激光二极管端面泵浦Yb:YAG圆棒热效应研究

基于激光二极管端面泵浦Yb∶YAG棒工作特点的分析,提出了端面绝热、周边恒温的激光晶体热分析模型,采用了一种新的热传导方程求解方法,得到了超高斯光束端面泵浦Yb∶YAG棒温度场的一般解析表达式。同时分析了不同阶次、不同光斑半径、不同功率超高斯光束以及晶体参数改变时对于Yb∶YAG棒温度场分布的影响。研究结果表明,若准直聚焦到Yb∶YAG棒泵浦面42.5W的光束具有4阶超高斯强度分布时,掺Yb3+质量分数为10.0at.%、长度为2.5mm、半径为2mm的Yb∶YAG棒的泵浦面获得74.20℃的最高温升。新的热传导方程求解方法在研究激光棒温度场分布方面具有计算量小、精度高等特点。研究结果对减小激光晶体的热效应,提高全固态Yb∶YAG激光器性能提供了理论依据。     

LD端面泵浦变热导率圆片Yb∶YAG激光器的热效应

针对激光二极管端面泵浦圆片Yb∶YAG晶体产生的热效应问题,以实际工作特点为基础,通过热传导理论分析了热效应。分析了不同泵浦功率、超高斯阶次、光斑半径、晶体尺寸因素对变热导率圆片Yb∶YAG晶体温度场的影响。研究结果表明,使用泵浦功率为60W、超高斯阶次为5、光斑半径为400μm的泵浦光对含质量分数为8%、晶体半径为4mm、厚度为0.5mm的圆片Yb∶YAG晶体进行泵浦,在将晶体的热导率分别视为常量和变量时,泵浦端面获得的最大温升分别为52.15℃和59.51℃。根据计算结果,设计了适合的激光器热稳腔,能充分抑制激光器产生的热效应问题。     

LD端面泵浦折叠腔Nd：YVO4／LBO激光器

对端面泵浦Nd：YVO4构成的四镜Z型折叠腔结构进行了理论研究，合理调整谐振腔的参量关系，使谐振腔能够适应不同泵浦功率下激光晶体热焦距的变化，同时所设计的折叠腔还具有腔参量调整灵活等特点，以LBO晶体为倍频晶体，采用Ⅰ类角度调节位相匹配技术，在双端泵浦光功率为26W时，成功地获得了4W稳定的连续绿光输出，Nd：YVO4／LBO绿光激光器输出为4W时的稳定性为1．3％，其光—光转换效率达到13％。     

DPSSL系统中矩形截面BBO倍频晶体热分析的研究

利用新的解析热分析方法得出了矩形截面非线性晶体在TEM₀₀模式辐射下产生的温度场计算表达式,分析了影响非线性晶体内部温度场分布的各种因素,对比分析了矩形截面和近似圆形截面时所存在的差异及产生的原因.得出的结论为后续研究由于温升引起的位相失配等系列问题提供了理论基础,同时对于提高DPSSL系统输出功率具有指导意义.     

端面泵浦双Nd: YVO4激光器中热效应对腔稳定性的影响

利用多个激光晶体串接方式可以提高固体激光器的输出功率. 发展双Nd: YVO₄晶体激光器, 将晶体的端面镀膜作为谐振腔的端面镜, 构成了平行平面谐振腔. 对平行平面谐振腔的等效腔进行了理论分析, 结果表明激光晶体吸收泵浦光产生的热透镜效应对保持腔的稳定性起到了重要的作用. 在国内首次进行了双端泵浦双Nd: YVO₄激光器的实验研究, 在抽运功率为 20.74 W时获得了11 W的1064 nm TEM00模激光输出, 其光-光转化效率约为53%. 并且对于不同掺杂浓度下的实验结果进行了讨论.     

