高斯型泵浦光束热致衍射损耗解析模式及应用

为优化高斯型光束端面泵浦固体激光器中模式交叠比率,提高激光器输出功率,推导了高斯型泵浦光束对应的热致衍射损耗的解析表达式,分析了端面泵浦的掺钕激光器中此热致衍射损耗和模式交叠比率以及泵浦功率之间的关系.研究结果表明:在有热致衍射损耗条件下,优化的交叠比率小于0.65,忽略热致衍射损耗,优化值变大.

粗糙热传导表面下激光介质的热效应

在考虑激光介质与热沉不完全接触导热的情况下,用面热源自适应调整算法计算了激光介质的温度场,研究了其热效应.表面附近相位差存在起伏且深入一定深度使热效应复杂化.随抽运功率的增大,表面附近相位差的起伏增强,而起伏深度变化不明显;接触面积增大,相位差起伏减小,起伏的深度有所减小.抽运功率较小时,热致衍射损耗随抽运功率的增大近似线性增大,高斯光半径越大,增大的斜率越大,当抽运功率增加到一定程度时,热致衍射损耗增大的趋势减缓,半径大的减缓较明显.在抽运光功率变化范围内,半径大的高斯光热致衍射损耗大于半径小的.高斯光半径较小时,接触面积对热致衍射损耗的影响不明显,当高斯光半径较大时,接触面积减小热致衍射损耗增大.

LD端面抽运Nd∶GYSGG最佳增益长度分析与实验研究

激光二极管(LD)端面抽运激光器存在一个最佳增益介质长度,过长或者过短的晶体都会导致激光器输出性能的降低。为了研究热致衍射损耗对最佳增益介质长度的影响,采用理论分析与实验相结合的方法,通过对晶体增益与损耗平衡理论分析计算,求解得到了Nd∶GYSGG晶体的最佳增益长度为7.8mm。同时开展了对不同长度晶体的激光对比实验,证明了接近最佳增益长度的8mm晶体实验效果最佳,在脉冲抽运频率1kHz、能量约7.6mJ条件下,获得了约2.4mJ激光输出,相应的光光转化效率为31.6%。结果表明,该研究对LD端面抽运Nd∶GYSGG激光器的优化设计具有参考意义。

1342nm激光输出的LD端面抽运Nd:YVO_4激光器

研究大功率激光二极管端面抽运的Nd：YVO4连续波1342nm激光器的输出特性。实验结果表明,小功率抽运时,激光器的输出功率基本随抽运功率线性增加;当抽运功率超过一定值时,斜率效率下降,对于长腔斜率效率下降更为明显,甚至出现输出功率降低。通过对晶体中的振荡激光基模半径和热致衍射损耗计算得出：高抽运功率下,热效应影响了激光器的输出功率,为了获得最大的输出功率,激光晶体内不考虑热效应时的基模半径与抽运激光光束尺寸的比值ω/ωp在0.8～0.9之间最佳,而且抽运功率越大,比值越小。理论分析与实验结果基本一致。

固体激光器中泵浦光束尺寸优化

热效应是限制固体激光器输出功率提高的关键因素,为进一步减小热效应,研究了热致衍射损耗和泵浦光束半径之间的关系,引入了激光介质实际温度因子.实验中选用Nd∶GdVO4为激光介质,并通过简易平凹谐振腔实现1 342nm波段的红外激光.研究结果表明:在激光介质实际温度的影响下,热致衍射损耗为泵浦光束半径的显著减函数.可以通过优化泵浦光束半径减小热致衍射损耗并提高激光器输出功率.优化的泵浦光束半径为300μm,对应的输出功率为10.4 W,较前期激光器输出功率提高10%.

高功率全固态连续单频1342nmNd∶GdVO_4激光器的设计及实现

为提高1342 nm波段全固态连续单频Nd∶Gd VO4红外激光器的输出功率,本文选用复合式Nd∶Gd VO4晶体为激光介质,并对其相关参数进行优化,以提高激光输出功率。研究表明,热致衍射损耗正比于激光介质横截面尺寸,热损伤阈值抽运功率随横截面尺寸的减小而增加。通过环形腔选模的方法实现激光器单频运转,并选用横截面尺寸较小的激光晶体。实验证明,1342 nm激光最大输出功率为3.1 W,较前期激光器输出功率提高30%。