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。

Nd∶YAG晶体1.064μm受激发射截面随温度变化特性研究

测量了Nd∶YAG晶体从 - 70℃到 +80℃不同温度下的荧光发射光谱和荧光寿命 ,计算了该晶体在不同温度下 1.0 6 4μm受激发射截面 。

Nd:YAG激光晶体开裂与缺陷研究

采用提拉法沿〈111〉方向生长Nd:YAG激光晶体时,经常会发生开裂现象。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和光吸收及化学腐蚀等仪器和手段,对开裂Nd:YAG晶体的缺陷特征进行研究。开裂Nd:YAG晶体中有很多不规则包裹物,包裹物内元素含量偏离正常成份;位错密度较高并有塞积现象,位错腐蚀坑中有微裂纹产生;分析表明Nd:YAG晶体开裂是由晶体生长后期的降温不均及生长速率的改变加剧了组分过冷带来的不良后果,产生包裹体造成局部应力集中所致。

脉冲LD端面泵浦Nd:YAG晶体温场研究

为解决脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体产生瞬态热效应的问题,对激光晶体内的温场分布进行了解析分析与定量计算。通过对脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点分析,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型,考虑到Nd:YAG晶体导热系数与其温度的函数关系,引入弦截法求解含时热传导方程,得出了变热传导系数方形Nd:YAG晶体时变温度场的一般解析表达式。定量分析了变热传导系数方形Nd:YAG晶体在不同超高斯阶次和光斑半径下内部温度场时变情况。计算结果表明:使用平均输出功率为60 W的脉冲激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG晶体,若入射的3阶超高斯光束泵浦光光斑半径为400μm,则晶体尺寸为4 mm×4 mm×8 mm的Nd:YAG晶体在达到准热平衡状态时的最高和最低温升分别为364 K和337 K。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并对解决激光晶体热效应问题提供了理论依据。

关于Nd∶YAG晶体R_2→Y_3跃迁有效受激发射截面的讨论

文中对W.Koechner先生所著的《Solid-StateLaserEngineering》一书中关于Nd∶YAG晶体R2→Y3跃迁有效受激发射截面的描述进行讨论。

端面研磨Nd:YAG晶体棒热透镜焦距测量

主要分析和测量端面研磨凹面的Nd:YAG激光晶体棒的热透镜焦距。实验通过He-Ne光测试法,分别测量了不同功率下的端面研磨和未研磨晶体棒的热透镜焦距,并通过作图比较二者的热透镜焦距随泵浦功率变化情况,得出随着泵浦功率的增大,热透镜焦距逐渐减小的结论。文中对未研磨晶体棒热透镜焦距进行了理论和实验值的比较,曲线情况基本相符,故根据理论计算出补偿热透镜效应所需要的晶体棒的研磨半径。由于通过理论计算得出的研磨半径在实验过程中出现了出光阈值高,输出功率降低等一些现象,不利于生产的需要,故在实际经验的指导下,增大了晶体棒的研磨半径。结论指出端面研磨晶体棒的方法在一定条件下能对激光晶体棒的热透镜效应进行补偿,对大功率固体激光器的研发有一定积极作用。

激光二极管端泵平板Nd:YAG、Nd:YVO_4和Nd:GdVO_4晶体热效应比较

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:YAG、Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体在激光二极管阵列端泵抽运时的导热微分方程。通过方程求解,得到三种晶体内部温度场和热形变分布的解析式。温度场和热形变场的数值模拟表明:当泵浦光功率Po=30 W、泵浦区域为0.5 mm×0.5 mm时,三种激光晶体的一维温度场、二维温度场分布和热形变量有较大差异。通过对比三种激光晶体的温度分布、相对温升和热形变量,得到了Nd:GdVO4晶体作为中小功率激光晶体是优于Nd:YVO4和Nd:YAG两种晶体的,而Nd:YVO4又优于Nd:YAG晶体。温度场和热形变量数值模拟的结果也可为激光器谐振腔的设计及热效应的消除提供理论依据。

Nd:YAG晶体板条低透射波前误差加工技术

针对高平均功率固体激光器对Nd:YAG晶体板条的技术需求,进行了Nd:YAG晶体板条低透射波前误差加工技术研究。详细分析了光学加工过程中引起板条端面透射波前畸变的误差来源,并提出工艺技术解决方案。实验结果表明,在板条抛光阶段通过采用合成盘硬抛光工艺以及新的工件装夹技术,能够解决传统板条加工工艺在面形及楔角精度方面可控性差的问题,更容易实现Nd:YAG晶体板条的低透射波前误差加工。对于150mm×30mm×2.5mm规格的Nd:YAG晶体板条元件,端面透射波前畸变PV值达到0.74λ。