高功率CO_2激光器高反膜耦合窗热效应研究

为解决CO2激光器高反膜耦合窗在腔内高功率激光作用下产生的热效应问题,对耦合窗的温度场和热形变场进行了理论分析研究。通过谐振腔工作状态分析,首次提出了腔内振荡激光具有混合模式分布的表达式,并利用半解析热分析方法得出了在混合模式下耦合窗产生的温度场和热形变场的一般表达式,同时与将腔内激光分布作均匀分布、高斯分布假设下耦合窗的情况作了对比分析。研究结果,当腔内谐振功率为3800W、腔内激光混合模式分布时,耦合窗内表面中心最大热形变量约为0.91μm,作均匀分布、高斯分布假设分别造成最大热形变量偏小20.88%,偏大78.02%。     

Fifth-order attosecond polarization beats using twin color-locked noisy lights in cascade three-level system with Doppler-free approach

Fifth-order attosecond sum-frequency polarization beat (FASPB) is studied in a cascade three level system with the phase-conjugation fourth-order coherence function theory. An improved schematic diagram of geometry, which is different from that inducing fifth-order femtosecond different-frequency polarization beat (FFDPB), is used to obtain FASPB. By analyzing the cases that pump beams have either narrow or broad bandwidth, it is found that the temporal behavior of the sum-frequency polarization beat signal depends on the properties of the lasers and transverse relaxation rate of the atomic energy-level system. Finally, the cascaded four-wave mixing (FWM) processes and the difference between attosecond and femtosecond polarization beats have been discussed, it is found that cascaded or sequential lower processes can often obscure the direct fifth-order polarization beat processes.     

激光二极管端面泵浦Yb∶YAG薄片激光器的热效应

通过激光二极管端面泵浦Yb∶YAG薄片工作特点分析,建立了符合实际情况的热模型.热模型考虑了介质薄片具有端面绝热、周边恒温冷却、后端面镀膜达到充分利用泵浦光能量等特点.分析并建构了Poisson方程新的求解方法,得出了Yb∶YAG薄片内部温度场以及泵浦端面热形变场的一般解析表达式.理论研究结果表明:若激光二极管泵浦功率为20 W、耦合到薄片泵浦面的泵浦光高斯半径为250 μm时,长度3 mm、半径1.5 mm的5.0at.%Yd:YAG薄片泵浦端面的最高温升为44.5℃,最大热形变量为0.83 μm.     

LD端面泵浦变热导率方形Yb∶YAG微片晶体热效应

针对激光二极管端面泵浦方形Yb∶YAG微片晶体产生的热效应问题,运用半解析方法计算该晶体的温场分布。根据连续LD端面泵浦方形Yb∶YAG微片晶体的工作特性,建立符合实际工作情况的热模型,构造初始条件和边界条件。同时考虑到晶体的热导率是温度的函数,并结合牛顿法求解热传导方程,得到晶体温度场的一般解析表达式。定量分析了不同的泵浦功率、超高斯阶次、光斑半径、晶体厚度因素对变热导率方形Yb∶YAG微片晶体温度场的影响。结果表明:使用泵浦功率为80 W、超高斯阶次为1、光斑半径为400 m的泵浦光对含方形Yb∶YAG微片晶体质量分数为8.0%、晶体的尺寸为431 mm3进行泵浦,将晶体的热导率视为常量和变量时,泵浦端面获得的最大温升分别为41.25 ℃和52.14 ℃。研究结果对减小全固态Yb∶YAG晶体的热效应问题具有指导意义。     

Covalent bonding and J–J mixing effects on the EPR parameters of Er~(3+) ions in GaN crystal

The EPR parameters of trivalent Er~(3+) ions doped in hexagonal Ga N crystal have been studied by diagonalizing the 364×364 complete energy matrices. The results indicate that the resonance ground states may be derived from the Kramers doublet Γ_6. The EPR g-factors may be ascribed to the stronger covalent bonding and nephelauxetic effects compared with other rare-earth doped complexes, as a result of the mismatch of ionic radii of the impurity Er~(3+)ion and the replaced Ga~(3+) ion apart from the intrinsic covalency of host Ga N. Furthermore, the J–J mixing effects on the EPR parameters from the high-lying manifolds have been evaluated. It is found that the dominant J–J mixing contribution is from the manifold ~2K_(15/2), which accounts for about 2.5%. The next important J–J contribution arises from the crystal–field mixture between the ground state ~4I_(15/2) and the first excited state~4I_(13/2), and is usually less than 0.2%. The contributions from the rest states may be ignored.