LD泵浦的室温运转内腔倍频473nm全固态蓝激光器

从理论上分析了准三能级系统固体激光器室温运转的条件以及实现方法 ,同时给出了实现 4 73 nm蓝光发射的方案。报道了用波长 80 8.5nm,功率为 2 W的半导体激光器泵浦 Nd:YAG,采用内腔倍频的方法 ,在室温下获得 94 6nm波长准三能级连续红外激光输出 1 2 0 m W,以及用 BBO晶体倍频获得4 73 nm波长 1 0 m

二极管泵浦准三能级固体激光器的新进展

对比了掺Nd3+、Yb3+、Ho3+、Tm3+等稀土离子的准三能级固体激光的特性,分析了它们在圆棒、板条、薄片、光纤等构型的固体激光器中的工作性能。着重总结了高平均功率掺Yb3+固体激光器的最新进展,最后简要介绍了本研究小组在高功率Yb:YAG/YAG复合板条激光器和光纤激光器两方面的最新研究结果。

LD泵浦的Yb∶YAG激光器最新进展

简要介绍了Yb∶YAG晶体的激光特性 ,重点介绍了LD泵浦的Yb∶YAG激光器在几个国际著名的研究机构的最新进展 。

LD端面泵浦腔内倍频Yb：YAG绿光激光器

报道了一种激光二极管(LD)端面泵浦10at%掺杂Yb:YAG激光晶体(4×4×1mm)和Ⅰ类临界相位匹配LBO的腔内倍频全固态绿光激光器.为了克服"绿光问题",采用了两个激光二极管偏振耦合系统.在双路泵浦功率为1.2W时,获得最高功率为40mW525nm的连续基模激光输出.在腔内插入Cr4+:YAG饱和吸收体被动调Q,在泵浦功率为1.2W时,可以获得平均功率为5.2mW,脉冲重复频率为2.44kHz,脉冲宽度为51.5ns,峰值功率为41.7W的515nm脉冲激光输出.输出波长发生变化,而且515nm脉冲激光输出的阈值仅为728mW.

Yb^(3+):YAG片状激光器的温度效应及金刚石窗口冷却设计(英文)

基于准三能级速率方程分析了Yb3+:YAG片状激光器的温度效应,结果表明随着激光介质的温度由300 K升高到400 K,激光器的储能提取效率由43%下降到26%。提出了利用热传导性能及优异的金刚石窗口对激光片的两端面进行冷却设计。模拟结果表明对掺杂11.6%厚度为1.2 mm的激光片在泵浦功率密度为15 kW/cm2,重复频率为10 Hz的条件下,要将最高温度控制在可接受的范围内(比如320 K),周围冷却水的对流换热系数不应小于2 kW/(m2.K)。模拟结果还表明,在相同的热功率密度和冷却条件下,减小激光片的厚度同时增加抽运光的传输次数可以明显的降低激光片的温度。

基于Nd:YAG/LBO倍频蓝光的全固态激光综合实验系统

基于Nd:YAG/LBO内腔倍频开发了一套多功能全固态激光综合实验系统。创新性地引入准三能级Nd:YAG激光器、非线性光学倍频技术及独立温控技术,扩展了全固态激光器实验教学的内容,能够全面锻炼学生在全固态激光及非线性光学领域的实践能力,尤其是对激光二极管(LD)泵浦源、Nd:YAG晶体能级结构及倍频的相位匹配等概念与技术的理解。该综合实验系统在经济性、适用性、功能性及科学前沿性等方面与现有装置相比均具有明显优势,相关实验受到了学生的欢迎。

二极管泵浦准三能级板条固体激光器的优化设计(英文)

基于最大激光增益条件,分析和优化了二极管泵浦准三能级Yb∶YAG固体板条激光器的激光增益、板条的最佳光学长度和最佳宽度参数。结果表明:在低功率侧面泵浦条件下,板条增益介质的掺杂浓度和板条宽度满足一定的关系,这为研究该类激光器提供了一条有效途径,其结果可应用于其他准三能级固体激光器设计。

LD端面泵浦固体激光器理论在测量Nd:YVO_4晶体有效受激发射截面中的应用

对四种掺杂浓度的Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体进行了激光性质的研究和对比．从ＬＤ端面泵浦固体激光器的理论出发，结合实验数据计算了相应晶体的有效受激发射截面σｅ．结果表明，随Ｎｄ３＋ 浓度的提高．Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体的有效受激发射截面σｅ逐渐增大，上能级寿命τｅ不断减小，两者的乘积在２ａｔ．％附近达到最大值．

LD端面泵浦Nd:YAG/BIBO单模蓝光激光器

从理论上分析了准三能级系统946 nmNd:YAG全固态激光器运转的条件,并比较了几种不同的倍频晶体的特性,给出内腔倍频获得473 nm蓝光发射的方案。用波长808 nm、输出功率为2.2 W的半导体激光器泵浦Nd:YAG,采用内腔倍频的方法,在一定的温度下,用Ⅰ类临界相位匹配B IBO晶体倍频获得了473 nm 26.5 mW的单模连续蓝色激光输出,功率波动小于±5%。

激光器工程化与清洗应用中的技术突破(特邀)

文中介绍了千瓦级准连续全固态激光清洗样机研发的关键技术。激光清洗工程样机配合三维龙门运动平台形成激光清洗工业平台。简介针对钢轨表面除锈和飞机复合材料蒙皮除漆的激光清洗机制模型,从样品识别、过程监测、结果检测三方面介绍激光清洗监控方法。对60钢轨激光除锈和飞机铝制蒙皮光进行除漆,笔者课题组获得了激光清洗的最佳工艺参数,清洗效率指标通过专家测试。

