基于光谱合束的双波长输出Nd:YAG固体激光器

报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成,两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作,有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长,从而实现合束,获得的激光源中心波长锁定在1 061.5 nm和1 064.6 nm,两谱线中心间距为3.1 nm,组合光束的输出能量为173 mJ,组合光束的光束质量因子M2为2.8×2.2;两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ,在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1,在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9;组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%,组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求,在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

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。

高能量脉冲Tm:YAG激光器研究

报道了适合于医疗应用的高能量脉冲激光二极管(LD)泵浦Tm:YAG激光器,通过理论模拟和试验研究了脉冲Tm:YAG激光器振荡运转和输出特性,结果显示:Tm:YAG激光器在脉冲泵浦状态下产生剧烈的驰豫振荡,可输出高峰值功率子脉冲,用适当重复频率泵浦时,多脉冲泵浦反转粒子的叠加效应可显著提高单脉冲输出能量,低频脉冲运转时,激光器阈值高,不利于激光器输出。实验中在重复频率120 Hz、脉宽600μs情况下,输出最大激光能量476 mJ,光光效率26.4%;在泵浦平均功率300 W时,得到68.2 W的平均功率输出,光光效率22.7%。此高能量脉冲2μm激光输出实验,为激光医疗应用提供参考。

LD泵浦Nd:YAG晶体双波长和频激光器

通过激光二极管(LD)泵浦Nd:YAG产生1064 nm、1319 nm、1338 nm基频光,利用KTP晶体第二类相位匹配获得波长分别为589/593 nm的和频激光输出。从Nd:YAG晶体能级跃迁特性出发,揭示了Nd:YAG作为工作物质可以产1319/1338 nm激光的可能性。通过非线性光学转换频率及相关理论,分析了产生双波长和频输出的原理,同时也为多波长激光器的研究提供了参考。

腔外旋转泵浦的Nd∶YAG固体激光器研究

固体激光器的热管理仍然是高功率激光系统发展的一个持续挑战。在激光系统中增益介质和泵浦光之间引入相对运动是一种高效的热管理方案。针对静止泵浦,旋转增益介质泵浦以及泵浦光旋转泵浦3种泵浦方式,借助有限元数值模拟方法分析了Nd∶YAG晶体的温度分布。泵浦光以800 r/min旋转时,在35 W泵浦功率下,使用标准的热沉冷却技术,晶体的最高温度达到约36℃,仅增加约16℃,这远低于静止泵浦时的142℃。实验设计并演示了一种腔外旋转泵浦的Nd∶YAG激光器,得到了12.2 W的1 064 nm连续输出,斜率效率为37.2%,这大于静止时的35.1%,实验结果与理论结果相符合。研究表明,腔外旋转泵浦的固体激光器拥有高效的热管理。

Nd:YAG调Q激光器下能级寿命对激光脉冲性能的影响

在对Nd:YAG调Q激光器进行分析和设计时,研究人员通常选择忽略激光下能级寿命对脉冲波形的影响。当激光脉宽远大于激光下能级寿命时,这种近似一般不会带来太大偏差;而当脉宽达到纳秒量级时,Nd:YAG晶体约30 ns的下能级寿命对脉冲波形的影响会变得非常严重。建立了Nd:YAG下能级寿命对输出脉冲波形影响的理论分析模型,并对窄脉宽的Nd:YAG调Q激光器的输出波形进行仿真研究。研究结果表明,在窄脉宽激光输出情形下,激光下能级寿命会导致调Q脉冲在主峰后出现尾峰,尾峰能量可达主峰能量的一倍以上。同时建立了Nd:YAG声光调Q激光器实验系统,在与仿真计算近似的条件下测量调Q脉冲波形,观察到与仿真结果一致的尾峰现象,实验验证了理论模型的正确性。

可调谐脉宽的全固态自锁模突发脉冲激光器

针对目前脉冲激光器产生突发脉冲功率低、装置复杂等问题,设计一种可调谐脉宽的全固态自锁模突发脉冲激光器,理论分析了腔内法布里-珀罗(F-P)结构的自锁模激光器的突发脉冲产生机理,建立了自锁模突发脉冲激光器的理论模型。实验结果表明:随着激光晶体长度的增加,突发脉冲的脉宽变宽;当激光晶体长度为5 mm、泵浦光功率为5.5 W时,获得了光束质量因子为1.42的突发脉冲,突发脉冲的重复频率为13.64 GHz,最大平均输出功率0.78 W,对应的斜效率和光光转化率分别为9.57%和8.73%。

