LD端面泵浦Tm:SrF_(2)电光调Q激光器

高掺杂浓度的Tm^(3+)增益介质能通过交叉弛豫过程提高激光器的量子效率,但同时也会增加能量上转换带来的损耗,从而限制激光器效率的进一步提升。对Tm:SrF_(2)晶体的荧光特性以及激光性能展开研究。在激光二极管(LD)端面泵浦下,实现最大功率2.99 W的自由运转输出,激光器的泵浦阈值为0.89 W,中心波长1851 nm,斜效率高达82.1%。采用KTP电光调Q开关演示了Tm:SrF_(2)激光器的电光调Q输出特性。在500 Hz重复频率下,获得了1.02 mJ的最大单脉冲能量,泵浦阈值为2.01 W,最短脉冲宽度为45 ns,对应峰值功率为22.67 kW。实验结果表明,基于LD泵浦的Tm:SrF_(2)激光器具有非常高的效率,有望成为中红外光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的理想泵浦源。

LD环状侧面均匀泵浦Nd∶YAG激光振荡器

激光二极管(Laser Diode,LD)环状侧面均匀泵浦的激光振荡器具有结构简单、光束质量高、单脉冲能量大等特点,常常在高能脉冲固体激光器中作为主振荡功率放大(MOPA)结构的振荡器,一直是国内外科研人员研究的重要方向之一。本论文通过Zemax软件对不同激光二极管排列方式以及不同工作物质吸收系数对吸收光场的影响的进行了仿真。基于仿真结果,设计了一种20个bar条串联的环状侧面泵浦结构,以提高晶体吸收的均匀性。通过该环状侧泵结构,结合超高斯非稳腔设计,搭建了一种双棒串接激光振荡器进行实验研究。该振荡器实现了在100 Hz重复频率下,单脉冲能量为496 mJ、脉冲宽度为12.4 ns的1064 nm激光输出,光束质量优于9 mm·mrad,光-光转换效率为18.5%。并且该振荡器可以维持光轴稳定不变的同时,实现20 ns脉宽以内变档可调。实验结果证明了该环状侧面均匀泵浦结构可靠有效,为MOPA结构振荡器选取提供了一种有效的方案。

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。

二极管泵浦Cr4+:YAG调Q腔内C切Nd:GdVO4/KTP拉曼激光器

研究了二极管泵浦Cr4+:YAG调Q腔内c切Nd:GdVO4/KTP拉曼激光器。以c切Nd:GdVO4作为激光增益介质,以KTP作为拉曼晶体,以T0为80%与89%的两块Cr4+:YAG分别作为可饱和吸收体,获得了高效的1097 nm拉曼激光输出。当使用T0为89%的Cr4+:YAG且泵浦功率为6.42 W时,在1097 nm处获得481 mW的最大平均输出功率。

激光二极管端泵Yb:YAG晶体的温度场及应力场

为了解决激光二极管端面泵浦Yb:YAG晶体引起的热效应问题,通过对晶体工作特点的分析,建立了周边冷却恒温、端面与空气存在热交换的有限元热模型。利用泊松方程,对Yb:YAG晶体的温度场、热应力场、热形变场和热透镜焦距进行了数值计算,并定量分析了激光二极管泵浦光的高斯阶次、光斑半径和泵浦功率对激光晶体温度场的影响。研究结果表明:若激光二极管泵浦功率为50 W,耦合到泵浦面的光斑半径为400μm时,晶体尺寸为3 mm×3 mm×4 mm、掺杂浓度为5.0 at.%的Yb:YAG晶体端面的最高温升为59.2 K,最大热形变量为0.64567μm,晶体内稳定时最大应力为2.380×108 N/m^(2),热透镜焦距为19.99 mm,该条件下激光器可正常运行。研究结果为全固态Yb:YAG激光器的设计提供了理论依据。

LD端面泵浦Nd∶YAG激光器中的热透镜焦距

采用热透镜焦距的理论计算与实验测量相比较的研究方法,得到一种端泵固体激光器出激光时的在线测量方法.通过建立热透镜等效腔模型以及腔型分析求解得出腔内光束束腰半径,用刀口法测出DPL腔外的远场发散角,根据发散角与透镜变换前后的束腰关系,得出LD端面泵浦Nd∶YAG激光器中的热透镜焦距.结果表明,通过上述方法所得结果与理论计算的热透镜焦距吻合,证实此方法准确、可行.

