双波长LD泵浦Nd^(3+)∶YAG免温控被动调Q激光器的研究

传统的固体激光器体积、重量大,功耗高,限制了其在空间受限设备中的应用。被动调Q的LD泵浦免温控固体激光器省去了复杂的温度控制装置,调Q机构简单,能够满足复杂温度环境的特殊应用场景的小型化、低功耗要求。提出了基于双波长LD泵浦实现宽温度范围免温控阈值自适应的1.06μm激光脉冲输出方法。基于Nd∶YAG晶体设计了角锥棱镜谐振腔,仿真分析了LD泵浦源到激光棒的面心距对热负载的影响,并确定4 mm的最佳面心距。数值分析了相同泵浦功率下-40~60℃温度范围内激光静态能量输出变化,以及不同初始透过率的可饱和吸收体对激光阈值脉宽的影响。计算结果表明在-37℃~60℃范围内,阈值脉宽都在200μs以下,阈值脉宽最低点达到了29.4μs。构建主波实时探测的阈值自适应调节装置并搭建实验系统,实验结果表明,在温度范围为-35~60℃时,阈值脉宽变化范围为40~180μs。采用激光腔体一体加工成型,应用轻量化的铝合金材料,实现工程化应用,体积83.5 mm×44 mm×29.5 mm,重量约为230 g。在23.8%初始透过率的饱和吸收体条件下实现单脉冲输出能量42 mJ,脉冲宽度5.2 ns。

小型化微片阵列式被动调Q全固态激光器

本文针对无人机空中目标探测系统的空间限制,提出了一种多光束可分路扫描式被动调Q微片阵列全固态激光器的方案,采用六管芯半导体激光器阵列端面紧凑泵浦长条状的Nd:YAG/Cr^(4+):YAG键合晶体,在每一路1.6 W的泵浦功率下,产生了6路波长为1064.4 nm、脉冲宽度为2.4 ns、光束质量为1.39、峰值功率为3.75 kW、重复频率可达22 kHz的输出激光,整个系统的体积仅为2 cm×2 cm×1.5 cm,实现了6路激光同时输出。研究了调Q晶体的初始透过率和输出镜反射率对激光脉冲重复频率和峰值功率的影响机制,重点对泵浦源激光器管芯的出光一致性问题做了深入探讨,通过实验验证了使用一个激光键合晶体产生多路纳秒级窄脉冲激光束的可行性。研究结果以小型化结构实现了被动调Q全固态激光器的多光束出射,对实现激光探测系统光源的小型化和集成化有借鉴意义。

基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器

本文研究了一种采用氙灯侧泵方式,并基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光器。首先成功将石墨烯转移至Al_(2)O_(3)衬底制备得到石墨烯可饱和吸收体,并对其进行了形貌、结构及化学状态等性能表征。此外,对基于石墨烯可饱和吸收体的Er∶YAG被动调Q激光特性进行了研究,结果表明单脉冲能量从0.4 mJ增加至7 mJ,输出激光单脉冲宽度从761.2 ns下降至510 ns,最大峰值功率为13.7 kW。激光中心波长位于2935和2945 nm,且主波长在2935 nm处对应的半峰全宽(FWHM)为1.535 nm。沿x和y方向的光束质量因子分别为4.45和5.76。实验结果表明,该研究为推进更低成本、谐振腔设计简单且紧凑的2.94μm波段Er∶YAG激光器的发展提供了有效的参考依据。

基于Ti3C2Tx-PVA被动调Q的低噪声556 nm腔内倍频黄绿光激光器

采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(Ti_(3)C_(2)T_(x)),结合旋涂法制备出Ti_(3)C_(2)T_(x)-聚乙烯醇(Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA)薄膜,并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能进行了表征。将Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜作为可饱和吸收体应用于一种808 nm半导体激光二极管端面泵浦Nd∶YAG陶瓷/LBO腔内倍频的556 nm黄绿激光器中实现被动调Q。在分析布儒斯特偏振器和双折射晶体协同选频滤波机理的基础上,通过两者的协同使用,抑制了1116 nm和1123 nm处光谱腔内振荡并进一步压缩了1112 nm处p-偏振光的纵模个数。在5.1 W最高激光二极管泵浦功率下,获得了平均输出功率为86.2 mW、重复频率为745.8 kHz、脉冲宽度为46 ns的556 nm被动调Q脉冲黄绿激光输出。4 h内测得功率不稳定度和激光噪声仅为±0.39%和0.37%,光束质量评价因子为M2x=1.837和M^(2)^(y)=1.975。Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜被动调Q结合“布儒斯特偏振器+双折射晶体”协同选频滤波技术方案为开发高稳定性、低噪声脉冲黄绿激光提供有价值的参考。

