全固态Nd:GdVO_(4)四倍频228 nm深紫外激光器

在室温下实现全固态Nd:GdVO_(4)激光器四倍频228 nm深紫外脉冲输出。本文采用LD端面泵浦912 nm Nd:GdVO_(4)、声光调Q技术和LBO/BBO级联倍频产生228 nm脉冲激光,并通过理论和实验优化激光器参数设计,最终在LD泵浦功率为23.5 W时,重复频率在10 kHz下,获得了平均功率为14 mW的228 nm深紫外光输出,其脉冲宽度为59 ns,光斑呈椭圆形。

基于光谱合束的双波长输出Nd:YAG固体激光器

报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成,两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作,有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长,从而实现合束,获得的激光源中心波长锁定在1 061.5 nm和1 064.6 nm,两谱线中心间距为3.1 nm,组合光束的输出能量为173 mJ,组合光束的光束质量因子M2为2.8×2.2;两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ,在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1,在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9;组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%,组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求,在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

双波长LD泵浦Nd^(3+)∶YAG免温控被动调Q激光器的研究

传统的固体激光器体积、重量大,功耗高,限制了其在空间受限设备中的应用。被动调Q的LD泵浦免温控固体激光器省去了复杂的温度控制装置,调Q机构简单,能够满足复杂温度环境的特殊应用场景的小型化、低功耗要求。提出了基于双波长LD泵浦实现宽温度范围免温控阈值自适应的1.06μm激光脉冲输出方法。基于Nd∶YAG晶体设计了角锥棱镜谐振腔,仿真分析了LD泵浦源到激光棒的面心距对热负载的影响,并确定4 mm的最佳面心距。数值分析了相同泵浦功率下-40~60℃温度范围内激光静态能量输出变化,以及不同初始透过率的可饱和吸收体对激光阈值脉宽的影响。计算结果表明在-37℃~60℃范围内,阈值脉宽都在200μs以下,阈值脉宽最低点达到了29.4μs。构建主波实时探测的阈值自适应调节装置并搭建实验系统,实验结果表明,在温度范围为-35~60℃时,阈值脉宽变化范围为40~180μs。采用激光腔体一体加工成型,应用轻量化的铝合金材料,实现工程化应用,体积83.5 mm×44 mm×29.5 mm,重量约为230 g。在23.8%初始透过率的饱和吸收体条件下实现单脉冲输出能量42 mJ,脉冲宽度5.2 ns。

LD泵浦Nd:YAG晶体双波长和频激光器

通过激光二极管(LD)泵浦Nd:YAG产生1064 nm、1319 nm、1338 nm基频光,利用KTP晶体第二类相位匹配获得波长分别为589/593 nm的和频激光输出。从Nd:YAG晶体能级跃迁特性出发,揭示了Nd:YAG作为工作物质可以产1319/1338 nm激光的可能性。通过非线性光学转换频率及相关理论,分析了产生双波长和频输出的原理,同时也为多波长激光器的研究提供了参考。

腔外旋转泵浦的Nd∶YAG固体激光器研究

固体激光器的热管理仍然是高功率激光系统发展的一个持续挑战。在激光系统中增益介质和泵浦光之间引入相对运动是一种高效的热管理方案。针对静止泵浦,旋转增益介质泵浦以及泵浦光旋转泵浦3种泵浦方式,借助有限元数值模拟方法分析了Nd∶YAG晶体的温度分布。泵浦光以800 r/min旋转时,在35 W泵浦功率下,使用标准的热沉冷却技术,晶体的最高温度达到约36℃,仅增加约16℃,这远低于静止泵浦时的142℃。实验设计并演示了一种腔外旋转泵浦的Nd∶YAG激光器,得到了12.2 W的1 064 nm连续输出,斜率效率为37.2%,这大于静止时的35.1%,实验结果与理论结果相符合。研究表明,腔外旋转泵浦的固体激光器拥有高效的热管理。

Nd∶GdVO_4和Nd∶YAG全固态激光器输出特性的比较

文中基于Nd∶GdVO4晶体的能级结构和速率方程理论,对激光二极管端面抽运Nd∶Gd-VO4固体激光器的输入输出特性参数进行了理论研究。通过数值计算得到了其振荡光的光斑与抽运光斑的匹配程度、增益介质的长度、腔内固有损耗和输出镜透过率的最佳值,并通过与激光二极管抽运Nd∶YAG固体激光器的输出特性进行比较,获得了在相同条件下Nd∶GdVO4晶体的输出特性优于Nd∶YAG晶体的高功率端面抽运的全固态激光器,其理论值与实验结果一致。

