激光二极管侧面抽运调Q倍频Nd∶YAG激光器

对高平均功率输出的激光二极管侧面抽运电光调Q倍频Nd∶YAG激光器进行了研究,当采用90个60W的脉冲激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10Hz下,实现了最大平均功率为1180mW的1064nm红外激光输出,光-光转换效率为11%。腔外倍频获得600mW的532nm绿光输出,倍频效率达到50%以上。

激光二极管侧面抽运Nd∶YAG锁模激光器的研究

利用谐振腔的稳定条件对激光二极管侧面抽运的 Nd∶YAG锁模直腔的稳区特性和谐振腔内的光斑分布进行了分析。根据对腔参量的分析,选取合适的腔参量设计了一个简单的侧面抽运直腔,该谐振腔腔形简单,没有像散,振荡光模式好,有利于激光器的锁模运转。实验中采用国内自行研制的半导体可饱和吸收镜,实现了激光二极管侧面抽运半导体可饱和吸收镜锁模Nd∶YAG激光器的连续锁模运转,平均输出功率为 2 W,锁模脉冲宽度为10 ps,重复频率为100 MHz。结合实验结果进一步讨论了半导体可饱和吸收镜的一些参量如饱和恢复时间、调制深度等对实现稳定连续锁模的影响。

脉冲激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器晶体时变热效应

采用数值计算的方法,对脉冲激光二极管三向侧面抽运固体激光器中,激光晶体的温度场时变分布进行了计算.分析了三向侧面抽运情况下晶体内光强分布,在此基础上,采用有限元法,以脉冲激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器为例,对单脉冲过程中晶体温度分布及其影响因素进行分析.结果表明,晶体升温过程受到抽运条件以及散热条件的影响,但是主要受到抽运条件即抽运光强度和光束半径的影响,降温过程受到晶体热物性参数和晶体半径以及散热条件的影响.当晶体温度达到周期性分布后,由于晶体径向温度梯度的周期性变化,引起通过晶体的平面光波的中心和边缘光线相对光程差也随时间作周期性变化.

激光二极管侧面抽运千赫兹皮秒激光再生放大器的热特性

研究增益介质、电光晶体在高重复频率运转条件下,其热效应对皮秒激光再生放大器的影响。对Nd∶YAG激光晶体热致退偏和KD*P电光晶体热吸收进行了测量,利用补偿元件有效地补偿了激光晶体的热致退偏,并自行设计了采用BBO电光晶体的再生放大器普克尔盒,实现了对皮秒激光脉冲的有效放大,获得了在1 kHz重复频率下单脉冲能量为3 mJ,放大倍数为3×106的激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG千赫兹皮秒再生放大1064 nm激光输出。

激光二极管侧面抽运声光调QNd∶YAG/KTA 1.57μm人眼安全光参量振荡激光器

利用激光二极管(LD)阵列侧面抽运声光(AO)调Q的Nd∶YAG激光器作为抽运源,研究了在不同声光重复频率和输出镜透过率的情况下,内腔式KTA-光参量振荡器(OPO)的输出特性。通过对单谐振光参量振荡器阈值公式的讨论,采用平凹腔的结构以及较短的腔长,降低了光参量振荡器的振荡阈值。当声光重复频率为4 kHz,输出镜透过率为30%,抽运电流为14.5 A时,光参量振荡器的1570 nm激光输出脉冲峰值功率达到5.6×104W,脉冲宽度为2.5 ns,实验中最大平均输出功率为560.3 mW。结果表明,具有良好热性能的非线性晶体KTA是制造小型、轻便光参量振荡激光器的理想材料。

激光二极管侧面抽运高功率1338nm Nd∶YAG激光器

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运的高功率连续1338 nm Nd∶YAG激光器.通过分析Nd∶YAG的跃迁谱线和相应的受激发射截面的特点,根据多跃迁谱线激光材料波长选择的耦合率条件,合理设计激光棒和腔镜的耦合率参数.激光谱线测量表明,成功抑制了1064 nm和1319 nm波长激光的振荡.以高功率808 nm激光二极管侧面抽运模块为抽运源,采用平-平腔结构,研究了耦合输出率分别为5.3%,7.4%和11%的输出镜的输出情况,比较分析了不同腔长对激光输出的影响.在抽运功率为555 W时,采用5.3%的耦合输出镜和20 cm腔长,获得大于100 W的1338 nm单一波长激光输出,光-光转换效率大于18%,斜率效率为35%,输出光束的M2因子为36.

高能量激光二极管侧面抽运风冷Nd∶YAG脉冲激光器

介绍了一种激光二极管侧面抽运的风冷高能量Nd：YAG激光器，当重复频率为30Hz时，峰值功率可达到12Mw，脉冲宽度为11ns。激光器重复频率为1～30Hz可调，光光转换效率达到13．2％，激光输出波长为1064．2nm，带宽为1nm，光束质量因子M2为2．85。针对以往大功率激光器的冷却系统体积大的问题，采用半导体热电制冷（TEC）配合风扇的风冷系统，省去了体积庞大的水冷系统，为整机的小型化提供了可能性。

二极管侧面抽运Nd:YAG 4波长同时输出激光

为了获得1 064 nm,1 319 nm,589 nm及660 nm 4波长激光同时输出,设计了双激光晶体同步声光调Q"T"型复合谐振腔。通过软件模拟与计算,筛选出理想的谐振腔参数,使2波长基频光在大泵浦电流范围内能稳定运转。以KTP晶体和LBO晶体为和频晶体和倍频晶体,在泵浦电流为17 A,重复频率为10 kHz时,获得了1 064 nm,1 319 nm,589 nm和660 nm 4波长激光输出,最高平均功率分别为150 mW,80 mW,2.3 W和1.7 W,同时测得589 nm激光和660 nm激光的脉冲宽度分别为110 ns和130 ns。结果表明:使用热稳"T"型复合腔,可以获得4波长激光同时稳定输出。

