灯抽运Nd：YAG单程行波激光放大器研究

高平均功率Q开关窄脉冲固体激光器具有较多的应用需求,从目前激光材料研究的现状看,适合高平均功率Q开关窄脉冲激光运转的固体激光材料仍然很少,因此只能选择常用的Nd∶YAG晶体作为激光工作物质.由于Nd∶YAG激光材料的亚稳态能级粒子寿命较短,贮能不高,单级器件难以实现高平均功率窄脉冲激光输出,为此我们对振荡-放大结构形式的Nd∶YAG激光器进行了研究,目的是提高Nd∶YAG窄脉冲激光放大器的输出平均功率.从激光放大技术上说,有单程行波放大和多程再生放大等结构形式.单程行波放大对激光工作物质的尺寸要求不苛刻,结构紧凑,适合于工程应用,所以我们将Nd∶YAG激光放大器设计为单程行波放大结构形式.通过对激光放大过程的分析,我们认为单程行波激光放大由两个过程组成:将灯抽运能量转变为放大激光介质的贮能和将贮能转化为激光放大器的输出能量.因此要提高激光放大器的输出功率,必须使放大器激光介质中有较高的反转贮能,并且最有效地提取放大器中的贮能.通过对行波激光放大器的理论分析,推导出放大器提取效率与注入信号能量的关系式,并从理论上得出激光放大器输出能量与抽运能量的关系.实验结果表明理论分析能够指导实际Nd∶YAG激光放大器的设计,我们采用三级Nd∶YAG激光单程行波放大结构,获得平均功率121.5 W(重复频率50 Hz,脉宽7.8 ns)的调Q脉冲激光输出,激光效率1.35%.(OE36)

平均功率3000W的MOPA脉冲Nd∶YAG激光器

报道了一种高平均功率的脉冲Nd∶YAG激光器。对四棒振荡两棒放大的主振荡功率放大器(MOPA)结构中晶体棒的失调角度允许范围进行了理论分析,并与六棒串接谐振腔结构中晶体棒失调角度允许范围进行比较。由比较结果可知,MOPA结构降低了晶体棒的串接精度要求,在相同的失调角度下,光轴的变化量小于腔内多棒串接谐振腔,有利于提高多棒脉冲激光器的安全性能,实现高平均功率、高脉冲能量输出。实验中激光器采用四棒振荡两棒放大结构,调整每根晶体棒的失调角度到允许范围内,在输入电功率87kW,占空比17%时,最高输出平均功率为3011 W,峰值功率17.7kW,最高单脉冲能量为67J,光束参数乘积为25.2mm.mrad。电光转换效率3.46%,长时间工作不稳定度小于2%。

计算机辅助光学设计在LPSSL中的应用

应用计算机辅助光学设计可以充分挖掘灯抽运固体激光器(LPSSL)的潜力。根据计算机辅助光学设计的分类,综述了光学软件在灯抽运固体激光器研发过程中的应用,并给出具体应用实例。