光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的设计与数值模拟

采用多周期应变补偿InGaAs/GaAsP双量子阱结构的半导体器件作为增益介质,设计了光抽运面发射半导体激光器件结构和实验光路。在谐振腔中引入分束棱镜保证了VECSEL表面的抽运光斑为圆形光斑。计算模拟了输出功率与抽运光斑和输出镜反射率间关系曲线,优化设计了抽运功率为2W时输出镜反射率并给出了相应的输出功率与抽运功率间关系模拟曲线。

用于定向红外对抗的中波红外激光器技术

针对定向红外对抗系统对中波红外激光器在激光波段、激光功率、激光束散角、激光重复频率以及调制波形等方面的具体要求,通过对光泵半导体激光器、量子级联激光器和基于光学参量振荡的固体以及光纤激光器的技术特点与发展现状的分析比较,和对双折射相位匹配与准相位匹配的特点和最新发展动态的梳理,提出用高功率高光束质量的1 064nm固体激光器或光纤激光器泵浦基于掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)的光学参量振荡器的中波红外激光器方案,其波段转换效率可达到16%以上。

用半导体饱和吸收镜进行Yb:YAG晶体被动锁模特性研究

为了研究半导体泵浦的Yb:YAG晶体被动锁模特性,分别采用光纤耦合输出激光器,半导体列阵和激光二级管作为泵浦源,利用直腔和五镜谐振腔,用半导体饱和吸收体(SESAM)作为被动锁模器件,对Yb:YAG晶体的被动锁模运转情况进行研究。实验中分别得到了谱线宽度为1.1nm,2nm和2.8nm的稳定锁模脉冲序列。最后得出结论,对于相同的SESAM,被动锁模脉宽主要受晶体内部的泵浦光功率密度和激光介质发射带宽两个因素的影响。对被动锁模激光器的研究具有指导意义。

半导体激光器抽运新型高效、调谐Yb∶LYSO激光器

报道了以掺Yb介质硅酸镥钇晶体为增益介质的激光行为。在自由运转的条件下，在1086nm的中心波长处用2．5％的输出耦合镜得到7．8W的连续激光输出，相应的斜效率为64％。利用SF14棱镜作为腔内调谐元件，激光输出的调谐范围为1014-1091nm。

光抽运半导体激光器增益特性研究

以InGaAs/GaAs应变量子阱材料为例,介绍了考虑能带及波函数的混合效应的6×6Luttinger-Kohn哈密顿量,提出用有限差分法求解含Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程,数值模拟得到导带和价带的能带结构,计算应变量子阱的跃迁矩阵元,进而用Lorentzian线形函数计算材料增益。讨论了量子阱阱宽、注入载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响。计算结果表明,压应变使得量子阱有效带隙增大,降低了材料增益的透明电流密度,继而降低器件的阈值,改善器件的输出特性;增益峰值波长和发射波长之间合适的偏差,会使光抽运半导体激光器的阈值电流和工作电流随温度有较小的变化。

半导体抽运铯蒸气激光器阈值特性分析

本文建立了一种速率方程模型,以铯蒸气为例描述了半导体抽运碱金属蒸气激光器的阈值特性.经数值求解该模型,定量分析了抽运光束腰位置和半径、蒸气池长度、运行温度等参量对激光器的阈值抽运功率的影响.结果表明,存在最佳的抽运光束腰位置和半径、蒸气池长度以及运行温度使阈值最低,此外改善抽运光束质量也能有效降低阈值抽运功率.所得规律与目前实验事实基本相符,表明了该模型能较好地反映半导体抽运碱金属蒸气激光器的阈值特性,为该类激光器的优化设计提供一定的借鉴和参考.

绿光半导体激光器直接抽运的钛宝石飞秒脉冲

对两个1.45 W/520nm绿光半导体激光器的输出光束进行整形,再将其聚焦到钛宝石激光晶体上进行抽运,并结合GTI(Gires-Tournois Interferometer)镜对腔内色散给予补偿,实现了稳定的克尔透镜锁模运转,输出脉冲激光的脉宽为91fs,输出功率为208 mW,输出单脉冲能量为1.59nJ;优化腔型参数后,获得的最窄脉宽为82fs;缩短腔长后,获得的最高输出功率为232mW。

