环形腔单频激光振荡及功率放大系统研究

设计研制了波长为1064 nm的半导体激光器泵浦单频Nd∶YAG激光振荡及功率放大系统。仿真分析了激光晶体的端面温度分布,采用低掺杂浓度激光晶体和端面键合方式有效改善了晶体棒的端面热效应。激光振荡级采用环形腔内插入法拉第旋光器、偏振片、半波片和声光Q开关的方式,在重复频率25 Hz下获得了能量2.18 mJ、脉冲宽度63.2 ns的单向单频脉冲激光输出。经过一级放大后,最终获得了能量15.85 mJ、脉冲宽度62.7 ns的单频脉冲激光输出。

Nd:YAG环形腔单频激光器

采用光纤耦合输出激光二极管单端端面抽运Nd∶YAG晶体,考虑到晶体的热透镜效应,优化设计了四镜折叠环形腔,使抽运光斑的大小和振荡光斑的大小符合模式匹配的要求;在腔内插入偏振片、法拉第旋光器和半波片从而实现激光的单向运转以抑制空间烧孔效应;同时利用偏振片补偿了一定的像散;并在腔内加入标准具,压缩单频激光的线宽,最终实现连续单频1064 nm激光输出。在7 W抽运功率时,输出了2 W的单频激光,斜率效率为37%,单频激光的线宽为50 MHz,M2因子约为1.2。