率和抽运光束半径的变化规律进行了数值计算，讨论了晶体热效应引起的热致衍射损耗对基横模高斯光束输出功率的影响，并实验验证了基横模高斯光束输出功率随抽运功率的变化规律．结果表明：热致衍射损耗使基横模高斯光束输出功率明显降低．随着抽运光束半径的增大，热致衍射损耗减小，对基横模高斯光束输出功率的影响就减小；抽运功率越大，热致衍射损耗越大，对基横模高斯光束输出功率的影响就越大．     

激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体连续输出板条激光器研究

报道了利用激光二极管列阵端面抽运Nd:YVO4混合腔板条激光器连续波输出的实验结果,获得近衍射极限的60 W连续激光输出.实验证明两种晶体输出功率相当,低掺杂浓度的Nd:YVO4晶体更有利于得到近衍射极限的高功率输出,但同时对冷却水温度的变化也较敏感.     

激光二极管列阵侧面直接抽运方式的模拟计算和效果评估

计算模拟了激光二极管侧面直接抽运方式，讨论了抽运距离和介质吸收系数等参数对抽运均匀性的影响，并近似地给出定量结果，证明只要选取适当的抽运参数，采用侧面直接抽运方式也能获得较好的抽运性能和激光输出。     

高功率二极管列阵泵浦固体激光泵浦耦合优化设计

高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术,泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究,从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型,对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计,并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究,实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出,理论计算与实验结果符合较好。     

高功率二极管列阵泵浦固体激光泵浦耦合优化设计

 高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术,泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究,从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型,对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计,并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究,实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出,理论计算与实验结果符合较好。     

大面阵激光二极管阵列端面泵浦耦合技术

为了满足常温Yb:YAG激光放大器对泵浦功率密度的要求,设计了一种高缩束比的耦合系统。根据激光二极管（LD）的发光特性,将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列,采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合,耦合系统的面积缩束比高达86∶1。模拟计算表明,该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低,且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后,依然可以保持泵浦光场的轮廓,满足端面泵浦的常温Yb:YAG片状放大器对泵浦耦合系统的要求。     

大面阵激光二极管阵列端面泵浦耦合技术

为了满足常温Yb:YAG激光放大器对泵浦功率密度的要求,设计了一种高缩束比的耦合系统。根据激光二极管（LD）的发光特性,将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列,采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合,耦合系统的面积缩束比高达86∶1。模拟计算表明,该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低,且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后,依然可以保持泵浦光场的轮廓,满足端面泵浦的常温Yb:YAG片状放大器对泵浦耦合系统的要求。     

大口径端泵片状放大器的泵浦耦合系统（英）

为了满足片状激光放大器对泵浦功率密度的要求,设计并加工了高缩束比的耦合系统。根据LD的发光特性,将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列,采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合,将发光面积为330 mm85 mm的泵浦光,在输出口处压缩至18 mm18 mm的口径,耦合系统的缩束比高达86∶1。模拟计算表明,该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低。实验测量该耦合系统的效率为84.2%,输出口处泵浦光场快慢轴的调制度分别为1.30和1.18,且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后,依然可以保持泵浦光场的轮廓。该耦合系统在效率、泵浦场均匀性、传输性等方面均满足端面泵浦的片状放大器对泵浦耦合系统的要求。     

CW mode locked Nd:YVO4 laser pumped by 20-W laser diode bar

The efficient cw mode locking (cw-ML) regime was demonstrated in Nd:YVO₄ laser by means of saturable absorber mirror (SAM). The 0.3-at.% Nd³⁺ doped 10-mm-long YVO₄ crystal end pumped by 20-W diode module with a beam shaper was applied as a gain medium located in the close vicinity to the rear flat mirror of the first arm of Z-type resonator of 316 cm total length with two curved mirrors of 100-cm curvature radii. The SAM of 2%-saturable absorptance and saturation fluence of 50 μJ/cm² was mounted at the opposite end of a resonator. The developed “dynamically stable” cavity design mitigates detrimental role of thermal aberration in gain medium, enforcing clean perfect mode locking even for the highest pump densities. The cw-ML pulses with 47.5 MHz repetition rate and pulse durations in the range of 15–20 ps were observed for a wide range of pump powers and output coupler losses. In the best case, for 32% of output coupler transmission, up to 6.2 W of average power with near 35% slope efficiency was achieved. The thresholds for Q-switched ML, cw-ML regimes were 2.67 W and 6.13 W of pump power, respectively. For the maximum pump power of 20 W we obtained 133 nJ of pulse energy with 16-ps pulse duration, resulting in a peak power higher than 8 kW. The threshold energy density at SAM giving the QML regime was estimated to be about 30 μJ/cm², threshold of cw-ML regime was 220 μJ/cm².     

Three-fold effective brightness increase of laser diode bar emission by assessment and correction of diode array curvature

An optical arrangement is used to characterize diode bar curvature which is known to limit the effective brightness achievable with such devices. By introducing an inclined, cylindrical collimating lens in front of the diode bar, the curvature of the diode's beam can be reduced by more than 60%. The correct inclination angle for this method is derived. Using a beam shaper together with this correction mechanism we achieve a homogeneous beam profile with low M² values in orthogonal directions and an effective brightness increase of more than 200%.     

基于微透镜阵列匀束的激光二极管面阵抽运耦合系统分析

为了提升高功率固体激光器中激光二极管(LD)面阵抽运场性能,采用几何光学和数理统计分析的方法,建立了基于微透镜阵列匀束的LD面阵抽运耦合系统的数学与物理模型,对微透镜阵列参数与最终耦合输出抽运场参数之间的关系进行分析,明确了微透镜单元F数、微透镜通光单元数以及微透镜阵列空间周期参数的设计原则.经实验测试,优化设计完成的LD面阵抽运耦合系统光场不均匀度为7.9%,耦合效率为90.7%.     

半导体泵浦铷蒸气激光器出光实验

针对中心波长780 nm的商用连续波半导体激光器,使用斩波器将连续激光变为脉冲输出形式,用2400 line/mm的平面全息光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.2 nm以下。采用透镜组对线宽压窄后的半导体激光进行光束整形,半导体激光经线宽压窄和光束整形后,经透镜聚焦进长约8 mm的铷蒸气泡进行半导体泵浦碱金属激光实验。首次出光得到17.5 mW的基模线偏振铷激光;在最新的改进实验中,半导体泵浦铷激光输出功率已达到2.8 W。