端面抽运DPAL三维模型及激光输出特性的模拟研究

根据激光三能级速率方程理论,考虑抽运光聚焦的空间分布,建立三维DPAL速率方程组的理论模型,结合激光系统运行的边界条件,通过数值方法,对模型进行求解,对端面抽运铷蒸气激光器的输出特性进行了详细分析,包括抽运光聚焦光斑半径、聚焦位置、蒸气池长度等参量对模式匹配效率、阈值抽运功率和斜率效率的影响。在模式匹配最佳时,计算了对介质长度对激光输出和阈值的影响。根据抽运光功率,以获得最大激光输出功率为目标,给出了激光器系统的优化参数,包括介质长度、抽运光聚焦在介质中的聚焦位置、输出耦合反射率。

半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是一种具有广阔应用前景的激光器,近年来发展迅速。使用碱金属铷所需要的中心波长为780nm的半导体激光器线阵作抽运源,采用平面衍射光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.13nm,并使用斩波器将半导体激光变为脉冲输出形式。采用透镜组合对窄线宽半导体激光进行光束扭转整形,整形后光斑近似为方形。半导体激光经线宽压窄和光束整形后,被聚焦进铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。控制铷蒸气泡温度为145℃,注入谐振腔的抽运光峰值功率为最高13W时,获得了峰值功率2.8W的线偏振铷激光输出,光-光转换效率达21%。

半导体激光端面抽运碱金属蒸气放大器的理论研究

简要概述了半导体激光器抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)的研究背景与独特优势,介绍了DPAL主振荡功率放大器(MOPA)在国内外的发展现状。构建了基于碱金属原子三能级受激吸收-受激辐射理论的端面抽运DPALMOPA系统的速率方程模型并进行了系统的理论计算,分析了DPAL-MOPA的输出功率和提取效率随蒸气池温度、蒸气池长度、抽运功率和抽运光束的束腰半径的变化特性。与已发表的实验结果对比后发现,理论计算结果和实验数据十分吻合,验证了该理论模型的有效性。该研究对构建定标放大的DPAL系统具有理论指导意义。

LD抽运高功率连续波1.34μm Nd∶GdVO_4激光器研究

报道了利用光纤耦合大功率半导体激光器 (LD)抽运Nd∶GdVO4晶体 ,采用平凹谐振腔 ,输出 1 34μm波长的高功率连续波固体激光器。在抽运功率为 1 4 75W时 ,获得最大输出功率为 4 6 2W ,光 光转换效率为 31 3% ,斜率效率达 32 9%。利用实验测得的阈值抽运功率和斜率效率 ,计算了Nd∶GdVO4晶体在 1

望远镜热稳定激光谐振腔的设计与输出特性研究

望远镜系统的热稳定激光谐振腔能够提高固体激光器的光束质量和谐振腔的热稳定性。从ABCD矩阵传输理论出发,通过G参数分析,并结合相关合理的近似,发展出一种确定望远镜热稳定激光谐振腔参数的有效方法。采用LASCAD软件对已确定参数的谐振腔进行模拟,应用到半导体侧向抽运固体激光器实验中,获得了光束参数乘积为0.700mm.mrad的近基模激光输出,测量结果与计算模拟一致。

蓝光抽运掺镨氟化钇锂橙光激光器

报道了蓝光半导体激光抽运的掺镨氟化钇锂（Pr：YLF）橙光607nm固体激光器。光抽运半导体激光器（OPSL）与激光二极管（LD）相比具有光束质量好、输出功率高、吸收效率高等优点，因此采用OPSL作为抽运源有助于提高Pr：YLF激光器性能。分别测量了Pr：YLF在橙光波段内常温（300K）和低温（12K）时的偏振发射光谱，表明该晶体的橙光3P0→3H6跃迁主要包含6条发射谱线。采用最高输出功率为1．9W，中心波长为479．2nm的OPSL作为抽运源，以及长度为5mrn、掺杂原子数分数为0．5％的Pr：YLF晶体作为增益介质，在平凹腔结构下获得的橙光607nm最大输连续输出功率为524mW，对应斜率效率为39．1％。

100 kHz腔倒空薄片激光器理论与实验研究

对100 kHz运转的腔倒空薄片激光器的输出特性进行了理论和实验研究。首先建立起腔倒空薄片激光器的速率方程理论模型,模型中考虑了单位时间谐振腔中新增的自发辐射光子数,对其占总自发辐射光子数的比例进行了分析,并结合一些参数进行了仿真。进一步搭建了重复频率为100 kHz的腔倒空薄片激光器实验装置,获得了平均功率为253 W的纳秒激光脉冲输出,光光效率约为35.2%,脉冲宽度为10.4 ns,单脉冲能量为2.53 mJ,脉冲的峰值功率超过了200 kW,x和y方向的光束质量M^(2)分别为9.77和9.27。针对腔倒空调Q的动力学稳定性问题,研究了普克尔盒开关时间对输出平均功率和输出脉冲稳定性的影响,实验中观察到了倍周期分岔和确定性混沌现象,从理论上对这个现象进行了仿真分析,仿真结果可与实验结果相符。

