固体激光器涡旋光束产生实验系统设计与实现

高质量的涡旋光束在量子信息、激光雷达、激光通信等领域有着广泛的应用前景。为了用固体激光器直接产生涡旋光束,该文基于谐振腔模式与激光介质作用的速率方程,阐述了在二极管端面泵浦固体激光器中通过环形光泵浦产生拉盖尔-高斯涡旋光的原理。设计了环形光泵浦固体激光器产生涡旋光的实验方案并搭建了实验系统。实验产生了角向阶次为1阶、2阶的涡旋光束,相位涡旋手性可通过微调谐振腔输出镜调节。该实验能够使学生利用固体激光器直接产生涡旋光束并观察涡旋光束的相位特性,有助于学生加深对激光谐振腔模式理论及涡旋光束相位特性的理解,为相关专业学生的课程教学提供有力支撑。

可见光稀土离子掺杂固体激光器(特邀)

可见光波段激光在科研、工业、医疗以及通信领域应用广泛,可通过半导体激光器、稀土离子掺杂激光器和非线性频率变换技术产生,其中可见光稀土离子掺杂激光器近年来受到广泛关注。首先介绍了可见光波段激光的几种典型应用,然后分析了目前可以产生可见光激光的稀土离子(镨、钕、钐、铕、铽、镝、钬、铒、铥)的发射吸收光谱和激光特性,最后综述了其中较有潜力的镨离子和铽离子在可见光固体激光器方面的最新研究进展。

被动调Q固体激光器非线性动力学研究

被动调Q固体激光器具有结构紧凑、效率高和光束质量优异等特点,因此在基础科学研究、军事、工业加工、医疗卫生等众多领域具有广阔的应用前景.目前,相关研究主要集中在处于单周期动力学态下激光器的特性,而对于处于其他非线性动力学态下激光器特性的研究十分缺乏,尤其是进入混沌的分岔路径还未见报道.该研究基于四能级系统速率方程,数值研究了被动调Q Nd:YAG固体激光器的非线性动力学特性,并分析了一些关键系统参量的影响.结果表明:在不同的参数下,被动调Q固体激光器可呈现单周期、倍周期、多周期以及脉冲混沌等多种动力学态;连续变化参量数值,动力学态呈现多种演化路径;数值模拟结果再现了工作在脉冲混沌态的被动调Q固体激光器中出现的极端事件.

基于超高斯特征的固体激光器输出特性研究

【目的】以超高斯数学模型为基础,选用不同的超高斯分布阶数,对Nd:GdVO4的1342 nm固体激光器输出特性情况进行试验测量及数据分析,验证符合泵浦光实际抽运分布的数学模型。【方法】以半导体激光器为泵浦源,采用平凹腔腔型结构,在25℃的LD温度和20℃的冷却水温度条件下进行测试。【结果】试验结果表明,当入射功率持续增加时,输出功率与入射功率呈线性关系。泵浦功率大于10 W后,超高斯分布的输出特性与高斯分布有明显区别,且随着超高斯阶数m的增加,输出功率也随之增加。试验测试数据与m为2时的超高斯分布计算结果基本一致,优于m为1时的高斯分布计算结果。【结论】试验结果与m为2时的抽运光超高斯分布模型最符合,从而验证了泵浦光超高斯分布模型比高斯分布模型更加符合实际强度分布。

单掺铥固体激光器热效应研究进展与理论分析

随着中红外2μm波段固体激光器在工业、医学、军事和科学研究等领域中的不断扩展,其研究的重要性越来越明显。单掺铥固体激光器的输出波长恰好处于2μm附近,因此成为人们研究的热点方向,但单掺铥晶体由于发射截面小,上转换、重吸收效应严重等原因导致其热效应明显,严重影响了激光器的输出性能,使激光器的发展受到严重限制。因此研究激光晶体中的热效应对激光器性能的提升具有重要意义。本文综述了自研究热效应以来国内外基于各种基质的单掺铥固体激光器的热效应的研究成果,同时对固体激光器热透镜效应的热传导理论以及对热透镜效应的发生环境和形成条件有影响的因素进行阐述和分析。最后针对分析过程中所涉及的热功率密度,光强等参数进行讨论,为热透镜效应的热焦距计算和测量奠定了良好的理论基础。

