KTA和KTP晶体参量激光特性研究

讨论了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦声光调QNd∶YAG内腔式光学参量振荡器(OPO)的阈值特性;在相同的实验条件下,对比分析了KTA和KTP晶体参量激光输出特性。当声光重复频率为4kHz,输出镜透过率为30%,泵浦电流为14.5A时,波长为1.57μm,KTA晶体参量激光平均输出功率最大为613.4mW,脉冲宽度约2.5ns,峰值功率超过61kW。

环形腔2.05μm单谐振KTP晶体光参量振荡器研究

针对大气CO_2浓度探测差分吸收激光雷达的应用需求,采用稳定环形腔和模式匹配设计,搭建了一套单纵模1 064nm激光泵浦的单谐振KTP晶体光参量振荡器,获得高斜率转换效率、基横模的2.05μm波长纳秒激光脉冲输出.在8字形环形行波稳定腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体以走离补偿方式放置,在20Hz重复频率下,当泵浦单脉冲能量达到11mJ时,获得了单脉冲能量为2.4mJ的2.05μm信号光输出,脉宽约24ns,斜率效率达到53%.2.05μm信号光光束质量因子在x、y方向分别为1.3和1.2.

纳秒近红外KTP光学参量振荡器的理论设计

对纳秒近红外KTP光学参量振荡器（KTP-OPO）进行了全面系统的理论设计。讨论了KTP-OPO的相位匹配，计算了KTP的走离角、允许角和有效非线性系数，数值模拟了角度调谐曲线和增益曲线，从而确定了调谐范围为1．35～2．0μm，晶体切割角为59．6°。同时，分析了晶体长度、走离角以及输出镜耦合率对OPO阈值的影响，总结了降低参量阈值的几种方法。

非临界相位匹配的人眼安全KTP光参量振荡器

报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出。KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.57μm激光。KTP晶体的尺寸为10 mm×10 mm×20 mm,OPO谐振腔采用信号光单谐振的外腔结构,当二极管泵浦的Nd∶YAG激光器输出的1.064μm激光单脉冲能量为350 mJ,重复频率为10 Hz时,获得了单脉冲能量117 mJ的1.57μm激光输出,转换效率约为33.4%。

514.5nm泵浦KTP晶体的连续光学参量振荡器的研究

对Ar+激光器产生的514.5nm的连续光泵浦KTP晶体的光学参量振荡器(CW-KTP-OPO)做了理论上的分析,分别讨论了KTP晶体在Ⅱ类相位匹配时x-z平面和x-y平面内的匹配情况,数值模拟了其角度调谐曲线,并且计算了两种匹配方式下的有效非线性系数及其阈值功率,证实了其实验的可行性,并最终确定了晶体的切割角为θ=-90°、φ=50.6°,可以有效输出1.029μm左右的的参量光。

基于内腔的KTP光参量振荡器的腔型结构研究

实验通过设计合适的光参量振荡器(OPO)腔型结构,实现了内腔OPO的脉冲输出。采用电光调Q方式、闪光灯泵浦Nd∶YAG晶体实现高光束质量的1.064μm基频光对Π类非临界相位匹配KTP晶体进行激发,产生1.57μm人眼安全波段激光。对OPO的输出波形、输出能量进行测量。在不同腔镜曲率半径下分别对OPO输出能量进行测量,绘制成泵浦电压与输出能量之间的关系,在反射镜曲率半径8 m时得到最大光-光转换效率为14.2%。这与软件模拟的实验结果一致。

内腔式KTP光学参量振荡器的实验研究

在脉冲氙灯抽运的Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,插入非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式KTP光学参量振荡器,获得脉宽3 ns、单脉冲能量10 mJ、中心波长1.568μm的人眼安全激光输出。当光学参量振荡器的腔长分别为3 cm,6 cm和8 cm时,得到的信号光脉冲的时间宽度分别为6 ns,4 ns和3 ns。当氙灯电注入能量为26 J时,输出的信号光出现双脉冲。实验上比较了Nd∶YAG激光器不同的谐振腔结构和参量对信号光脉冲的影响,并从理论上加以解释。