高重复率电光调Q的高光束质量Nd∶YVO_4板条激光器

部分端面抽运混合腔板条激光器可以在紧凑的空间内实现大功率高光束质量的激光输出。利用这一技术并结合具有增益高、荧光寿命短等特点的Nd∶YVO4晶体 ,配合新型高重复率的电光Q开关 ,易于实现高频窄脉冲高光束质量的激光输出。在德国EdgeWaveGmbH进行了混合腔电光调Q激光器的合作研究中 ,实现了高重复率近衍射极限的输出 ;在以 5kHz的高重复率运转时 ,获得了单脉冲能量 7 2mJ ,脉宽 5 7ns,平均功率约 36W的脉冲 ;当重复率高达 5 0kHz时 ,输出的激光脉冲的参量是单脉冲能量 1.6mJ,脉宽 9 5ns,平均功率超过 80W。实验所测的光束质量因子M2 小于 2。

连续波500W全固态Nd∶YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块,Nd∶YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模 块结构参数的程度。从增益分布特性等方面,介绍了研究其输入 输出功率特性的实验装置,随着抽运功率的增加, Nd∶YAG激光输出以斜率效率47%线性增加,最大输出功率达到575W,光 光转换效率达26.1%。采用He Ne 激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距,分析了其热透镜效应:热透镜焦距与抽运 功率成反比,抽运功率很小时,热焦距大,热透镜效应很小,被Nd∶YAG棒的修凹面补偿,所以此时热焦距较大,热 效应不显著。随着抽运功率的增大,热焦距减小,热透镜效应越来越显著。

碱金属蒸气激光器的研究进展

碱金属蒸气激光器具有高量子效率且易于流动散热,显示出良好的发展潜力。概述了光抽运碱金属蒸气激光器的基本原理和国内外的研究进展。对于其在发展中遇到的问题进行了简要分析,并总结了目前所采用的相应解决方案,指出了几种方案所存在的优、缺点。对碱金属蒸气激光器未来可能的研究方向进行了展望。

碱金属激光器蒸气室窗口片的标准具效应研究

实验研究了内表面未镀膜的碱金属蒸气室窗口片的标准具效应对激光输出的影响。研究结果表明:蒸气室两个内表面作为激光输出面时的光斑图样不同,且均伴随有寄生光斑;蒸气室窗口片之间的楔角导致了寄生光斑的产生。将激光器在不同输出耦合率下阈值的实验结果和理论结果进行比较,验证了碱金属蒸气室内表面未镀膜时具有标准具效应,存在多次反射;仅碱金属蒸气室作为输出耦合镜时,标准具效应是输出光斑的主要机制,此时获得了1.8 W的铷激光,其光光效率为10.2%,斜率效率为15.8%。

激光二极管抽运铯蒸气激光实现高效率瓦级输出

采用中心波长为852.3 nm、线宽为0.17 nm的光纤耦合半导体激光器作为抽运源,室温下充入60 k Pa氦气和20 k Pa乙烷、5 mm长的铯蒸气池作为激光增益介质开展了端面抽运铯蒸气激光实验研究。蒸气池工作温度为107.6℃时,改变输出镜反射率优化铯激光输出性能,获得最佳输出镜反射率为48.79%。连续抽运模式下,注入抽运功率为4.76 W时获得1.16 W的894.57 nm连续激光输出,斜效率为28.8%,光光转换效率达24.4%;脉冲抽运模式下,注入抽运功率为14.1 W时获得了2.5 W稳定铯激光输出。

种子光线宽影响端面抽运碱金属蒸气放大器的输出特性

半导体激光器抽运碱金属激光器(DPAL)是近年来发展迅速的新型激光光源。DPAL的主振荡功率放大(MOPA)系统是实现DPAL高功率化的最理想工程手段之一。相对于传统激光器,DPAL的吸收和发射线宽非常窄,因此种子光的线宽是影响DPAL-MOPA输出特性的重要参数之一。建立端面抽运DPAL-MOPA系统的微观动力学理论模型,在计算步骤中考虑了种子光线宽与发射截面的波谱分布,详细计算和分析了种子光线宽对DPAL-MOPA系统的输出功率、输出线宽、提取效率、增益系数和抽运吸收等特性的影响,有助于将来定标放大高功率DPAL系统的构建。