掺Nd^(3+)混晶全固态激光器研究进展

基于钕离子掺杂(Nd^(3+))的石榴石激光增益介质,为固体激光器的发展带来了新的研究方向。本文结合相关工作,详细全面地叙述了近年来掺钕混晶全固态激光器在单波长激光输出、多波长激光输出和脉冲激光输出方面的研究现状。以Nd∶LuYAG、Nd∶GdYAG和Nd∶GdLuAG为主要研究对象,分析总结了这三种混晶的研究价值,展望了Nd^(3+)掺杂石榴石混合晶体的发展前景。

全固态被动锁模Nd:YAG激光器的啁啾特性

不论是对固体锁模激光器,还是目前用以实现飞秒脉冲的CPM染料激光器而言,了解由于自相位调制和群速度色散等因素引起的脉冲啁啾特性,并采用诸如腔内色散补偿等方法是获取超短脉冲的有效途径。本文研究了以GaAs为锁模功能元件的被动锁模Nd:YAG激光器中脉冲啁啾行为,给出了GaAs对脉冲啁啾产生的独特作用。

LD侧泵全固态Nd：YAG/KTP高功率连续绿光激光器

报道了LD侧泵全固态Nd∶YAG/KTP高功率连续绿光激光器。泵浦组件为中科院半导体所生产的808 nm半导体激光器（LD）组件,由9个20 W的激光二极管组成（呈三角形等间距分布）,最大泵浦功率为180 W。在平凹直腔的腔型结构下,当LD连续抽运Ф3 mm×65 mm Nd∶YAG激光棒时,分别选用不同长度的KTP倍频晶体,实现了II类临界相位匹配腔内倍频,最终在泵浦电流22.5 A时,获得了最大功率为21.3 W的连续、稳定532 nm激光输出,输出不稳定度优于2%,光-光（1064-532 nm）转换效率为42.6%。

Nd:YAG调Q激光器下能级寿命对激光脉冲性能的影响

在对Nd:YAG调Q激光器进行分析和设计时,研究人员通常选择忽略激光下能级寿命对脉冲波形的影响。当激光脉宽远大于激光下能级寿命时,这种近似一般不会带来太大偏差;而当脉宽达到纳秒量级时,Nd:YAG晶体约30 ns的下能级寿命对脉冲波形的影响会变得非常严重。建立了Nd:YAG下能级寿命对输出脉冲波形影响的理论分析模型,并对窄脉宽的Nd:YAG调Q激光器的输出波形进行仿真研究。研究结果表明,在窄脉宽激光输出情形下,激光下能级寿命会导致调Q脉冲在主峰后出现尾峰,尾峰能量可达主峰能量的一倍以上。同时建立了Nd:YAG声光调Q激光器实验系统,在与仿真计算近似的条件下测量调Q脉冲波形,观察到与仿真结果一致的尾峰现象,实验验证了理论模型的正确性。

全固态Nd,Cr:YAG自调Q自锁模激光器

二极管泵浦被动调Q锁模激光器具有结构紧凑，光束质量好，效率高等优点，被广泛应用在激光通讯、遥感和非线性光学等领域。双掺Nd，Cr：YAG晶体，既可以做增益介质又可同时做饱和吸收体实现自调Q自锁模，不需在谐振腔内加入其他调制元件，使腔结构简化进而可以提高激光输出稳定性。本文采用双掺Nd，Cr：YAG晶体作为工作物质同时作为饱和吸收体采用Z型折叠腔结构，获得了锁模调制深度接近100％的1．06μm自调Q自锁模激光输出，首次获得5W的最高平均输出功率，此时功率稳定性优于1％。

全固态高功率准连续板条激光器

报道了一种高功率准连续运转的全固态Nd∶YAG激光器。采用Nd∶YAG晶体板条作为增益介质,平凹腔型作为振荡腔,激光沿Zigzag光路在板条内传播。当抽运功率为9 kW时,振荡可获得平均功率为3420 W的激光输出,重复频率为1 kHz,激光脉宽为80μs,单脉冲能量为3.42 J,经过校正后的光束质量β为4.1倍衍射极限。

高重频双端泵浦全固态Nd∶YVO_4声光调Q激光器

采用国产大功率光纤束模块,双端面泵浦两块Nd∶YVO4激光晶体,采用高衍射效率声光调Q技术,在注入总功率50W,最高重频100kHz的条件下,获得平均输出功率为18.21W的1064nm激光输出。脉冲宽度为62ns,相应光光转换效率为36.4%。在最低重频10kHz时,具有最大单脉冲能量1.3mJ,相应脉冲宽度为16.4ns,峰值功率达到了80kW。