Nd:GdTaO_(4)/Cr^(4+):YAG键合晶体调Q激光器脉冲输出特性理论研究

根据激光速率方程,对Nd: GdTaO_(4)/Cr^(4+):YAG键合晶体调Q激光器的脉冲输出特性进行了理论研究。系统分析了1.06μm波长附近可饱和吸收体Cr^(4+):YAG的初始透过率和激光谐振腔输出镜的反射率对调Q激光器的脉冲重复频率和脉冲宽度的影响。在初始透过率T0一定时,研究了不同反射率的输出腔镜与调Q激光脉冲宽度的关系,当R=0.7时,脉宽达到了0.24 ns。同时理论模拟了输出镜反射率为固定值时,激光器输出特性与初始透过率T0之间的变化关系。研究发现,随着初始透过率增大,脉冲宽度有下降趋势,在T0=0.76获得0.264 ns的脉冲宽度,但是,输出脉冲的重复频率逐渐增大。研究结果表明,可饱和吸收体初始透过率和输出镜反射率对Nd: GdTaO_(4)/Cr^(4+):YAG调Q激光器输出脉冲的影响程度不同,选择合适的T0和R可以输出理想的激光脉冲。

强脉冲光联合Q开关1064 nm Nd:YAG激光治疗黄褐斑的临床观察

目的探究强脉冲光与Q开关1064 nm Nd:YAG激光联合治疗黄褐斑的治疗效果。方法选取2022年8月至2023年8月苏州市吴中人民医院收治的120例黄褐斑患者,依据治疗方式不同分为强脉冲光组(n=38)、Q开关1064 nm Nd:YAG激光组(n=41)与联合治疗组(n=41),参考黄褐斑面积与严重指数评分评估疗效,对比治疗前后激光扫描共聚焦显微镜图像特征及皮肤屏障指标。结果联合治疗组治疗总有效率(97.56%)高于强脉冲光组(84.21%)与Q开关1064 nm Nd:YAG激光组(80.49%),差异有统计学意义(P<0.05);治疗后联合治疗组表皮颗粒层含量、棘层含量、基底层色素颗粒层含量、TEWL显著低于强脉冲光组与Q开关1064 nm Nd:YAG激光组,角质层含水量、皮脂含量高于强脉冲光组与Q开关1064 nm Nd:YAG激光组,上述结果差异均有统计学意义(P<0.05)。结论强脉冲光与Q开关1064 nm Nd:YAG激光联合治疗黄褐斑疗效显著高于单一治疗,可改善皮肤屏障功能,临床应用价值较高,值得借鉴。

1319nm Nd:YAG脉冲电光调Q激光器的研究

为了研究脉冲输出波长为1319nm的 Nd：YAG激光器,通过分析Nd： YAG激光介质的辐射跃迁能级, 采用镀制高选择性介质膜的方法抑制1064nm等其它波长的起振,最终实现1319nm激光单脉冲输出.实验中采用闪光灯抽运、水冷Nd： YAG激光器,KD＊P调Q,平平腔结构,获得1319nm激光静态输出能量340.9mJ,动态输出76.8mJ,重频1Hz,脉宽17ns,束散角2.7mrad.结果表明,通过镀制高选择性介质膜的方法可以实现1319nm激光调Q脉冲输出.

高功率高光束质量脉冲Nd:YAG激光器

以实现高功率、高光束质量的脉冲激光输出为目的,对非对称平-凹谐振腔的结构进行了理论分析。设计出了高功率、高光束质量非对称放置的平-凹谐振腔、双氙灯泵浦的脉冲Nd:YAG激光器。当占空比为9%时,实现输出激光平均功率近480 W,光束参数积优于12.7 mm.mrad,电光转化效率近4%,与理论分析吻合,可用芯径300μm的光纤传输,不稳定性优于±1%。加工实验证明有较好的质量:切割材料为不锈钢,厚度为3 mm时、切割速度为0.6 m/min和厚度为1.5 mm、切割速度为1.2 m/min时,两种情况下所得切缝宽度均为250μm,且切割上下沿光滑。

Nd:YAG调Q脉冲激光器微孔实验研究

为了输出高功率、高光束质量的脉冲激光以及制备高质量微孔，对平凸非稳腔结构进行了理论分析，给出了腔参数变化曲线．设计出了高功率、高光束质量的平凸非稳腔灯泵浦脉冲Nd：YAG调Q激光器．激光脉冲能量为500mJ，峰值功率达到5MW，光束参数积优于4．2mm·mrad．分别在0．04—0．07mm厚度金属碳钢及1mm厚度非金属陶瓷上进行了微孔打孔实验，得到了百微米微孔．