Nd^(3+):YAG固体激光器泵浦的KTP-OPO实验研究

利用电光调Q脉冲Nd3+∶YAG固体激光器的532nm绿光作为抽运光源,以Ⅱ类相位匹配(θ=90°,φ=0°)、尺寸7mm×7mm×20mm的KTP晶体为参振晶体,构建了光参量振荡器实验系统.系统将入射抽运光振荡产生1 215nm的参量光及946nm的信号光,结果显示:最高耦合输出为12.14mJ,抽运光能量与参量光能量的最高转换效率为10.82%.

KTP OPO产生2.7μm波段高峰值功率激光实验研究

通过1 064 nm激光泵浦KTP晶体光参量振荡(OPO)技术获得了高峰值功率2.7μm波段激光输出,对实验结果开展了详细的分析。泵浦源为电光调Q Nd:YAG激光器,光参量振荡器谐振腔采用单谐振结构,将两块相同的KTP晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTP晶体按?=0°,θ=62°切割以获得波长2.7μm波段激光输出,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以利用较大的非线性系数。在泵浦能量为89 m J,脉宽10 ns的条件下,获得脉冲能量7.5 m J,波长2.67μm,脉宽8.5 ns的激光输出。

Ar^3＋激光器泵浦的连续波KTP光学参量振荡器的研究

对Ar3+激光器泵浦的连续波KTP光参量振荡器进行了理论设计。通过对KTP-OPO相位匹配、有效非线性系数以及振荡阈值的数值计算,从而确定了晶体的切割角为θ=90°,φ=40°。同时决定采用双振荡的运转方式。本文对连续波KTP光参量振荡器的初步设计和优化有一定的参考价值。

Ar^+激光器泵浦的连续波KTP光学参量振荡器研究

对Ar+激光器泵浦的连续波KTP光参量振荡器(cwKTP-OPO)进行了理论研究。讨论了KTP-OPO的相位匹配,计算了KTP的有效非线性系数、走离角及允许角,数值模拟了KTP-OPO的转换效率和振荡阈值。同时,分析了相位失配、晶体长度以及输出镜耦合率对转换效率和阈值的影响。本文对连续波KTP光参量振荡器的初步设计和优化有一定的参考价值。

外腔式KTP光学参量振荡器的实验研究

利用脉冲氙灯抽运的Nd:YAG被动调Q激光器输出的1.06μm激光脉冲泵浦KTP光学参量振荡器,获得脉宽3 ns、单脉冲能量30mJ、中心波长1568nm的信号光输出。信号光脉冲宽度(3ns)比抽运光脉冲宽度(12ns)小得多。实验表明,随着OPO腔长的增加单脉冲输出能量减小,随着抽运光能量的增加单脉冲输出能量增大,对此给予了合理的理论解释。

高功率KTP晶体光参量振荡器热效应

采用有限元分析方法对KTP晶体内部3维温度分布情况进行了精确计算。根据参量过程满足的能量守恒条件和动量守恒条件,利用KTP晶体的热光色散方程计算了参量过程中温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。结果表明:晶体内温度分布不均匀;在沿着通光方向上晶体截面温度分布不同;加强晶体表面冷却效果,可有效降低温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。

Zig-Zag板条泵浦的2.12μm激光器

为了实现窄脉宽、高峰值功率2.12μm激光的稳定输出,设计了基于侧面泵浦Zig-Zag板条产生1.06μm基频光,进而泵浦KTP晶体通过II类相位匹配产生2.12μm激光的光参量振荡实验。对外腔及内腔进行了实验研究,分别获得了1.53%和2.86%的电光转换效率。在20Hz频率下内腔2.12μm输出能量达到70mJ以上,脉宽7ns～9ns。其中内腔实验中能量输出稳定度接近8%。

