激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂介质激光器热效应的有限元法分析

基于能量均分方法,根据经典热传导和热弹性理论,建立了激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂棒状激光介质的数值模型,考虑到梯度浓度掺杂激光介质端面与空气的对流换热和激光介质材料的热力学参数的温度相关性,运用有限元法,得出了单一浓度掺杂、2阶阶变梯度浓度掺杂、5阶阶变梯度浓度掺杂和理想梯度浓度掺杂四种掺杂结构激光介质内吸收系数、抽运光吸收功率、温度、热应力和应变的空间分布。结果表明,采用梯度浓度掺杂结构可以大大提高激光介质内抽运光吸收分布的均匀性,5阶阶变梯度浓度掺杂激光介质的最高温度、最大主拉应力和最大主应变分别为单一浓度掺杂激光介质的42.6%、31.9%和28.1%,可见明显减小了热效应的影响。理论分析结果可为激光二极管抽运梯度浓度掺杂激光器的合理优化设计提供数据理论支撑。

高功率激光二极管端面抽运复合晶体激光器的研究

在高功率激光二极管抽运固体激光器中,热效应已成为获得高输出功率和高光束质量的最大阻碍因素.用有限元方法研究了高功率激光二极管端面抽运Nd∶YVO4激光器中热透镜分布规律,提出了用复合晶体消除热透镜效应的方法.研究表明在端面抽运的传统单一Nd∶YVO4晶体激光器中,由于抽运功率密度很高,热透镜效应非常严重,由端面变形而造成的热透镜效应约占整个热透镜效应的50%;而采用复合晶体能够很好地消除由端面变形而造成的热透镜效应,同时得到很好的冷却效果,获得比采用传统单一晶体高出许多的基模输出功率和更好的光束质量.实验证明,采用复合结构晶体在23 W的抽运功率水平下得到了11 W的基模输出功率,光束质量因子M2 <1 5,光光转换效率达到48%.

二极管端面抽运固体激光器晶体棒与热沉接触热导研究

二极管端面抽运固体激光器中,圆棒晶体采用金属热沉夹持并散热,晶体侧面受到的压力呈非轴对称分布.建立了此状态下晶体棒与热沉间无热界面物质、采用厚度为平均间隙厚度和远大于平均间隙厚度的热界面物质三种情况下接触热导模型.针对前两种模型,采用截断高斯模型和塑性形变模型,讨论了接触热导与装配压力、等效均方根粗糙度的关系.建立了晶体棒与热沉的接触散热模型,对高斯型热耗分布,采用有限元法得到了无热界面物质和采用铟箔作为热界面物质时晶体棒温度的空间分布.结果表明:无热界面物质时,晶体棒与热沉间接触热导随圆心角变化较大,其值在热沉凹槽底部最大,在两块热沉接触面处最小;装配压力增大或均方根粗糙度减小时,接触热导变大,其均匀性变差,晶体棒温度降低.使用铟箔作为热界面物质时,接触热导及其均匀性得到很大提高,晶体棒温度整体降低,其分布关于光轴对称.

紧凑型激光二极管端面抽运Nd:YVO_4内腔三倍频355nm紫外激光器

报道了一台激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO_4晶体,利用两块LBO晶体进行内腔二倍频和二倍频,实现了高效率、高峰值功率355 nm激光准连续输出的紧凑型全固态紫外激光器。激光腔采用简单平平直腔,腔长仅108 mm。当注入抽运功率6.76 W,重复频率20 kHz时,355 nm激光输出平均功率最高达245 mW,相应的光光转换效率为3.62%,脉冲宽度为8.0 ns,脉冲峰值功率为1.52 kW,输出功率短期不稳定性小于4.2%,光束质量良好。通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔结构,整台激光器结构紧凑,体积小巧,便携性强,适合于中小功率紫外激光的输出,有利于进一步拓宽紫外激光器的应用领域。

激光二极管端面抽运的1342nmNd∶YVO_4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%。

激光二极管端面抽运Nd∶YVO_4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.

