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脉冲泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体百kHz激光器

目前1.5μm激光二极管(Laser Diode,LD)泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更高重频的激光输出。报道了一种通过LD脉冲端面泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体的百kHz人眼安全激光器。通过实验优化增益介质掺杂浓度和长度、泵浦光斑尺寸和调Q晶体初始透过率等实验参数,同时适当缩短脉宽,优化泵浦占空比,提高了输出重频的稳定性。最终获得了重频为100 kHz、单脉冲能量0.7μJ、脉冲宽度240 ns、光束质量M^(2)=1.61的1537 nm脉冲激光输出。实现了输出脉冲频率与泵浦的一致,保证了输出重频的稳定性,有效解决了输出重频具有随机性、不稳定、不可控等问题。

光泵气体THz激光器用CO_2泵浦源腔内光场模式

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一,其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜,构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟,计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔,而对于大菲涅尔数的光栅腔,Lit-trow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模,可能优先于Littrow波长的高阶模起振,导致光栅腔的波长选择性降低。

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。

二极管泵浦腔内OPO高重复频率2μm激光器

概述了2μm激光器的发展状况及应用背景, 通过对2μm激光两种实现方式的比较,最终采用了可调谐方式间接获得2μm激光的方案。以1.06μm激光为泵浦源,采用二极管泵浦腔内OPO的方案能有效提高泵浦峰值功率密度,有利于实现高重复频率2μm激光输出。利用KTP晶体在特定切割角度下实现波长简并输出,合理设计OPO腔,可以有效提高2μm激光的输出效率。同时进行了激光输出实验,实现了功率11.2 W的2 m波长激光输出。

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。

二极管泵浦的2μm高重复频率脉冲固体激光器

报道了连续二极管端面泵浦2 μm高重复频率Tm,Ho:YLF激光器的实验研究结果.792 nm光纤耦合激光二极管作泵浦源,泵浦液氮制冷的Tm,Ho:YLF晶体.动态运转时,平均输出功率达到4 W,相应的能量抽取效率大于85%.采用声光调Q方式,重复频率1～50 kHz可调,10 kHz时,峰值功率达到12 kW,最小脉宽为32 ns.同时,还对二极管泵浦2 μm激光器设计中的各种因素进行了分析.

闪光灯泵浦的Nd∶KGd(WO_4)_2激光器

报道了用闪光灯泵浦的掺钕的钨酸钆镓 ( Nd3 + :KGd( WO4 ) 2 )激光器 .在重复频率1 Hz,脉宽 1 2 0μs的灯泵下 ,测量了不同透过率下激光输出能量 ,获得最大输出能量 3 84m J,斜率效率 1 .0 % ,外推阈值 0 .54 J.在调 Q运行时 ,Nd∶KGW晶体的斜率效率为 0 .1 6% ,最大输出能量 46m

N_2激光泵浦混合染料的激光辐射可调谐区域研究

本文报导了用N_2激光泵浦混合染料所产生的激光辐射可调谐波长区域的实验研究,在R_6G+CV、RB+CV、R_6G+RB+CV、R_6G+RB、FS+R_6G和FS+RB的混合染料乙酵溶液中,使用适当的混合比,可以使染料激光器的激光辐射可调谐区域增宽。这时,受体染料的浓度比它在单一染料激光工作时的浓度低大约两个数量级,我们认为这可能是可调谐范围增宽的原因之一。

LD泵浦的1.3at.%Er^(3+):CaF_(2)中红外高功率固体激光器(特邀)

3μm波段激光是高精度外科手术的理想光源,也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源。LD直接泵浦Er^(3+)掺杂晶体是获得2.7~3μm波段中红外激光的有效技术途径,具有成本低、结构紧凑简单等优点。由于Er^(3+)2.8μm激光下能级阻塞问题,一般需要高浓度掺杂,但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收,增强了激光晶体的热效应,从而阻碍了激光功率的提升。低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成"团簇",将低浓度Er^(3+)掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质。笔者课题组使用温度梯度法成功生长了低浓度掺杂1.3at.%Er^(3+):CaF_(2)激光晶体,利用LD直接泵浦获得了2.2 W的中红外激光输出,这是目前利用LD端面泵浦同类晶体中的最高中红外激光输出功率。同时,文中还对上转换泵浦方式下该晶体的2.8μm激光特性进行了研究。实验结果表明,低浓度掺杂的1.3at.%Er^(3+):CaF_(2)晶体是一类具有产业化前景的中红外激光材料,有望推动长波中红外激光器向着结构紧凑、成本低的方向发展。

电子束泵浦三原子Kr_2F准分子激光的一维动力学研究

应用一维动力学模型，对电子束泵浦Ａｒ／Ｋｒ／Ｆ２混合气体产生的三原子Ｋｒ２Ｆ准分子激光进行了理论模拟研究，指出了提高三原子Ｋｒ２Ｆ准分子激光能量的实验方向，激光能量输出可达毫焦耳量级。