腔内OPO2μm脉冲激光器

设计了基于KTP晶体的内腔式光参量振荡(OPO)2μm脉冲激光器。理论计算了KTP-OPO波长调谐特性及相位匹配参数,采用电光调QNd:YAG1.064μm激光泵浦的KTP晶体,在XZ主平面内,实现了Ⅱ类相位匹配,选用Φ4mm光阑限制光束,分别对单块KTP和为补偿走离效应采用两块向对放置的KTP晶体进行了实验,获得了最高25mJ的脉冲2.12μm激光输出,电光转化效率1.14‰。

基于光参量振荡器的重频人眼安全激光器技术研究

对KTP-OPO的相位匹配进行了理论分析和计算,并绘制了角度调谐曲线。基于光参量振荡器,选用KTP非线性晶体,在1.57μm人眼安全激光波段进行了实验研究。将脉冲氙灯侧面泵浦Nd∶YAG 1.064μm激光应用于腔内KTP-OPO设计中,在工作频率5 Hz时,输出激光能量32 mJ,脉冲宽度7.22 ns,光-光转换效率为41%。这一结果使重频远距离人眼安全激光测距成为可能。

Ar^＋激光器泵浦的连续光学参量振荡器的理论设计

对Ar+激光器产生的514.5nm的连续光泵浦KTP晶体的光学参量振荡器(CW-KTP-OPO)做了理论分析,讨论了KTP晶体采用II类临界相位匹配(CPM)时的角度调谐曲线、有效非线性系数以及走离角,并针对所设计的条件计算了KTP晶体的泵浦阈值。合理设计腔内各个器件的参数,最终确定晶体切割角度为θ=67°,φ=0,°此时可以产生中心波长为1.55μm的信号光。

百毫焦腔内KTP光参量振荡2μm脉冲激光器

报道了一台高单脉冲能量的光参量振荡(OPO)2μm固体激光器。采用电光调Q,Nd∶YAG激光器输出的1064 nm激光,抽运腔内两块光轴方向相向放置的KTP晶体,通过双谐振光参量振荡(DROPO)技术获得2μm激光输出。OPO谐振腔由2μm反射镜、两块走离补偿的KTP晶体和2μm输出镜组成。KTP晶体尺寸为8 mm×8 mm×15 mm,切割角θ=53°,φ=0°。OPO采用Ⅱ类相位匹配(o→o+e)。当激光二极管单脉冲能量为1.02 J,电光Q开关频率为30 Hz时,获得了单脉冲能量107 mJ的简并波长2.1μm激光输出,808 nm激光二极管到2.1μm光光转换效率为10.5%,光束质量因子分别为M2x=2.38,M2y=1.56。

可调谐钛宝石激光抽运的KTP单谐振光学参量振荡器的研究

介绍了 70 0nm～ 980nm的脉冲可调谐钛宝石激光抽运的KTP单谐振光学参量振荡器。通过改变抽运光波长作为光学参量振荡器输出参量光的调谐方式 ,确定了KTP晶体最佳切割角度 (θ=6 2 .5°,φ =0°) ,实验上获得了 12 5 1nm～ 2 5 32nm的连续参量光输出 ,最大输出能量约为 2 7 2mJ,最大转换效率为 35 7% (1311nm处 )。

信号光脉冲比抽运光窄12倍的内腔式KTP光参量振荡器

在闪光灯抽运的非稳腔Nd：YAG被动调Q激光器腔内，放置非临界相位匹配KTP晶体，构成内腔式单谐振KTP光参量振荡器（OPO）。研究了输出信号光的波长调谐性能，获得1．57～1．60μm可调谐激光脉冲。实验结果表明，1．57μm信号光的输出能量随着光参量振荡器腔长的增加而减少，脉冲宽度随着腔长的增加而有所变化；抽运能量较大时，转换效率随着抽运能量的增加趋于饱和然后逐渐下降；对此给予了合理的理论解释。当光参量振荡器的腔长为5cm，1．06μm抽运光脉冲宽度为30ns时，输出的1．57μm信号光的脉冲宽度为2．5ns，能量为21．3mJ。1．57μm信号光的脉冲宽度仅为1．06μm抽运光脉冲的1／12，总的电光能量转换效率为0．128％。