Tm:YAP谐振泵浦Ho:YLF被动调Q激光器

本文报道了谐振泵浦连续波和被动调Q脉冲Ho:YLF激光器。首先,实现了输出波长为1940 nm的Tm:YAP连续波激光器,将其作为泵浦源对Ho:YLF激光器进行谐振泵浦。其次,以Ho:YLF晶体作为激光增益介质,实现了输出波长为2065.26 nm的Ho:YLF连续波激光器,在吸收泵浦功率为6.02 W时,获得最大输出功率为3.68 W,相应的斜率效率和光光转换效率分别为75.83%和61.10%,最后以Cr2+:ZnS晶体作为可饱和吸收体,实现了输出波长为2053 nm的Ho:YLF被动调Q脉冲激光器,在吸收泵浦功率为5.26 W时,获得最大平均输出功率1.76 W,相应的斜率效率和光光转换效率分别为43.50%和33.52%。此时脉冲宽度为46.55 ns,脉冲重频为2.56 kHz,单脉冲能量为686.7 μJ,峰值功率为14.75 kW。

TiCN作为可饱和吸收体的2.8μm被动调Q锁模光纤激光器

本文报道了一种基于材料可饱和吸收的2.8μm被动调Q锁模掺铒氟化物光纤激光器。通过将TiCN颗粒作为可饱和吸收体直接涂覆于反射腔镜,并结合氟化物光纤垂直端面的输出耦合,实现了具有较低激光阈值和紧凑腔结构的2.8μm脉冲光纤激光器。该激光器在泵浦功率达到330 mW时,开始出现调Q锁模脉冲。随着泵浦功率持续增大,调Q脉冲包络重复频率从14.34 kHz增加至32.57 kHz,对应的脉冲宽度从10.51μs减小至5.40μs。在650 mW的泵浦功率下,获得最大平均输出功率25.83 mW,斜率效率为7.2%。

基于氧化石墨烯与钙钛矿复合材料的被动调Q激光器

卤化物钙钛矿独特的物理结构和电子结构,使其表现出了明显优于传统半导体材料的非线性光学性能。本文报道了氧化石墨烯与钙钛矿复合材料(GO&CH_(3)NH_(3)PbI_(3))作为可饱和吸收体(SA)在被动调Q激光器中的应用。实验表明,氧化石墨烯的超快电荷传输特性和钙钛矿的强电荷产生效率可以结合在一起。GO&CH3NH3PbI3复合材料表现出更强的饱和吸收性能。将GO&CH_(3)NH_(3)PbI_(3)SA插入Nd∶YVO_(4)全固态被动调Q激光器谐振腔内,实现了1064nm调Q脉冲的输出。当抽运功率增加到65W时,激光器平均输出功率为350mW。此时,激光器输出的调Q脉冲宽度为340ns,重复频率为1773kHz,射频信号信噪比为46dB。

被动调Q固体激光器非线性动力学研究

被动调Q固体激光器具有结构紧凑、效率高和光束质量优异等特点,因此在基础科学研究、军事、工业加工、医疗卫生等众多领域具有广阔的应用前景.目前,相关研究主要集中在处于单周期动力学态下激光器的特性,而对于处于其他非线性动力学态下激光器特性的研究十分缺乏,尤其是进入混沌的分岔路径还未见报道.该研究基于四能级系统速率方程,数值研究了被动调Q Nd:YAG固体激光器的非线性动力学特性,并分析了一些关键系统参量的影响.结果表明:在不同的参数下,被动调Q固体激光器可呈现单周期、倍周期、多周期以及脉冲混沌等多种动力学态;连续变化参量数值,动力学态呈现多种演化路径;数值模拟结果再现了工作在脉冲混沌态的被动调Q固体激光器中出现的极端事件.

