二极管泵浦1064nm单频Nd∶YAG激光器输出功率稳定控制系统设计

介绍了激光二极管(LD)端面泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的工作原理和结构特点,分析了影响这种固体激光器输出功率稳定性的主要因素,设计并实验研究了一种用于稳定该激光器输出功率的控制方案。该方案在严格控制LD和Nd∶YAG晶体工作温度的条件下,当单频Nd∶YAG激光器的输出功率波动时,根据LD输出功率与其注入电流成正比这一变化规律,利用获得的功率误差信号反馈控制LD的注入电流,即可稳定单频Nd∶YAG激光器的输出功率。实验结果表明:当LD泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的输出功率约为11.5 mW时,采用所设计的控制系统,可使激光输出功率稳定性在130 min内优于1.3%。

Cr,Nd∶YAG晶体获得自调Q单纵模激光输出

用钛宝石激光器泵浦单块Cr4 +,Nd3+∶YAG晶体获得了 1.0 64μm的自调Q激光输出。激光输出的模式是稳定的单纵模 ,泵浦的阈值功率为 90mW ,脉冲宽度 (FWHM)为 12ns ,斜率效率高达 2 2 %。这种把激光增益介质和可饱和吸收体结合到一起的自调Q激光晶体的研究将有利于固体激光器的全固化。

Nd∶YAG晶体单程损耗的研究

分析了导致晶体单程损耗的原因 ,设计了测量晶体单程损耗的装置。初步分析了实验结果 ,并对测试装置提出了改进方案。

YAG激光晶纤中Nd^(3+)离子分布

用激光加热基座(LHPG)法控制了YAG单晶光纤。用电子能量色散谱(EDS)测定晶纤中Nd^(3+)离子浓度分布得知:离子沿径向分布不均匀,而沿纵向分布基本均匀;光纤的直径愈细,径向浓度分布更不均匀。对实验结果作了理论解释,估算了多次控制的光纤中Nd^(3+)离子的浓度。

Nd∶YAG激光晶体单程损耗的研究

本文对导致Nd∶YAG激光晶体单程损耗的原因进行了分析 ,并建立了一套精确测量Nd∶YAG激光晶体单程损耗系数的测试系统。选用了与以往测量损耗系数方法不同的测试思路。通过该系统可直接测量激光工作波长单次通过Nd∶YAG晶体时所引起的光损耗。文中对测试物理过程及数学模型的建立进行了阐述 ,并分析了端面反射率对测试结果的影响 ;研究了各种生长缺陷对激光工作波长所造成的损耗 ;讨论了测试不同通光面晶体损耗的方法 ;并实现了计算机全过程的自动数据采集及处理。

LED白光源用Pr^(3+),Ce^(3+):YAG光纤制备与特性

采用激光加热基座法制备LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料,对所制备材料的荧光光学特性进行了实验分析结果表明,在Pr3+和Ce3+共掺发光过程中,Pr3+离子的发光可以通过Ce3+敏化作用使得其610nm谱线荧光强度得到有效增强;利用所制备Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料与蓝色LED合成产生高效LED光纤白光源,光源的色坐标为(x=0.322,y=0.335),显色指数84.3,表明光源品质良好,有望用于未来高效大功率光纤白光源.

微下拉晶体光纤生长设备研制及YAG单晶生长

介绍了一种新型单晶生长技术(微下拉:micro-pulling-down),并概述了该方法在Nd∶YAG单晶光纤生长方面的应用及发展。率先在国内开展了微下拉单晶生长炉的研制工作,填补了该领域的空白。同时,生长了直径3mm,长度100 mm、300 mm的Nd∶YAG单晶,晶体整体透明、内部无散射点,表现出了良好的单晶性,有望作为激光工作物质使用。

（Ho，Cr）∶YAG单晶光纤生长与光谱特性分析

本文工作中用ＬＨＰＧ生长Ｈｏ∶ＹＡＧ，（Ｈｏ，Ｃｒ）∶ＹＡＧ，Ｃｒ∶ＹＡＧ等单晶光纤（ＳＣＦ）。在室温下测试了这些单晶光纤的吸收谱、荧光谱、荧光寿命等光谱参数。通过荧光寿命分析了Ｃｒ→Ｈｏ和Ｈｏ→Ｃｒ之间的能量转移过程及能量转换效率η，并通过荧光衰减曲线的计算机拟合，计算了Ｈｏ→Ｃｒ之间的微观相互作用参数Ｃ＿（ＤＡ）。

环形腔单频激光振荡及功率放大系统研究

设计研制了波长为1064 nm的半导体激光器泵浦单频Nd∶YAG激光振荡及功率放大系统。仿真分析了激光晶体的端面温度分布,采用低掺杂浓度激光晶体和端面键合方式有效改善了晶体棒的端面热效应。激光振荡级采用环形腔内插入法拉第旋光器、偏振片、半波片和声光Q开关的方式,在重复频率25 Hz下获得了能量2.18 mJ、脉冲宽度63.2 ns的单向单频脉冲激光输出。经过一级放大后,最终获得了能量15.85 mJ、脉冲宽度62.7 ns的单频脉冲激光输出。

1.7μm LD共振泵浦Tm∶YAG单晶光纤激光器

单晶光纤(SCF)具有长径比高、比表面积大、散热好等优势,近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法,模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7μm激光二极管(LD)作为泵浦源进行共振泵浦,将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合,实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转,在~2.02μm处获得了7.85 W的功率输出,对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。