大能量电光调Q脉冲序列输出全固态Nd∶YAG激光器

设计了激光二极管侧面泵浦两级放大电光调Q全固态Nd∶YAG激光器,实现间距可调的脉冲序列激光输出。使用U型封装的LD模块对晶体棒进行侧面泵浦,磷酸钛氧铷（RTP）晶体作为调Q晶体,通过提供调Q高压序列,获得了单个脉冲能量大于550 m J,脉冲宽度小于8 ns,脉冲间隔180~240μs可调的脉冲序列输出,脉冲序列间隔稳定,能量保持一致,激光器重复频率5 Hz。

Cr∶YAG被动调Q全固态激光器可控运转方法研究

研究了矩形波电流驱动LD激励下的Cr∶YAG被动调Q全固态激光器的可控运转包括通过改变矩形波电流的直流预激励电流、峰值电流、占空比和重复频率条件下调Q激光器表现出来的单脉冲发射、单频脉冲发射和多脉冲发射等。

LD泵浦Nd:YVO_4全固态RTPⅡ类匹配543nm激光器

报道了LD泵浦Nd:YVO4晶体连续输出的全固态腔内倍频543 nm激光器。采用三镜折叠腔结构,用功率为20 W的LD抽运掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体,产生1 085 nm腔内振荡基频波,其谱线在Nd:YVO4晶体内的对应能级跃迁为4F3/2-4I11/2。采用长度为10 mm的Ⅱ类临界相位匹配RTP晶体进行腔内倍频,获得了543 nm激光输出。在20 W的抽运功率下,最大输出功率为2.13 W,光束质量因子M2=1.22,光-光转换效率达到了10.65%,输出功率在30 min内稳定度优于3%。实验结果表明:采用Nd:YVO4激光晶体进行腔内倍频是获得该543 nm波长激光的高效方法。

全固态Yb∶YAG激光器发展现状

介绍了Yb∶YAG晶体的激光特性,分析了Yb∶YAG 1030 nm激光器、1049 nm激光器、倍频激光器、可调谐激光器以及新型陶瓷激光器的发展现状。

Nd:GdTaO_(4)/Cr^(4+):YAG键合晶体调Q激光器脉冲输出特性理论研究

根据激光速率方程,对Nd: GdTaO_(4)/Cr^(4+):YAG键合晶体调Q激光器的脉冲输出特性进行了理论研究。系统分析了1.06μm波长附近可饱和吸收体Cr^(4+):YAG的初始透过率和激光谐振腔输出镜的反射率对调Q激光器的脉冲重复频率和脉冲宽度的影响。在初始透过率T0一定时,研究了不同反射率的输出腔镜与调Q激光脉冲宽度的关系,当R=0.7时,脉宽达到了0.24 ns。同时理论模拟了输出镜反射率为固定值时,激光器输出特性与初始透过率T0之间的变化关系。研究发现,随着初始透过率增大,脉冲宽度有下降趋势,在T0=0.76获得0.264 ns的脉冲宽度,但是,输出脉冲的重复频率逐渐增大。研究结果表明,可饱和吸收体初始透过率和输出镜反射率对Nd: GdTaO_(4)/Cr^(4+):YAG调Q激光器输出脉冲的影响程度不同,选择合适的T0和R可以输出理想的激光脉冲。

全固态窄脉冲523.5 nm微型激光器的研究

本文介绍了微型LD端面泵浦的窄脉冲Nd:YLF激光器。采用透过率为70%的Cr:YAG晶体作为被动调Q晶体,在泵浦功率为5 W,1.33 kHz的重复频率下,得到脉冲能量150 μJ的1047 nm基频光输出,再通过LBO腔外倍频,最终实现脉宽为2 ns,脉冲能量为67.7 μJ的523.5 nm脉冲激光输出。

二极管泵浦的被动调Q与脉冲幅度混沌Nd:LaMgAl_(11)O_(19)全固态激光器

基于二极管泵浦Nd:LaMgAl_(11)O_(19)无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8~8.6 W范围内时,激光器运转在被动调Q状态;当泵浦功率为8.6 W时,调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2μs。当泵浦功率增加到8.7~10.5 W范围内时,输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象;通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图,判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态;当泵浦功率功率为10.5 W时,脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。