端面泵浦渐变浓度Nd∶YAG温度场数值仿真研究

采用高功率半导体激光端面泵浦技术,在均一浓度Nd∶YAG中心轴沿泵浦光通光方向可产生温度梯度,引起热透镜效应,降低激光输出功率与光束质量。本文结合静态热场数值仿真,建立Nd∶YAG在方形平顶光泵浦条件下的热源方程,研究渐变浓度Nd∶YAG在高功率激光泵浦下的温度分布。当初始泵浦功率为1000 W、泵浦脉宽时间为46μs、重复频率为1 kHz时,均一浓度Nd∶YAG的吸收系数为5.8 cm-1,其中心轴沿通光方向的温度由185℃逐次下降到2、4、6、8 mm处的106、51、29、26℃;相应地,每经过2 mm,温度下降率分别为39.5、27.5、11.0、1.5℃/mm。与此相对应,本文构建出一款渐变浓度Nd∶YAG整体式结构,每段厚度均为1 mm,总长度为4 mm。将4段Nd∶YAG的吸收系数依次调控为1.5、2.1、3.3、9.7 cm-1,则沿泵浦光通光方向的中心轴温度基本维持在86.5℃,在渐变浓度Nd∶YAG中实现沿泵浦光传输方向的温度均匀分布。

Nd^(3+)掺杂浓度对无水冷Nd:YAG激光器输出特性的影响

无水冷Nd:YAG激光器采用一种双拱形激光二极管阵列对双棒串接的Nd:YAG进行同心泵浦,将双拱形激光二极管面阵发出的光作高斯光束处理,利用高斯光束通过光学系统的变换规律,借助计算机模拟,研究了钕离子掺杂浓度对LD泵浦的无水冷Nd:YAG激光器的荧光分布、激光建立时间、输出能量及脉宽等输出特性的影响。搭建双半环形LDA侧面泵浦的低频无水冷电光调Q Nd:YAG激光器的实验平台,对Nd3+掺杂浓度分别为1%、0.8%、0.6%的激光晶体进行实验测试,给出了LD泵浦的无水冷Nd:YAG激光器的Nd3+掺杂浓度与激光建立时间、输出能量、脉宽等参量的定量关系曲线,实验结果与理论分析结果基本相符。

大尺寸高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体的光谱性质(英文)

由于Nd3+离子半径0.112nm和Y3+离子半径0.101nm相差10.9%,使得Nd3+离子非常难于进入YAG晶体中。我们用温度梯度法生长了大尺寸高浓度(2.8 at%)的Nd:YAG晶体,同时与用提拉法Nd:GGG晶体进行了比较。分析了高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体浓度猝灭问题。研究了不同浓度掺杂的猝灭效应。在同样的掺杂浓度下,我们发现它们的猝灭程度不同,其原因是两种晶体中ΔE(m is-)m和ΔE(m i s+)m不同。

高掺杂浓度Nd∶YAG微片激光器获得高效激光输出

用温度梯度法成功地生长了高掺Ｎｄ:ＹＡＧ晶体(Ｎｄ掺杂浓度高达３ａｔ．%)采用脉冲和连续的钛宝石激光器作为抽运源,对掺杂浓度分别为２ａｔ．%和３ａｔ．%的Ｎｄ:ＹＡＧ晶体微片进行了激光实验,获得了高效的激光输出．

Nd:YAG晶体发光的浓度和温度特性

在 8K低温下测量了温梯法生长的不同浓度Nd :YAG晶体的高分辨吸收谱 ,Nd掺杂的摩尔分数分别为0 .0 1,0 .0 2和 0 .0 3,YAG在不同浓度下都存在明显的卫星线结构 .对不同浓度Nd :YAG晶体荧光光谱的研究发现 ,摩尔分数为 0 .0 2的Nd :YAG晶体具有最强的荧光强度 .从 6K到 30 0K的不同温度下对不同浓度Nd :YAG晶体的4F3 / 2 能级的荧光衰减进行了测量 .实验发现 ,不同浓度Nd :YAG的衰减曲线都表现出明显的非指数形式 .高浓度Nd :YAG晶体的荧光寿命呈现出明显的温度依赖特性 ,这主要归因于Nd3 + 离子间相互作用和能量转移速率随Nd浓度的增加而增大 .