Nd:YAG环形腔单频激光器

采用光纤耦合输出激光二极管单端端面抽运Nd∶YAG晶体,考虑到晶体的热透镜效应,优化设计了四镜折叠环形腔,使抽运光斑的大小和振荡光斑的大小符合模式匹配的要求;在腔内插入偏振片、法拉第旋光器和半波片从而实现激光的单向运转以抑制空间烧孔效应;同时利用偏振片补偿了一定的像散;并在腔内加入标准具,压缩单频激光的线宽,最终实现连续单频1064 nm激光输出。在7 W抽运功率时,输出了2 W的单频激光,斜率效率为37%,单频激光的线宽为50 MHz,M2因子约为1.2。

单晶光纤生长中的直径波动

本文研究了LHPG法生长晶体光纤中拉速、速比及熔区长度对长出的晶纤直径波动的影响。从理论上解释了所得到的实验结果。

单晶光纤生长特性

本文研究了影响激光加热小平面基座法生长的单晶光纤品质的因素。实验得出:在一定的拉速与送速的速度比下,生长无明显的显微映陷单晶光纤的熔区长度 L_P=k(D+d),(D、d 分别为源棒和光纤直径),对于 Nd:YAG 和 Al_2O_3,k 分别为0.70±0.04和0.65±0.03。在源棒直径 D 与送速 V_S不变的条件下,拉速 V_(?)越大,所需的加热功率越小,理论分析与实验结果相一致。研究了影响生长的光纤直径波动的因素,解释了直径波动百分比随着速度比增大而增大的实验事实。

激光二极管侧面抽运高功率1338nm Nd∶YAG激光器

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运的高功率连续1338 nm Nd∶YAG激光器.通过分析Nd∶YAG的跃迁谱线和相应的受激发射截面的特点,根据多跃迁谱线激光材料波长选择的耦合率条件,合理设计激光棒和腔镜的耦合率参数.激光谱线测量表明,成功抑制了1064 nm和1319 nm波长激光的振荡.以高功率808 nm激光二极管侧面抽运模块为抽运源,采用平-平腔结构,研究了耦合输出率分别为5.3%,7.4%和11%的输出镜的输出情况,比较分析了不同腔长对激光输出的影响.在抽运功率为555 W时,采用5.3%的耦合输出镜和20 cm腔长,获得大于100 W的1338 nm单一波长激光输出,光-光转换效率大于18%,斜率效率为35%,输出光束的M2因子为36.

基于激光火工系统的烟火泵浦激光技术

为研究烟火泵浦激光输出性能,对烟火泵浦激光器中泵浦源与激光晶体棒进行匹配实验研究和烟火泵浦激光器出光实验研究,以及烟火泵浦激光器光纤耦合输出实验研究。实验结果表明:烟火泵浦激光器选用锆氧闪光灯作为泵浦源,与工作物质为Nd∶YAG激光工作物质是相匹配的,烟火泵浦激光器输出能量≥4.82J,满足烟火泵浦激光火工系统的能量输出需要;烟火泵浦激光器光纤耦合输出能量≥2.87J,光纤耦合装置耦合效率达到50%以上,为烟火泵浦激光器用于战斗机舱盖抛放、飞行员座椅弹射逃生等火工系统研究提供了重要的技术支持。

YAP和YAG单晶晶纤中Nd^(3+)离子分布

用 X 射线电子能量色散谱(EDS)对 YAP 和 YAG 单晶晶纤中 Nd 离子分布作了测量。Nd离子沿晶纤的纵向分布基本均匀,但沿晶纤的径向分布是不均匀的、中心高而边缘低。用区熔生长理论对实验结果进行了讨论。

915 nm单频Nd:YAG晶体衍生光纤激光器

报道了一种基于Nd:YAG晶体衍生光纤(NYDF)的915 nm单频光纤激光器。使用掺杂原子数分数为2.5%的Nd:YAG晶体作为纤芯材料,高纯度石英管作为包层材料,利用熔芯法制备Nd:YAG晶体衍生光纤,其传输损耗为8 dB/m,在915 nm处其增益系数为1.16 dB/cm。基于Nd:YAG晶体衍生光纤,实现了一个稳定的915 nm单频光纤激光器,信噪比大于50 dB。实验结果表明Nd:YAG晶体衍生光纤有潜力应用于890~920 nm单频激光器。

激光加热基座技术生长超细单晶光纤研究

单晶光纤(SCF)是具有纤维结构的“准一维”功能晶体材料,在高能激光、高温传感、辐射探测、信息通信等国防民生领域展现出了巨大的应用前景。本文采用激光加热基座技术成功制备出直径60~100μm、长径比>6000∶1的超细Al_(2)O_(3)、YAG单晶光纤,单晶光纤平均直径起伏<4%,展现出良好的柔韧性与波导特性,为单晶光纤器件的小型化与集成化创造了条件。

LD泵浦的Nd：MgO：LiNbO_3单晶光纤腔外倍频激光器

通过镁离子内扩散方法．实现了沿α轴生长的Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３单晶光纤具有阶跃折射率分布的芯－包层波导结构。并研制成ＬＤ泵浦的该包层单晶光纤室温腔外倍频激光器，在１９ｍＷ的１．０６４μｍ入射光功率下，得到１０μＷ的０．５３２μｍ的连续绿光输出。

基于Yb∶YAG晶体衍生光纤的976nm单频激光器

采用熔融芯法制备出高增益的Yb∶YAG晶体衍生光纤,纤芯内Yb_(2)O_(3)的掺杂浓度(质量分数)达到5.25%。光纤在976 nm处的增益系数为12.6 dB/cm,在1550 nm处的传输损耗为1.29 dB/m。采用DBR线性腔结构,将8 mm长的Yb∶YAG晶体衍生光纤作为增益光纤,实现了17.8 mW的976 nm单频激光输出,对应的斜效率为12.1%,激光的信噪比大于45 dB,线宽小于41 kHz。