直接泵浦中红外Dy∶PbGa_(2)S_(4)激光器研究进展

3~5μm中红外激光在光电对抗、激光医疗、有害气体探测等领域具有重要的应用。以稀土离子掺杂的晶体作为增益介质可实现中红外激光输出,其中镝掺杂硫镓铅(Dy∶PbGa_(2)S_(4),Dy∶PGS)晶体具有相对较低的声子能量和较大的电子能隙,是一种性能优良、具有潜在应用价值的中红外激光介质材料。本文综述了中红外Dy∶PGS固体激光器的研究进展,重点介绍了在不同波长泵浦下的连续或脉冲激光输出特性,并对其未来发展方向进行了探讨。

基于泵浦探针法研究VO2薄膜多波段红外激光相变特性

用泵浦探针法实验研究了红外激光辐照二氧化钒薄膜的相变特性.首先利用氧源-分子束外延法制备了薄膜厚度分别为20nm、40nm、60nm的三组VO_2单晶外延薄膜,并且以10.6μm的CO_2连续激光作为泵浦光,分别以1 064nm和3 459nm的纳秒脉冲激光作为探针光,对这三组薄膜分别进行了辐照实验.实验发现三组薄膜相变后对1 064nm探针光的透过率降低量平均值分别为5.26%、6.2%、8.92%,反射率降低量分别为3.09%、6.56%、4.93%;对3 459nm探针光透过率降低量平均值分别为28.4%、47.78%、55.13%,反射率升高量平均值分别为6.65%、17.87%、7.49%.结果表明:利用分子束外延法制备的纳米级VO_2薄膜相变前后对入射激光为镜面反射;薄膜对3 459nm探针光的相变特性比对1 064nm探针光相变特性显著;薄膜厚度的增加会降低相变前透过率,但是对相变后透过率降低更为明显;薄膜对10.6μm CO_2连续激光相变前后始终保持几乎不透.研究结果可为薄膜的应用提供参考.

脉冲氧碘激光泵浦的MgF2：Co晶体激光器的高效振荡

首次用化学氧碘激光辐射泵浦ＭｇＦ２：Ｃｏ晶体激光器。得到了４０％的微分效率，相当于６２％的量子效率，这说明ＭｇＦ２：Ｃｏ晶体可有效地作碘激光器的变频器和混频器。

微型化LD泵浦Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14mJ,重复频率10Hz,泵浦脉宽5ms时,获得了单脉冲能量480μJ,脉宽5ns,峰值功率大于20kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。

半导体泵浦Nd:YAG固体激光器输出光束质量研究与实验测量

对激光二极管侧面泵浦全固态激光器的热效应进行了分析。由热的传导方程得出Nd:YAG晶体内的温度场分布,得到Nd:YAG的热焦距与泵浦功率的变化规律。同时,设计了测量不同泵浦功率下输出光束质量的实验装置并得到实验结果,最后对实验数据进行了简单的分析,得到最佳输出光束质量时的应用参数。

紧凑高效型百瓦级2μm棒状Tm:YAG激光器

报道了一种结构紧凑、高效率、高功率的2μm棒状Tm∶YAG激光器。通过优化设计三向激光二极管(LD)侧面泵浦激光模块,提高了晶体棒内泵浦光的功率密度。激光谐振腔采用平平腔结构,包含单个激光模块,几何腔长为88 mm,整台激光器结构简单、紧凑且体积小。激光模块通过一个水冷机进行冷却,在冷却温度为12℃条件下,获得了最高功率为119 W、波长为2.02μm的激光输出,光-光转换效率为19.6%,斜率效率达32.7%。该激光器可在最大输出功率下连续稳定运转2 h,功率波动小于1%,晶体端面及光学元件表面不结霜。实验测得x和y方向的光束质量因子分别为21.01和21.68。这种紧凑、可靠、高效的百瓦级2μm激光器对于医疗和科学研究等应用具有重要意义。

采用泵浦探测技术研究VO2薄膜相变特性

为研究纳秒激光作用下的VO_2薄膜的相变特性,采用泵浦-探测技术进行实验。首先,利用直流磁控溅射法制备VO_2薄膜,经X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析表明样品质量较高。然后,测量VO_2薄膜在波长532 nm处的透过率随温度的变化情况,发现透过率随温度升高由32%上升到37%,与红外波段完全相反。在此基础上,选择1 064 nm泵浦光和532 nm探测光研究激光参数中能量密度和重频对VO_2薄膜相变特性的影响,同时结合ANSYS有限元软件对纳秒激光作用下VO_2薄膜的单脉冲温升情况进行分析。结果表明:VO_2薄膜在大于30 m J/cm2的纳秒激光能量密度作用下,单脉冲温升可达相变温度,最小相变响应时间在14 ns左右。进一步提高纳秒激光能量密度,其相变响应时间略有增加但变化不大。在100 Hz以内改变纳秒激光重频对VO_2薄膜的相变响应基本无影响。VO_2薄膜的相变恢复时间随着纳秒激光能量密度的增大而呈自然指数增加,其变化过程与基底材料和纳秒激光参数密切相关。因此,可以通过优化VO_2薄膜基底材料参数提高其激光防护效果。

LD泵浦固体激光器热透镜效应及优化设计的分析

LD泵浦固体激光器出现使激光器得到飞速发展,但是其在大功率运行时所表现出的强烈的热透镜 效应,严重影响了激光器的稳定性和输出光的模式、光束质量。介绍了几种热透镜焦距fT和光束质量M2因 子的估算公式,分析了热透镜改善的几种腔型设计。