Nd:YAG^4F^(3/2)态的荧光谱分析及Nd^(3+)浓度的测定

本文分析了Nd:YAG中Nd^(3+)(~4F_(3,2))态的荧光谱与Nd^(3+)浓度的关系,得出一种快速、简便、无损地检测Nd^(3+)浓度沿晶轴分布的方法。

水平定向结晶法生长浓度渐变Yb∶YAG激光晶体及光谱性能研究

本文采用水平定向结晶(HDC)法成功生长出180 mm×81 mm×16 mm的浓度渐变Yb∶YAG激光晶体,从放肩部位和尾部分别获取了尺寸为40 mm×40 mm×7 mm、70 mm×70 mm×7 mm的Yb∶YAG激光晶体板条各两件。采用632 nm激光、偏光应力仪对晶体板条的光学性质进行检测,实验结果发现靠近晶坯自由表面的板条内部通透,无散射光路,应力较小且分布均匀,表明该晶体板条具有优异的光学质量。进一步测试分析了晶体板条不同位置处的吸收光谱,根据935 nm波长处的吸收系数计算出Yb^(3+)的掺杂浓度,发现40 mm×40 mm×7 mm的激光晶体板条中Yb^(3+)掺杂浓度沿晶体生长方向逐步增加,浓度梯度约为0.42%/cm;而70 mm×70 mm×7 mm的激光晶体板条中Yb^(3+)掺杂浓度几乎保持不变,约为4.50%。

Nd:YAG激光器的阈值能与钕浓度的函数关系

为了求得低阈值能的最佳激光振荡条件,本文讨论了Nd:YAG激光器的阈值能性质与钕离子浓度的函数关系。实验用的晶体掺以给定的钕离子浓度,并用提拉法生长。原材料Al2O3,Y2O3和Nd2O3的纯度达99.99％。

梯度浓度掺杂复合板条抽运分布均匀性的分析

为了提高板条介质内抽运分布的均匀性,基于LD双端抽运Nd∶YAG陶瓷板条放大器设计方案,理论分析了端面抽运条件下,单一浓度掺杂和梯度浓度掺杂板条介质吸收的抽运功率密度分布情况。通过分析可知,对于单一浓度掺杂板条,会产生抽运效率与抽运吸收功率均匀性之间的相互制约问题,而采用梯度浓度掺杂板条介质,在较高的抽收效率情况下,抽运吸收功率分布更加均匀。结果表明,采用梯度浓度掺杂结构可以提高板条介质内抽运分布的均匀性。

高浓度掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)晶体的光谱与激光特性

测量了高掺杂浓度Nd∶YAG晶体的吸收光谱和荧光寿命。晶体的主吸收峰在 80 8nm处 ,Nd掺杂的摩尔分数为 0 0 30的Nd∶YAG晶体的吸收系数高达 2 0 7cm-1,荧光寿命为 15 0 μs,存在浓度猝灭。进行了钛宝石激光抽运高掺杂浓度Nd∶YAG和Nd∶YVO4 晶体的激光性能对比实验 ,所用Nd∶YAG晶体摩尔分数为 0 0 2 0和 0 0 2 5 ,激光斜率效率分别为 2 9 7%和 32 % ;Nd∶YVO4 晶体摩尔分数为 0 0 30 ,激光斜率效率为 34 7% ,表明了高浓度Nd∶YAG晶体在激光性能上与高浓度的Nd∶YVO4

自发喇曼散射技术对燃烧场的诊断

介绍了利用NdYAG激光的三倍频激发自发振动喇曼散射技术对燃烧场的诊断及相关的实验原理,测量了不同配比条件下的CH4air预混火焰内的主要组分(N2,O2,H2O,CH4)及其相对浓度;并分别用分子浓度测温法和斯托克斯谱与反斯托克斯谱强度比法测量了火焰的温度;还对该技术测温、测浓度的不确定度进行了分析。将该技术应用到对复杂的固体燃剂燃烧场的诊断,取得了燃烧场中几种主要燃烧组分(N2,H2CO,CH4,H2O)的喇曼光谱,以及这些组分在燃烧过程中的变化信息。

考虑热透镜效应的非稳腔CPM激光器分析

非稳腔CPM Nd:YAG激光器由于采用抗共振环结构来实现对撞脉冲锁模,并利用平凸非稳腔模体积大、横模鉴别能力强、输出方式容易控制的优点,所以输出的单脉冲序列能量高（近100mJ）、脉宽窄（10ps）,而且光束有良好的空间质量。本文分析腔参数及染料浓度对激光器输出的影响。 激光器以1～5pps重复率工作时,只需考虑YrAG棒的负热透镜效应。把抗共振环看成全反射平面镜M2e,再利用镜像法把凸面镜M1对YAG棒形成的厚透镜成像。