High Efficiency Multi-kW Diode-Side-Pumped Nd：YAG Laser with Reduced Thermal Effect

We demonstrate a high efficiency multi-kW diode-side-pumped Nd：YAG laser. High cooling efficiency of the diode-side-pumped module in the laser is achieved. The middle portion of the Nd：YAG rod in the module is cooled by a coolant jet with screwed side surface, and the end-caps of the rod without screwed side surface are cooled by Au coated on the surface. The thermal effect of the laser rod is reduced, which leads to high output power with high optical-optical conversion efficiency. By using three identical Nd：YAG laser modules, an output power of 4.2 kW and beam quality of 58 mm＆#12539;mrad with an optical-optical efficiency of 35% at 1064 nm is obtained in a laser oscillator. By using four identical Nd：YAG laser modules, an output power of 3.1 kW and beam quality of 17 mm＆#12539;mrad with an optical-optical efficiency of 25.8% is demonstrated in a master oscillator power-amplifier system.     

脉冲激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器晶体时变热效应

采用数值计算的方法,对脉冲激光二极管三向侧面抽运固体激光器中,激光晶体的温度场时变分布进行了计算. 分析了三向侧面抽运情况下晶体内光强分布,在此基础上,采用有限元法,以脉冲激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器为例,对单脉冲过程中晶体温度分布及其影响因素进行分析. 结果表明,晶体升温过程受到抽运条件以及散热条件的影响,但是主要受到抽运条件即抽运光强度和光束半径的影响,降温过程受到晶体热物性参数和晶体半径以及散热条件的影响. 当晶体温度达到周期性分布后,由于晶体径向温度梯度的周期性变化,引起通过晶体的平面光波的中心和边缘光线相对光程差也随时间作周期性变化.     

二极管侧面抽运Nd∶YAG 4波长同时输出激光

为了获得1064nm,1319nm,589nm及660nm 4波长激光同时输出,设计了双激光晶体同步声光调Q“T”型复合谐振腔。通过软件模拟与计算,筛选出理想的谐振腔参数,使2波长基频光在大泵浦电流范围内能稳定运转。以KTP晶体和LBO晶体为和频晶体和倍频晶体,在泵浦电流为17A,重复频率为10kHz时,获得了1064nm,1319nm,589nm和660nm 4波长激光输出,最高平均功率分别为150mW,80mW,2.3W和1.7W,同时测得589nm激光和660nm激光的脉冲宽度分别为110ns和130ns。结果表明：使用热稳“T”型复合腔,可以获得4波长激光同时稳定输出。     

四面体的几个有趣不等式

众所周知,三角形的射影定理揭示了边角关系,在三角形理论中扮演了重要角色．类似地,对于空间的四面体,也有相应的射影定理,它揭示了各侧面积与侧面间二面角的关系．本文利用空间的射影定理,探讨关于四面体的几个有趣不等式．     

几个有趣的双边不等式

本文通过在不等式花园中采撷的几朵小花,从一个侧面展示多姿多彩的不等式证明的手段与方法。让大家从中领略数学的优雅和美丽。     

半导体可饱和吸收镜被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器研究

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术实现的超快脉冲激光器具有结构简单紧凑、脉冲序列稳定等优势,在许多领域有着重要用途,自问世以来受到国内外的广泛关注.分析了SESAM被动锁模侧面抽运固体激光器的具体要求,进行了不同条件下的SESAM被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器实验.获得了最高平均功率9.5 W,脉冲重复频率71 MHz,单脉冲能量约141 nJ的皮秒激光脉冲.对SESAM被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器进行了实验和理论分析,对实现高功率连续超短脉冲激光器进行了探讨.     

侧面研磨光纤Bragg光栅的外部折射率敏感特性研究

光纤Bragg光栅对外界折射率的变化不灵敏,无法直接作为气体、液体等的敏感元件.侧面研磨的光纤Bragg光栅,一侧包层减小至几微米,其辐射场可通过包层透射到被传感物质,因而被传感物质的折射率的变化可以改变光纤的有效折射率,从而使光栅的Bragg波长产生位移.实验中利用不同浓度的NaCl溶液来改变光纤光栅的外部折射率,Bragg中心波长的偏移量和浓度近似为线性关系.同时,透射功率的变化量和浓度也近似为线性关系.     

线阵激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器特性研究

依据四能级系统速率方程,推导出了多横模振荡固体激光器输出与输入参量的关系。对二极管抽运固体激光器中线阵激光二极管三向对称侧面抽运结构,计算了抽运光强分布,并就激光器的阈值抽运功率、近阈值条件下的斜率效率、输出功率和光束质量等与抽运参量的关系,进行了数值计算。由计算结果看出,线阵激光二极管侧面抽运Nd：YAG激光器中晶体半径和抽运光束腰半径是影响输出激光功率和光束质量的主要因素,并通过在谐振腔中加小孔选模,使光束质量得到明显改善。选择了一组三向侧面抽运结构参量进行了实验验证,实验结果与理论计算一致。     

熔融侧面泵浦耦合器光纤夹角对耦合效率的影响

泵浦耦合器是高功率光纤激光器的关键无源光器件,其制作工艺是采用泵浦光纤和主光纤侧面熔融的方法,该方法可以保持主光纤中信号光的低插入损耗,但泵浦光纤和主光纤之间的夹角对耦合效率影响较大。为解决这一问题,根据熔融侧面泵浦耦合器的结构特点,建立了物理模型,推导出各光纤中光功率与夹角关系的方程组,进行了数值仿真和实验论证,结果是随着泵浦光纤和主光纤之间夹角的减小,耦合效率会逐渐增大,但存在临界值,NA值小的泵浦光纤耦合效率高且临界角大,NA为0.22的泵浦光纤,夹角小于9.7时耦合效率最大值为96.9%,NA为0.15的泵浦光纤,夹角小于11.5时耦合效率最大值为97.8%。     

Compact and high-energy diode-side-pumped Q-switched Nd:YAG slab laser system for space application

We develop a compact and high-energy Nd：YAG slab laser system consisting of an oscillator and an amplifier for space applications. The oscillator is a diode-side-pumped electro-optically Q-switched slab laser with a cross-Porro resonator. The KD＊P Pockels cell with a low driving voltage of 950 V is used to polarization output coupling. The amplifier is a Nd：YAG zigzag slab pumped at bounces. The maximum output pulse energy of 341 m3 with 13 ns pulse duration is obtained from the system at the repetition rate of 20 Hz and the beam quality factors are M2=3.1 and M2=3.5. The beam pointing stabilities of the laser system are 3.05μrad in the X-direction and 3.99 grad in the Y-direction, respectively.