调Q脉冲紫外光Nd:YAG激光器的研究

研制了一种大能量紫外光脉冲Nd：YAG激光器。由漫反射聚光腔、VRM非稳腔、电光调Q输出高光束质量基频激光；采用Ⅱ类KTP晶体倍频与Ⅱ类LBO晶体混频，获得紫外355nm激光输出；单脉冲能量达140mJ，光束发散角1．5mrad，1064～355nm光一光转换效率达22．2％，重复频率5Hz，脉宽9．7ns，光束直径6．5mm。

Nd∶YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计

针对现有激光器多光路加工特点,采用Nd∶YAG脉冲激光器为光源,研制出激光器双光路输出分时控制系统。提出了具体的分时分光技术方案,设计出能够实现分时分光的分光装置,以及对装置的工作状态进行实时控制的分时控制电路,并确定了系统的程序流程。在不降低输出功率的前提下,实现了激光在不同时间、不同输出端口的输出,完成了分时分光。为避免因分光装置抖动而造成的光纤损坏,利用黑色相纸对光斑进行采样。结果表明:在全反镜改变位置后至激光输出,延时300 ms为最佳时间。该系统能实现激光的时分复用、动态分光,满足了多光路输出需求;而且系统的扩展能力强,能够根据实际激光加工状况,为激光加工设备的改进和升级提供思路。

Nd^(3+):YAG固体激光器电光调Q激光脉冲的时域分析

Nd3+:YAG固体激光器多元激光精密同步合成技术是实现大能量、高峰值功率脉冲激光输出的重要途径。由于单元激光器为电光调Q体制固体激光器,脉宽10ns量级,要实现时域上精密合成,其关键技术是在激光脉冲精密测时的前提下对Nd3+:YAG固体激光器电光调Q进行精密光电控制。通过对Nd3+:YAG固体激光器电光调Q激光脉冲建立机制的理论分析和仿真,得到单元激光器在不同控制参数下的输出特性。试验结果表明:脉冲激光输出波形与仿真结果相吻合,达到预期效果。在此基础上提出了激光精密同步合成的技术条件和可行性,开展了三单元的激光精密同步合成试验验证,经测试合成同步精度达到±1ns,合成效率90%以上。

激光打孔用声光调Q阶跃脉冲Nd:YAG激光器

针对高质量激光打孔的应用要求,设计了一种高峰值功率脉冲激光器。采用声光器件对脉冲Nd:YAG激光进行了腔内调制,提高了激光脉冲的峰值功率。给出了激光器的结构、脉冲调Q的时序。获得了脉宽200ns的激光脉冲列,脉冲列的重复频率为(5～50)kHz,脉冲能量为30～80mJ,脉冲峰值功率为400kW,输出激光束的光束质量为3mm·mrad,并对飞机发动机燃烧室用1.5mm厚镍基高温合金进行打孔实验,获得了再铸层薄和微裂纹少的微孔。

波长1320nm的Nd^3＋：YAG锁模脉冲激光器

在１３２０ｎｍＮｄ＾３＋；ＹＡＧ脉冲激光器的基础上进行了声光主动锁模的实验研究，给出了实验装置及实验数据。

高平均功率六棒串接脉冲Nd:YAG激光器

报道了一种腔内六棒串接的脉冲Nd:YAG激光器。采用4×4矩阵对晶体棒失调角度对谐振腔光轴的影响进行了理论分析,给出了六棒串接脉冲激光器中晶体棒失调角度的允许范围。在串接实验中,谐振腔采用对称平平腔结构,通过调整每根晶体棒的失调角度到允许范围内,实现了六棒串接脉冲Nd:YAG激光器。在输入电功率86kW,占空比17%时,获得了平均功率3 018W的脉冲激光输出,峰值功率17.75kW,最高单脉冲能量为66J,光束参数乘积为26.3mm.mrad,电光转换效率3.5%,长时间工作不稳定性小于2%。

对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器性能的改善和调整方法

本文依据锁模脉冲列的耦合效应,给出了改善对撞脉冲锁模激光器性能的措施。同时介绍用光栅取样倍频法脉宽仪调整对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器的方法。

长脉冲Nd:YAG激光器驱动电源与控制技术

改进了适合于长脉冲激光器泵浦氪灯的驱动电源和控制技术,特别是在脉冲式预燃方式、放电脉冲时间的精确控制以及大幅度减小电源发热量(近一个数量级)等方面.完成的装置具有工作稳定、可靠、效率高、智能操作、控制方便等优点,可广泛应用于YAG型激光医疗设备和工业加工设备.