固体脉冲激光器输出镜最佳反射率的普遍表达式

和连续激光器一样,对于脉冲泵浦固体激光器,利用其输出能量（功率）表达式,得到了输出镜最佳反射率的一般表达式。适用于泵浦脉冲宽度与激活介质上能级寿命比值为任意值的情况,除它们可比拟外,因为此时一般无法得到输出功率（能量）的解析表达式。

LD泵浦的946nmNd:YAG激光器及腔内倍频473nm蓝光输出

本文从理论上分析了准三能级系统 946nmNd :YAG固体激光器室温运转的条件及实现方法 ,并给出腔内倍频获得 473nm蓝光发射的方案。用波长 80 8 5nm ,功率 2W的半导体激光器泵浦Nd:YAG ,采用腔内插入高损耗元件选模的方法 ,在室温下获得 946nm波长连续红外激光输出1 80mW ,斜效率 1 3 % ;用BBO和LBO晶体腔内倍频 ,获得 473nm波长连续蓝色激光 ,输出功率分别 1 2mW和 50mW ,斜效率分别为 3 %及 1 0 %。

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。

30W输出的Yb^(3+):KGd(WO_4)_2激光系统的理论设计

Yb^(3+):KGd(WO_4)_2晶体具有增益带宽大、掺杂浓度高等突出特点,是近年来引起广泛关注的可用于构建锁模飞秒和辐射平衡激光系统的激光介质。这里建立了基于准三能级系统的微观动力学理论模型,并将其应用于端面泵浦Yb^(3+):KGd(WO_4)_2种子源和激光放大系统的理论分析中。首先从速率方程出发,讨论了准三能级激光系统的种子源部分的物理特性,指出种子源部分存在着最佳的晶体长度和输出耦合镜反射率。由于Yb^(3+):KGd(WO_4)_2晶体材料的热传导率很低,研究中拟采用主控振荡功率放大结构以实现30 W量级的激光输出,并在此基础上探讨了主控振荡功率放大器部分的输出物理特性。研究结果对将来构建实用化的Yb^(3+):KGd(WO_4)_2激光系统有着重要的理论指导意义。

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。

全固态激光直接抽运技术的发展和研究现状

如何有效地减少抽运过程和激光发射过程中激光介质内产生的热量,是全固态高功率激光研究过程中所面临的主要难题之一。与传统波长的抽运方式相比,采用长波长的直接抽运技术不但可使激光介质中产生的热量减少30%～50%,而且还可显著改善激光的输出特性。以最常用的Nd3+激光器的研究作为切入点,简述了直接抽运技术的研究发展,介绍了直接抽运技术相对于传统抽运技术的优缺点以及目前的研究现状,最后对未来的发展前景作了初步分析和展望。

高效率连续波运转的激光二极管端面抽运914nm Nd：YVO4激光器

利用激光二极管(LD)抽运Nd∶YVO4晶体产生914 nm谱线振荡,再通过腔内倍频技术获得457 nm激光输出,是获得大功率蓝光激光器的一条重要的技术路线,因而实现高效率运转的914 nm激光输出则是方案的关键。报道了激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体、连续波运转的大功率914 nm准三能级激光器,方案中采用掺杂原子数分数为0.1%的低掺杂Nd∶YVO4晶体,有效地降低了热效应的影响,并通过准三能级理论模型的模拟计算选择了最佳晶体长度;通过对腔镜介质膜参数的适当控制,有效地抑制了波长为1064 nm和1342 nm的高增益谱线。实验中,914 nm激光器的阈值抽运功率仅为8.5 W,在31 W的抽运功率下914 nm激光输出功率高达7.2 W,激光器的斜率效率为32%,光-光转换效率为23.2%。

固体脉冲激光器输出能量的普遍表达式

通过合理简化固体脉冲激光器的速率方程，得到了其输出能量的解析表达式。该表达式适用于光泵脉冲宽度与激活介质上能级寿命比值为任意值的情况。

4．2W连续波运转的LD泵浦Nd：YVO4／LBO 457nm蓝光激光器

报道了采用大功率光纤耦合模块端面泵浦Nd:YVO4晶体,LBO腔内倍频的高功率4.2 W连续波457 nm蓝光激光器。通过优化谐振腔设计和器件参数,使准三能级方式运转的914 nm激光得以高效率工作,并在此基础之上通过腔内倍频获得高功率的倍频蓝光输出。最终在泵浦功率为31 W时,蓝光输出功率达4.2 W,相应的光-光转换效率达13.5%,8 h连续工作激光输出功率的稳定性为1.2%。

利用窄得-奥菲特理论研究Tm：Lu2SiO5晶体的光谱特性

采用丘克拉斯基(Czochralski)技术生长了掺铥硅酸镥(Tm∶Lu2SiO5,Tm∶LSO)晶体;测量了LSO晶体在室温下的非偏振吸收光谱和非偏振荧光光谱;利用窄得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm∶LSO晶体的窄得-奥菲特强度参数、振子强度、自发辐射概率、辐射寿命、积分吸收截面和积分发射截面.Tm∶LSO晶体的强度参数为Ω2=9.1355×10-20cm2,Ω4=8.4103×10-20cm2,Ω6=1.5908×10-20cm2;Tm∶LSO晶体在1.9μm附近有明显的发射峰(3F4→3H6跃迁),相应的辐射寿命为2.03 ms,积分发射截面为5.81×10-18cm2,半峰全宽(FWHM)为250 nm.用Tm∶LSO晶体在77 K温度下实现了激光运转.利用792 nm的激光二极管(LD)作为抽运源,获得中心波长为1960 nm的激光输出,抽运阈值为2.13 kW/cm2.