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。

LD侧面泵浦变热传导系数Nd:YAG晶体温场特性研究

为了解决LD侧面泵浦Nd:YAG晶体的热效应问题,建立了前后侧面、左右端面绝热、上下侧面恒温的Nd:YAG晶体热模型。考虑到Nd:YAG晶体热传导系数是随温度变化的函数,利用解析方法与Newton切线法相结合的方法对热传导方程进行求解,得到了LD侧面泵浦Nd:YAG晶体变热传导系数情况下温度场的一般表达式。定量计算了泵浦光功率、光斑半径对温度场分布的影响。研究结果表明:在将Nd:YAG晶体的热传导系数视为定值14W·m-1·K-1时,使用50W LD侧面中心入射Nd:YAG晶体时(掺Nd3+质量分数1.0%),晶体泵浦面的最大温升为164.689℃;而将热传导系数视为随温度变化的函数时,晶体泵浦面的最大温升为268.931℃。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并为合理设计谐振腔提供了理论依据。

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。

Nd:YAG晶体发光的浓度和温度特性

在 8K低温下测量了温梯法生长的不同浓度Nd :YAG晶体的高分辨吸收谱 ,Nd掺杂的摩尔分数分别为0 .0 1,0 .0 2和 0 .0 3,YAG在不同浓度下都存在明显的卫星线结构 .对不同浓度Nd :YAG晶体荧光光谱的研究发现 ,摩尔分数为 0 .0 2的Nd :YAG晶体具有最强的荧光强度 .从 6K到 30 0K的不同温度下对不同浓度Nd :YAG晶体的4F3 / 2 能级的荧光衰减进行了测量 .实验发现 ,不同浓度Nd :YAG的衰减曲线都表现出明显的非指数形式 .高浓度Nd :YAG晶体的荧光寿命呈现出明显的温度依赖特性 ,这主要归因于Nd3 + 离子间相互作用和能量转移速率随Nd浓度的增加而增大 .

Nd_2O_3纯度对Nd:YAG晶体质量之影响

本文叙逮了Nd∶YAG晶体激活物质Nd_2O_3粉料的杂质分析及晶体的吸收光谱测定。实验表明,Nd_2O_3纯度对Nd∶YAG晶体质量有影响,应引起注意。

Cz法生长Nd:YAG晶体的数值模拟

给出了Ｃｚ法Ｎｄ：ＹＡＧ晶体生长系统的温度场、浓度场及速度场的模型，结合相应的边界条件，用有限差分法求解了该模型。并用 ＤｅｌＰｈｉ语言编写数值模拟程序，得出了对该系统中的温度场、速度场、浓度场的详细准确的描述。

Nd:YAG激光改善伴2型糖尿病牙周炎患者牙周微生态失衡的临床应用研究

目的探讨钇铝石榴石晶体(neodymium⁃doped yttrium aluminium garnet,Nd:YAG)激光联合龈下刮治和根面平整(scaling and root planing,SRP)对伴2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)牙周炎患者的临床疗效和龈下菌群动态变化的影响。方法选取2021年8月至2022年1月在南京医科大学附属口腔医院牙周病科就诊的伴T2DM牙周炎患者16例,随机分为Nd:YAG组和SRP组。Nd:YAG组患者接受SRP和Nd:YAG激光治疗;SRP组仅接受SRP治疗。使用探诊深度(probing depth,PD)、临床附着丧失(clinical attachment loss,CAL)、探诊出血(bleeding on probing,BOP)阳性率、空腹静脉血糖(fasting plasma glucose,FPG)、糖化血红蛋白(glycated hemoglobin,HbA1c)和身体质量指数(body mass index,BMI)等检测指标对患者治疗前后牙周炎症状况及血糖控制情况进行评估,在两组患者治疗结束后即刻记录患者术后疼痛程度。分别在基线及治疗后3个月采集龈下菌斑样本(PD≥5 mm位点),采用16S rRNA全长基因测序进行分析。结果与基线相比,治疗后3个月Nd:YAG组和SRP组PD较基线时均明显降低(P<0.05),且Nd:YAG组明显低于SRP组(P<0.05);CAL治疗前后差异无统计学意义(P>0.05);两组患者BOP均较基线有明显改善(P<0.05),但组间差异不明显(P>0.05);FPG、HbA1c水平以及BMI与基线相比无明显差异(P>0.05)。Nd:YAG组患者治疗结束后即刻VAS评分显著低于SRP组(P<0.05)。菌群分析显示,治疗3个月后Nd:YAG组纤毛菌科及纤毛菌属较基线时丰度显著性升高(P<0.05),SRP组拟杆菌门和拟杆菌纲为显著优势菌。结论Nd:YAG激光联合SRP可改善伴T2DM的牙周炎患者临床牙周参数,减轻疼痛,但在糖代谢水平上没有明显优势;在短期内观察到激光治疗后龈下菌斑主要菌群的组成发生了变化,口腔健康相关菌群显著上升。