激光二极管端面抽运的1.34μm Nd:YVO_4平凹腔型激光器

理论上分析了端面抽运的 1 34μmNd :YVO4平凹腔型激光器的各项参数 ;实验上实现了LD端面抽运的 1

激光二极管端面抽运Nd:YVO4板条1342 nm激光器

1．3μm全固态激光器在激光雷达、光纤通信、激光医疗等军事和民用领域有着广泛的应用，同时其经过频率变换所获得的红蓝光也是激光彩色显示中的重要光源，因此对1．3μm激光器的研究具有很大的现实意义。但是，相对于1．06μm的情况，激光增益介质在1．3μm的热效应更明显，激光器的效率、输出功率也较低。2003年，A．Minassian等利用掠入射Nd：YVO4板条激光器结构获得了10W基模1342nm激光输出，

LD抽运355nm准连续紫外激光器

采用连续LD端面抽运,腔内插入Cr+4∶YAG,KTP和LBO等晶体,并采用自孔径选模,获得较好光束质量的准连续紫外激光输出。在抽运功率12W的条件下,紫外激光输出功率约50mW,重复频率10kHz,近场光斑显示获得近似基模的355nm紫外激光。

LDA侧面抽运棒状激光器热透镜效应的有限单元法分析

建立了激光二极管阵列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量随温度的变化,根据经典热传导方程和热弹性方程,运用有限单元法,得出了棒状介质内瞬态温度、热应力和应变的分布.分析了热透镜焦距随抽运功率的变化规律,所得的规律与有关文献相符合.理论分析结果可为激光二极管阵列抽运固体激光器的结构优化设计和实验提供理论参考.

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.

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。

激光二极管抽运Nd∶YVO4/YVO4复合晶体激光器

在高功率激光二极管（LD）抽运的情况下,对比分析了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体和Nd∶YVO4单一晶体的激光特性。实验证明,复合晶体能够有效地降低晶体内的温度梯度,减小由端面变形带来的热透镜效应,获得比单一晶体高出许多的输出功率。采用Z型折叠腔,研究了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体KTP倍频特性,当抽运功率为17W时,获得了6.23W的绿光输出,抽运光到绿光的转换效率高达37%。

紧凑型激光二极管抽运全固态355nm连续波紫外激光器

报道了一台激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体内腔三倍频355nm激光连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型简单凹平直腔,腔长仅为70mm.利用两块LBO晶体进行腔内倍频、和频,当注入抽运功率为25.27W时,获得最大功率为30.6mW的355nm连续波输出,光光转换效率为0.12%,输出功率短期不稳定性为5.3%,355nm激光输出光束质量良好.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔参数,实现了中小功率连续输出的全固态紫外激光器的小型化、便携化,进一步拓宽了紫外激光器的应用领域.

晶体热效应对激光二极管抽运调Q固体激光器转换效率的影响

研究了在考虑晶体热效应的情况下,如何最优化设计激光二极管(LD)端面抽运的固体激光器。综合考虑抽运光束分布、抽运功率、谐振腔结构以及激光介质的热效应对激光器转换效率的影响,给出设计激光器的一套仿真计算算法。结果表明,热致衍射损耗与抽运光半径、抽运功率、腔长、振荡光半径以及晶体材料有关,与输出镜透射率以及重复频率无关。在考虑热致衍射损耗的情况下,当抽运功率一定时,最佳的抽运光参数和谐振腔参数能使Nd:YAG的转换效率最大。

基于LAS-CAD优化设计的高功率高重复频率激光二极管双端抽运Nd∶YVO_4激光器

基于LAS-CAD软件,设计并优化出结构紧凑的激光二极管(LD)双端抽运声光调QNd∶YVO4激光器。采用双凹折叠腔结构,808 nm光纤耦合输出LD双端面抽运Nd∶YVO4激光晶体,腔长185 mm,耦合输出镜透射率为15%。在44 W抽运功率时,连续激光最高输出功率达到18.6 W,光-光转换效率为42.3%,斜率效率为47.8%,M2因子约为1.5。在重复频率为100 kHz时,LD抽运功率为41 W,获得激光最大平均功率输出为11.3 W,光-光转换效率约为27.6%,相应单脉冲能量约为113μJ,脉冲半峰全宽(FWHM)为25 ns,峰值功率为4.52 kW。

激光器件固体激光器

TN248.1 2003064069LD泵浦全固体355nm紫外脉冲激光器=LD pumped all-solid-state 355 nm ultraviolet pulse laser[刊,中]/高兰兰（中科院长春光机所.吉林,长春（130022））,檀慧明∥半导体光电.-2003,24（2）.-94-96采用最大输出功率为1 W的LD泵浦Nd:YAG,Cr4+:YAG被动调Q激光器,输出1064 nm波长激光,经KTP腔外倍频和LBO腔外和频,得到355 nm紫外脉冲激光。利用长聚焦的方法实现了高效全固体355 nm紫外脉冲激光输出。基波1064 nm平均功率为70 mW时,得到紫外355 nm输出平均功率为106μW,峰值功率约为635mW,且紫外光斑的椭圆度达0.91。图4参7（严寒）