用于个人热管理的被动调温服装材料研究进展

不同环境条件下人体的温度调控对于维持人类热湿舒适具有重大意义。服装作为人体的防护屏障,对人体的热湿舒适管理起着关键作用。由于传统纺织品缺乏温湿度调控机制,无法在极端环境下对人体做到有效防护,因此具有功能性与个性化的服装材料逐渐进入人们的视野。本文介绍了被动调温服装概念及原理,归纳总结了新型服装保暖材料、反射(辐射)材料、远红外发射材料和光热转换材料等被动保暖服装材料,传导降温材料、相变降温材料、反射降温材料、中红外高透过(发射)辐射降温材料等被动降温服装材料以及双面调温服装的工作原理和研究进展,并展望了被动调温服装材料的应用前景。

端面抽运Nd:YAG/Cr^(4+):YAG/KTA被动调Q级联拉曼激光器

报道了基于KTA晶体671 cm^(−1)和234 cm^(−1)频移的LD端面抽运被动调Q级联拉曼激光器。采用Nd:YAG/Cr^(4+):YAG复合晶体产生被动调Q的脉冲基频激光来驱动KTA晶体,研究了不同入射抽运功率下级联拉曼激光的输出功率、光谱和脉冲特性。随着抽运功率的增加,输出激光波长从以671 cm^(−1)和234 cm^(−1)频移级联拉曼的1178 nm单波长过渡到与1212 nm同时输出的双波长。在10.05 W的入射抽运功率下,获得了280 mW平均输出功率,6.2%转化效率的双波长激光。对应的脉冲宽度和重复频率分别为1.2 ns和10.3 kHz,单脉冲能量和峰值功率分别为27.2μJ和22.7 kW。结果表明:基于KTA两个相当增益强度的频移,结合腔镜镀膜控制可以获得丰富的斯托克斯激光波长。

泵浦光聚焦特性对高重频1064 nm被动调Q激光器的影响

研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W激光二极管(LD)和焦距为4 mm的耦合聚焦镜,在不改变LD和谐振腔结构与间距(15 mm)的情况下,选取5个耦合聚焦镜位置,研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响,特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时,相较于其他耦合聚焦镜位置,在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,被动调Q激光器实现了更高重复频率(160 kHz)、更高平均输出功率(360 mW)、更高单脉冲能量(2.250μJ)、更低时域抖动(120 ns)的稳定脉冲输出。实验数据说明,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时,谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854,该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。

基于Nd∶GdVO_(4)晶体的双波长被动调Q激光器

提出了一种基于Nd∶GdVO_(4)晶体的双波长正交偏振被动调Q激光器。建立了对应的速率方程模型,研究了激光器输出双波长脉冲和不同输出镜反射率条件下泵浦功率对激光输出时域特性的影响。理论研究结果表明,通过调节输出镜反射率改变双波长阈值反转粒子数密度,当π偏振阈值反转粒子数密度小于σ偏振阈值反转粒子数密度且差值较小时,激光器可以输出双波长被动调Q脉冲激光,通过增大泵浦功率可以依次产生π偏振单一波长脉冲、双波长多对一脉冲、双波长一对一脉冲、双波长一对多脉冲以及σ偏振单一波长脉冲。搭建实验装置,设置π偏振输出镜反射率为0.60,σ偏振输出镜反射率为0.95,对泵浦功率和激光输出时域特性之间的关系进行验证。随着泵浦功率的增大,激光器依次输出具有上述时域特性的脉冲激光,与数值仿真结果一致。当泵浦功率为5.51 W时,激光器输出正交偏振双波长一对一脉冲激光,其中π偏振和σ偏振的波长分别为1063.23 nm和1065.52 nm,平均功率分别为323 mW和462 mW,脉冲峰值功率分别为11.62 W和20.35 W,脉冲宽度分别为185 ns和168 ns,脉冲重复频率为141 KHz。