LD端面泵浦薄片激光器的温度和热应力分布研究

为了分析薄片激光器的热效应,建立了LD端面泵浦薄片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材料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,运用有限单元法,得出了介质内温度和热应力的时空分布,分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明:热破坏主要为前表面光斑外侧的拉伸破裂;温度和应力的上升时间和热恢复时间随泵浦功率的变化不是很明显,随换热系数的增大而减小,但随着换热系数的增加,温度和应力的变化越来越小。

脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG棒时变温度场

在脉冲激光二极管(LD)泵浦的激光晶体中存在升降温的时变过程,为解决脉冲LD端面泵浦的激光晶体产生的热效应问题,基于热传导方程,采用特征函数法和常数变异法得到了脉冲超高斯光束端面泵浦Nd:YAG棒的时变温度场的一般解析表达式。同时定量分析了单脉冲和重复脉冲端面泵浦Nd:YAG棒的时变温度规律。研究结果表明,重复脉冲端面泵浦Nd:YAG棒时,棒内温度随时间呈锯齿状变化,经过一段时间后最终呈稳定的周期性分布;棒内温度也随泵浦脉冲束腰半径的减小和占空比的增大而增大;脉宽越宽时,棒内温度的波动幅度也越大。研究方法和所得结果还可以应用到激光系统的其他时变热问题的研究中,对解决激光系统的热问题具有理论指导作用。

LD端面泵浦Nd∶YAG激光器热效应研究

考虑晶体特性参量如热导率、热折射率梯度以及热膨胀系数等随温度变化的影响 ,通过求解热流方程给出了 L D纵向泵浦 Nd∶ YAG激光器激光介质的热透镜和热负荷比测量的表达式 ,分析了影响热负荷比测量的因素 ,对以前报道的热负荷比实验测量值与理论值存在的差别给予解释 。

LD端面泵浦Nd:YLF激光放大器研究

描述了对高功率 LD端面泵浦 Nd:YLF激光放大器的研究。放大器的耦合结构采用微透镜对泵浦光进行准直 ,透镜导管 ( lensduct)对其汇聚 ,耦合效率达 72 .2 %。用该放大器构成的振荡器的斜效率为 35 .9%。该激光放大器的口径为 1 0 mm,在 1 0 5 3nm处具有 2 .6

大口径高功率激光二极管阵列端面泵浦技术研究

采用大口径、高功率激光二极管阵列的大型全固化二极管泵浦激光系统能够产生高功率、大能量、高重复频率和高光束质量的激光。为了实现对介质的高效泵浦,将空心透镜导管应用于大口径高功率激光二极管阵列耦合系统。基于3维光线追迹的数值计算方法,编制了LD纵向泵浦耦合系统模拟软件,对空心透镜导管进行模拟与设计,将发光面积超过100 cm2、功率达48 kW的二极管阵列发出的泵浦光,耦合到面积仅4cm2 的Nd:YLF中,在系统耦合效率超过70%的同时,增益介质表面泵浦场具有良好的均匀性。

大面阵激光二极管阵列端面泵浦耦合技术

为了满足常温Yb:YAG激光放大器对泵浦功率密度的要求,设计了一种高缩束比的耦合系统。根据激光二极管(LD)的发光特性,将输出功率为80kW的LD阵列进行拟球面排列,采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合,耦合系统的面积缩束比高达86∶1。模拟计算表明,该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低,且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5mm后,依然可以保持泵浦光场的轮廓,满足端面泵浦的常温Yb:YAG片状放大器对泵浦耦合系统的要求。

LD端面泵浦Nd:YVO_4激光器热管理结构的研究

基于一种LD端面泵浦Nd:YVO4激光器,设计了一种热沉结合外部风扇散热的风冷式热管理结构,并利用有限元分析方法对Nd:YVO4晶体的温度场进行了数值模拟,分析了环境温度及界面热阻变化对晶体热致效应的影响。模拟结果表明,晶体泵浦区的温度梯度约为17℃,当环境温度升高时,所设计的冷却方案仍能满足系统的散热需求。在此基础上,介绍了一种高效率、小型化风冷调Q激光器的实验装置和实验结果,在泵浦功率为30W时,获得了连续输出功率为14.2W的1064nm基模激光输出,同时,在10kHz重复频率声光调Q下,得到6.53W的准连续基模激光输出。总体光-光转换效率达47.3%,输出激光功率稳定性高,尤其适合工业加工集成应用。