LD端面泵浦Nd:YAG晶体内部纵向增益分布模拟

本文通过使用Matlab软件建立数学模型,模拟了二极管端面泵浦Nd:YAG晶体内的泵浦光增益分布情况。通过分析泵浦光聚焦焦点在晶体位置发生变化时的晶体内增益分布情况,发现随着聚焦位置深入晶体内部,泵浦光能量在晶体内的分布均匀程度先逐渐提高,随后降低,当聚焦位置为1mm时泵浦光能量在晶体内分布的均匀性最佳。通过模拟分析,可以进一步解影响泵浦光在晶体增益分布均匀性的因素,为激光器泵浦系统设计提供理论指导。

LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场的分布情况研究

文章通过创新泵浦光路径求解计算方法,分析LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场的分布情况,判断其均匀性,该分析致力于为LD面阵侧面泵浦Nd:YAG激光器的研究提供坚实的理论基础。

双掺Nd：Ce：YAG晶体激光输出特性

为提高固体激光器的能量利用率,增大输出能量,将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd3+和Ce3+的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响,结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的利用率及激光器的输出能量,且可降低阈值泵浦能量。并分别检测了Nd:Ce:YAG激光晶体与Nd:YAG晶体的输出激光能量和阈值泵浦能量,实验结果表明:在输入电压为750 V时,Nd:Ce:YAG晶体与Nd:YAG晶体的输出能量分别为651.5 mJ和390.4 mJ,能量利用率分别为2.31%和1.38%,激光振荡需要的泵浦能量阈值分别为10.56 mJ和15.21 mJ,且普通Nd:YAG晶体的斜效率为0.36%,而双掺Nd:Ce:YAG晶体的为0.49%。

空气导热作用下Nd:YAG晶体温场特性

为了实现激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体温度场的精确计算,在晶体端面导热边界条件下建立热模型。首先根据热传导方程,以解析分析理论为基础,应用常数变易法和特征函数法,在考虑晶体端面存在热交换情况下,计算得到808 nm激光泵浦Nd:YAG圆棒晶体的温度场分布,分析了泵浦激光功率、光束半径及超高阶次等因素对晶体温度场分布的影响。分析结果表明:当功率为60 W、光斑半径为0.4 mm的泵浦光作用于半径为1.5 mm,长度为5 mm的Nd:YAG圆棒晶体时,该晶体内部最高温升出现在泵浦端面中心处,最高温升为426.3 K,得到晶体的热透镜焦距为272.98 mm。由于在计算中考虑了空气的导热作用对晶体温度场分布的影响,更符合实际情况,因此结果能更真实反映晶体内部温度场的分布情况。本文研究为精确分析相关激光晶体的温度场分布提供了指导,并为激光器性能的优化提供了理论依据。

Nd:YAG晶体表面性能等离子体改性研究

采用自行研制的常温等离子设备,开展等离子体射流对Nd:YAG晶体表面润湿性和表面力学性能的改性试验研究。结果表明:等离子体对Nd:YAG晶体表面具有明显的改性作用,等离子体改性后3种粗糙度特征的Nd:YAG表面润湿性均获得改善,其中光滑表面由疏水转变为超亲水,且在30 h内保持良好的亲水状态,改性后Nd:YAG晶体表面含氧官能团的增加是润湿性改善的主要原因;Nd:YAG晶体改性后0~11 h、11~22 h、22~35 h,显微硬度分别呈现出保持、下降与回复、稳定的特点,其中11~22 h内具有最低的表面显微硬度,在15.0、30.0、70.0 mN载荷作用下,其平均显微硬度分别下降了56.2%、45.0%、31.6%;改性后11 h,表面塑性的迅速提高导致部分压痕形貌出现“阶梯”和“阴影”特征。