高功率掺铥固体激光器的研究

报道一种室温下连续运转、结构紧凑、高效率、高功率L型折叠腔掺铥固体激光器.采用793 nm波长半导体二极管激光器对掺杂摩尔分数3%的Tm∶YAP晶体进行双端泵浦,当泵浦功率120 W时,获得42 W中心波长1 988 nm的连续输出激光.声光调Q运转时,在重复频率10 k Hz,泵浦功率120W时,平均输出功率达到39.4 W,脉宽247.5 ns,单脉冲能量3.94 m J,峰值功率16 k W,斜率效率为35%.

高能固体激光器现状及发展趋势

高能激光器在国防建设中发挥着重要作用.在综合调研的基础上,综述了国内外高能固体激光器的发展现状;就高能固体激光器与氧碘化学激光器的性能进行了比较;在此基础上,对高能固体激光器的应用前景进行了分析讨论.

固体激光器铟丝密封气密性能实验研究

该文对固体激光器铟丝密封结构的气密性能进行实验研究。重点通过铟丝密封试验工装对铟丝密封结构的开槽尺寸、高低温性能、重复使用效果进行试验测试,得出铟丝作为密封材料的相关变化规律,为铟丝密封气密性能研究应用提供了参考。

晶体热效应对LD端面泵浦固体激光器优化设计的影响

考虑了激光介质因受热不均匀而引起的热效应对激光器衍射损耗和谐振腔基模尺寸的影响 ,利用 M2 因子来描述泵浦光在激光介质中的传播规律 ,根据泵浦光在激光介质中的有效泵浦体积最小以提高泵浦效率这一判据 ,给出了含有泵浦光束质量因子 M2p 和激光介质参量在内的端面泵浦固体激光器的优化设计曲线 ,利用这些曲线可方便地指导完成激光器的最佳化参量选择 .利用上述理论 ,对 LD端面泵浦光纤耦合输出的 Nd∶ YVO4 激光器进行了研究 。

免调试固体激光器的研究

描述了一种新型的免调试激光装置。它采用定向棱镜作为谐振腔的全反镜，在固体激光器中安装后不经调试就能实现激光运行，它具有抗失调能力强、远场光场能量集中、发散角小的特点，角度失调允量±２０°，棒轴平移量为Ｄ／４，发散角小于３ｍｒａｄ。在１００Ｈｚ高重复频率运行时，单脉冲Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ晶体被动调Ｑ输出能量达到３００ｍＪ，且光场分布均匀。

高重频固体激光器在光电对抗中的应用研究

针对激光半主动制导武器导引头脉冲录取波门的技术特点,提出了应用LD泵浦的高重频固体激光器对激光制导武器进行高重频激光干扰的欺骗式干扰方案。分析了方案的技术原理,并对其主要技术指标进行了初步论证。

热管在LD端面泵浦固体激光器散热系统中的应用

基于热管的传热原理,计算了热管的等效导热系数.采用电加热器作为模拟热负载,在实验和数值计算上比较了热管散热器和水冷方式的散热效果;在激光二极管端面泵浦固体激光器中,模拟并比较了热管散热和水流散热方式对晶体温度分布以及热透镜焦距的影响.结果表明,使用热管散热器在该系统中具有一定的散热效果,而且它可以克服水冷方式带来的水流温度波动、设备复杂庞大等缺点,为激光二极管端面泵浦固体激光器中晶体散热提供了一种解决途径.最后,提出了一种热管式热沉设计方案,利用热管的高导热性,将其做成热沉取代铜直接用于夹持晶体和散热.