高效LD端面泵浦CW Cr:LiSAF激光器的实验研究

在优化准直聚焦系统的基础上，对ＬＤ端面泵浦Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ的连续运转进行了实验研究，从掺杂浓度为５．５％的Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ晶体获得最大输出功率４１ｍＷ，斜效率２１％，中心波长８５７ｎｍ；借助ＣＣＤ测量系统，研究了ＬＤ输出光在泵浦系统中的演化，测量了不同腔型输出激光的光斑，分析了模式匹配对激光输出特性的影响。

激光二极管端面泵浦Yb∶YAG薄片激光器的热效应

通过激光二极管端面泵浦Yb∶YAG薄片工作特点分析,建立了符合实际情况的热模型.热模型考虑了介质薄片具有端面绝热、周边恒温冷却、后端面镀膜达到充分利用泵浦光能量等特点.分析并建构了Poisson方程新的求解方法,得出了Yb∶YAG薄片内部温度场以及泵浦端面热形变场的一般解析表达式.理论研究结果表明:若激光二极管泵浦功率为20W、耦合到薄片泵浦面的泵浦光高斯半径为250μm时,长度3mm、半径1.5mm的5.0at.%Yd:YAG薄片泵浦端面的最高温升为44.5℃,最大热形变量为0.83μm.

基于水、风混合型冷却系统的LD端面泵浦全固态连续绿光激光器

为了简化激光器冷却系统,减小体积,降低成本,设计出一种基于水、风混合型的冷却系统,具有水冷和风冷的优点,可以实现稳定的绿光激光输出。采用结构简单、紧凑的平-凹腔设计,其端镜为平面镜,输出镜为凹面镜,曲率半径R=1 m,腔长L=165 mm,获得较稳定的单端泵浦Nd∶YVO4腔内倍频KTP连续绿光激光输出。当晶体吸收的泵浦功率为24.3 W时,532nm激光功率达到4.2 W,光-光转换效率达到17.2%。在绿光输出功率为3 W的情况下,观测到的变化范围在2.5%左右,温度变化范围在0.1°左右。实验结果表明,该冷却系统能够较好地转移晶体热效应产生的热量,实现转化效率较高的绿光输出,有利于实现高功率激光器的微型化。

LD端面泵浦Nd:LiGd(MoO_4)_2晶体的主动调Q脉冲激光特性

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体,测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性。实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔,其输出镜的耦合透过率为2%。在连续运转条件下,a切和c切晶体的最大输出功率分别为733,550mW,对应的光光转换效率分别为11.3%和6.7%。在声光调Q脉冲运转条件下,a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180,135mW,对应的光光转换效率分别为2.8%和1.7%。当重复频率为10kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果,即:最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体,分别为15.8J和85 W;最小的脉冲宽度来自c切晶体,为153ns。实验结果还显示,不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长,a切晶体为1 061nm,c切晶体为1 068nm,这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用。

LD端面泵浦Yb∶YAG/LBO 525nm绿光激光器

报道了一种激光二极管(LD)端面泵浦10at%掺杂Yb∶YAG薄片激光晶体(4mm×1mm)、Ⅰ类临界相位匹配LBO、腔内倍频525nm全固态绿光激光器。采用平凹腔结构,在LD泵浦功率为1.43W时,获得了最高功率为22.3mW的525nm的基模连续激光输出,光-光转换效率为1.5%,光斑椭圆度为0.99。腔内倍频激光器的倍频光输出功率受腔内基频光光子数密度等的影响,最后也对此作了讨论。

LD端面泵浦Nd:YAG激光器的热效应研究

对激光二极管端面泵浦Nd:YAG激光器的热效应进行了分析.由热传导方程得出YAG晶体内的温度分布,模拟出激光晶体的折射率分布,并得到了激光束腰和YAG的热焦距随泵浦功率的变化曲线.

LD端面泵浦Cr^(4+):YAG被动调Q的Nd:YLF激光器

二极管端面泵浦的Nd：YLF激光器中，采用Cr4＋：YAG作为饱和吸收体，实现了被动调Q，激光输出波长为1．053nm。在泵浦功率为最大值525mW时，输出宽度为26ns、能量为22μJ的调Q脉冲，同时对具有同样腔结构的Nd：YVO4激光器在插入C44＋：YAG饱和吸收体后的特性也作了研究，对Cr4＋：YAG被动调Q开关的工作条件作了理论上的分析，并在实验中得到极好的验证。