激光二极管阵列侧面抽运棒状增益介质抽运储能分布的评价方法

在高功率激光二极管阵列(LDA)侧面抽运模块研究中,高效率高质量的抽运耦合结构设计非常重要。为了对抽运耦合结构进行优化设计,需要对棒状增益介质内的抽运储能分布实现量化评价。由于用于激光谐振腔和放大光路的激光二极管抽运模块的抽运储能分布要求不同,因此对激光振荡模块和放大模块中的抽运储能分布分别建立了一套评价方法。分别对激光振荡模块和放大模块中的抽运储能分布进行实例评价分析,结果表明,所提出的评价指标和计算方法既能充分反映出放大模块中抽运储能分布的储能沉积效率和抽运均匀性变化情况,也能反映出激光振荡模块中抽运储能分布与谐振腔模分布的匹配程度。

全固态单模Nd∶YAG激光器输出特性优化的实验研究

为了实现高功率全固态激光器的高输出光束质量,使用1mm直径Nd∶YAG激光棒和单一二极管激光模块侧面抽运的简单激光腔设计来实现功率高于10W、光束质量接近衍射极限的TEM00模输出。通过使用小口径激光棒抑制高阶横模振荡、曲面后反镜和负透镜组合补偿热透镜效应和实验优化后反镜的曲率半径、负透镜的焦距以及激光腔腔长等结构参数使激光器输出功率和光束圆率同时达到最大,实现了平均功率10.8W、脉冲宽度15ns、光斑圆率98.8%±0.8%、M2值为1.1的近衍射极限光束输出。结果表明,通过使用小口径激光棒提高激光器输出光束质量工程上可行。

激光二极管阵列侧面对称抽运薄片激光器

对激光二极管(LD)阵列5向侧面对称抽运Nd∶YAG薄片激光器进行了实验和模拟研究。薄片激光器的耦合系统由消像差透镜组和空心光波导组成,采用15mm×1.5mm的Nd∶YAG薄片进行初步实验,实验得到薄片激光器的激光输出平均功率为65.7W,光-光转换效率为10.5%,同时增益介质内具有较理想的荧光分布。同时考虑激光二极管在快轴和慢轴方向的发散特性及增益介质侧面的散射特性,采用光线追迹法,模拟并分析了增益介质内抽运光分布,模拟结果表明耦合系统具有88.3%的耦合效率,同时增益介质内具有较理想的抽运光分布,且与实验结果相吻合。

双激光二极管阵列侧面交错抽运的电光调Q Nd∶YAG激光器

采用双激光二极管阵列(LDA)侧面交错抽运Nd∶YAG晶体,通过电光调Q的方式获得1064 nm动态脉冲激光输出。这种抽运结构可以使晶体内的增益场与谐振腔基模实现良好的匹配,易于得到良好的光束质量和大能量输出。抽运源采用峰值功率为100 W的准连续LDA,采用直接贴近抽运的方式,KD*P晶体作为电光Q开关。并应用高斯光束传输的ABCD定律,计算了谐振腔稳区范围,给出了较为合理的谐振腔参数。所设计的激光器在重复频率20 Hz,抽运能量1200 mJ时,获得了最大输出能量151 mJ,脉宽8.48 ns的1064 nm动态激光输出,光-光转换效率为12.6%。

350 mJ LD侧面抽运Nd:YAG无水冷调Q激光器

研制了一台无水冷激光二极管(LD)侧面抽运高能量、高光束质量全固态Nd:YAG调Q激光器。激光器采用半导体制冷器(TEC)进行整体冷却,有利于激光器的小型化、便携化。实验使用的Nd:YAG晶体棒尺寸为φ7mm×100mm,掺Nd的原子数分数为1.1%,LD抽运的最大峰值功率为15kW。在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350mJ、脉冲宽度为9.7ns、光-电转换效率为6.7%、能量稳定度小于5%的1064nm激光输出,水平和垂直方向的光束质量M2分别为7.7和12.3。

LD抽运355-nm准连续紫外激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG激光晶体腔内三倍频355 nm紫外激光器。实验中采用声光调Q技术,选用结构简单、紧凑的三镜折叠、平-凹腔设计,在腔内对1064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配LiB3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现三倍频,获得了较好光束质量的准连续紫外激光输出。在激光二极管抽运功率为155 W,声光调Q的调制频率为5.40 kHz的工作条件下,获得脉宽为45 ns,最高平均输出功率为2.14 W,光场均匀分布的355 nm准连续紫外激光,808 nm抽运光到355 nm紫外激光的光-光转换效率达到1.38%,1 h内输出稳定性为3.30%。此外,对影响腔内三倍频转换效率的因素进行了相应的分析研究。

径向、切向热透镜效应对高亮度激光器输出特性的影响

在所有激光二极管(LD)侧面抽运的固体激光器的输出功率曲线中都存在一个平缓区域。通过对径向和切向热透镜焦距的理论计算,发现平缓区域出现在径向稳区边缘,在平缓区之后输出功率将继续升高,并在切向稳区边缘达到最大值,此时M2理论值最小。得出平缓区是由径向、切向稳区的共同作用导致的,并且在切向稳区边缘可以实现高亮度激光器的结论。基于以上理论分析,设计了一个具有简单平-平腔结构、LD侧面抽运的Nd∶YAG高亮度激光器。实验中采用短腔型,并使其工作在稳功率点,当腔长为200 mm,入射的抽运光功率为220 W时,获得了输出功率为50 W,M2理论值为2的高亮度1064 nm连续激光输出。