碳纳米管可饱和吸收体被动调Q掺铒光纤激光器

为了实现一种结构简单紧凑、低成本的1.5μm环形腔可饱和吸收体被动调Q掺铒光纤激光器(EDFL),采用沉积法制备单壁碳纳米管可饱和吸收体薄膜作为系统中的可饱和吸收体器件。将制成的可饱和吸收体器件以“三明治”结构放入环形腔掺铒光纤激光器中,实现了稳定的调Q脉冲输出。被动调Q掺铒光纤激光器,以980 nm半导体激光器作为泵浦源,掺铒光纤作为增益介质,激光器阈值为70 mW,工作波长为1 557.5 nm。当泵浦功率从80 mW增加到180 mW时,各参量均呈一定趋势发展。调Q脉冲的重复频率从11.14 kHz增加到32.73 kHz,脉冲能量从8.4 nJ增加到36.9 nJ,脉冲宽度从16.6μs减小到4.62μs。

基于YAG/Nd:YAG/Cr^(4+):YAG键合晶体的被动调Q亚纳秒激光器

全固态被动调Q激光器有光束质量好、脉冲宽度窄、结构紧凑等特点,在雷达探测、工业制造等领域具有广泛应用前景。对YAG/Nd:YAG/Cr^(4+):YAG键合晶体被动调Q激光器的输出特性进行了理论和实验研究,在泵浦光中心波长为808 nm、光斑直径为230μm、泵浦功率为6.72 W的泵浦条件下,获得了平均功率1.41 W、脉宽736 ps,重复频率8.46 kHz的调Q激光输出。进一步研究表明,随着泵浦光焦点远离Nd:YAG端面,激光光斑的对称性下降;且泵浦光焦点离Nd:YAG端面的距离沿晶体轴向增大时,激光阈值呈上升趋势。

LD泵浦Nd∶GdVO_4晶体Cr^(4+)∶YAG被动调Q激光特性研究

考虑腔内光子数密度的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了LD泵浦Nd∶GdVO4晶体Cr4+∶YAG被动调Q1.06μm激光的耦合速率方程组.数值求解该方程组获得了输出激光的脉冲宽度、重复率、峰值功率以及单脉冲能量随泵浦功率的变化特性,其理论值与实验结果相符.

Cr^(4+)∶YAG被动调Q激光器进展

文中简要介绍了Cr4 +∶YAG晶体的可饱和吸收特性 ,重点介绍了Cr4 +∶YAG被动调Q激光器的最新进展 ,并展望了Cr4 +∶YAG被动调Q激光器的发展趋势。

LD泵浦Nd∶YVO_4晶体GaAs被动调Q激光理论和实验研究

考虑LD泵浦光强和腔内振荡光强的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了$山东大学信息科学与工程学院!山东济南250100晶体GaAs被动调Q 1. 06μm激光的耦合速率方程组,数值求解该方程组获得了输出激光的平均输出功率、脉冲宽度、重复率随泵浦功率的变化特性,所得理论值与实验结果相符.

氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器

报道了基于氧化石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器。激光器采用环形腔结构,调Q器件为自制的氧化石墨烯可饱和吸收镜。泵浦功率在81～505mW范围内时,得到了重复频率68～124kHz的稳定的调Q脉冲输出,脉宽为0.47～1.60μs。由于泵浦功率限制,激光器最大输出功率为10mW,相应单脉冲能量为80.6nJ。此种基于氧化石墨烯可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器体积小、成本低廉、结构简单、稳定性高、光束质量高,具有广阔的应用前景。

LD泵浦Nd:YVO_4晶体Cr^(4+):YAG被动调Q激光特性研究

考虑LD泵浦光强和腔内振荡光强的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了Nd:YVO4晶体Cr4+:YAG被动调Q1.06μm激光的耦合速率方程组,数值求解该方程组获得了输出激光的平均输出功率、脉冲宽度、重复率随泵浦功率的变化特性,其理论值与实验结果相符。

大功率泵浦DPL被动调Q的计算机模拟

大功率泵浦DPL的被动调Q技术一直是研究的重点。通过对被动调Q的理论分析,以及在大功率条件下,以初始透过率T0为自变量对输出脉冲序列特性进行数值分析,得出了相应的图表。可以看出随着初始透过率的增大,脉宽和重复率都增大,同时峰值功率减小。将被动调Q与声光调Q加以比较,得出被动调Q技术适用于大功率泵浦DPL的结论。