双端泵浦固体激光器模匹配问题的实验研究

实验研究了高功率双端泵浦 Nb:YVO4 固体激光器的谐振腔与泵浦光束的模匹配问题 .实验发现了输出功率随激光在增益介质中模半径与泵浦光斑半径之比的变化规律 .在低泵浦功率ω0 /ωp<1的条件下 ,激光器输出功率随ω0 /ωp 的变化不敏感 .但在高泵浦功率下 ,输出功率随 ω0 /ωp 的减小而增加 .ω0 /ωp存在一个下限 ,无论泵浦功率的大小 ,当 ω0 /ωp 低于此下限时基横模消失 ,高阶模出现 .

大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展

从二极管泵浦固体激光器 ( DPSSL)的优势出发 ,指出了 DPSSL向大功率方向发展并在某些领域取代其他类型激光器的趋势 ;概括介绍了大功率 DPSSL的诸多应用领域和广阔的市场前景 ;并深入分析了实现大功率 DPSSL 输出的几种成功方案 ;指出了国内及早进行大功率 DPSSL研究的紧迫性。

半导体激光泵浦复合晶体固体激光器的热效应

为了验证复合晶体使用到半导体泵浦的固体激光器中与非复合晶体的区别,提高半导体泵浦的固体激光器的工作效率,开展了半导体激光泵浦YAP/Tm∶YAP复合晶体固体激光器的热效应的验证实验。采用有限元分析法,模拟了晶体温度及热应力的分布,并分析了热透镜长度的变化情况。结果发现,与非复合晶体相比,复合晶体的温度和热应力均有不同程度的下降,复合晶体工作时的最高温度降至其80%,热应力降至其70%。同时也验证了热透镜焦距不随非掺杂晶体长度的增大而改变,这也意味着复合晶体不能有效提高复合激光的光束质量,但是可以确保输出激光光束质量的稳定性。因此可以证实,使用复合晶体能够有效改善激光器的温度和力学特性,但不能优化固体激光器的光束质量。

二极管侧面泵浦固体激光器热效应研究

文中对大功率二极管侧面泵浦固体激光器的热效应进行了分析 ,并对灯泵浦固体激光器与二极管固体激光器的热效应进行比较 ,在实验中得出了大功率二极管侧面泵浦固体激光器热效应的经验公式。

高功率固体激光器喷雾冷却技术

喷雾冷却作为一种解决高功率激光器散热需求的技术得到越来越多的关注。结合近几年的研究工作,综述了喷雾冷却技术的研究现状。针对高功率激光器的散热需求,主要从传热机理、影响因素、温度均匀性方面进行阐述,分析了存在的问题。提出将制冷系统和喷雾系统结合、R600a等制冷剂为冷却剂的冷却方案,设计了气助式制冷喷雾冷却系统,分析了适用于制冷喷雾冷却系统的工质,提出了喷雾冷却技术在高功率固体激光器散热中的发展方向。

LD泵浦Nd^(3+)∶GdVO_4/Cr^(4+)∶YAG固体激光器

通过合理设计,精密调控各元件和温控电流,得到了平均功率为70mW,脉冲宽度为22ns,重复频率为14kHz,峰值功率高达230W的Nd3+∶GdVO4/Cr4+YAG绿光脉冲激光器·腔外采用望远镜系统聚焦,经KTP晶体倍频后,得到了平均功率为28.8mW,脉冲宽度为19ns,重复频率为14kHz,峰值功率高达108W的绿光激光输出,转换效率高达·指出了小光斑对倍频晶体带来的影响·

三向侧面泵浦固体激光器中热透镜的研究

本文理论分析侧面泵浦固体激光器热透镜效应,详细讨论介质中泵浦光分布和温度梯度分布,提供了热透镜的数值解法。实验研究三向侧面泵浦固体激光器的热透镜,所测实验结果与数值计算结果相吻合。该数值方法为DPL的谐振腔设计提供有效途径。

半导体侧面泵浦固体激光器均匀性的计算和分析

建立了半导体侧面泵浦固体激光介质内泵浦光能吸收分布情况的数值模型。模拟计算了不同泵浦参数下棒状介质和板条介质内泵浦光能的吸收分布，计算结果和有关实验结果符合得很好。得出了半导体侧面泵浦机构中介质尺寸、介质吸收系数和半导体激光器发光面到介质泵浦面距离这三个参数对泵浦均匀性的影响。