Tm:YAG激光器晶体热效应数值模拟

对采用晶体棒端部辅热方法实现低温工作的Tm:YAG激光器,建立了晶体棒热效应理论模型,采用有限差分法对晶体棒温度场、应力场及光学畸变进行模拟计算.模拟结果表明:辅热设计可显著减小晶体最大应力,减小应力损坏;端部辅热使得温度和应力分布复杂,引起折射率分布多变,但变化值小,说明端部辅热对光线在晶体内的传播影响微小;辅热区域结构紧凑,且对激光器封装产生的影响较小.

提拉法Tm:YAG晶体的生长缺陷研究

采用提拉法(CZ)生长了质量优异的Tm:YAG晶体.部分晶片在1000℃的空气气氛中退火25h.借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM),结合化学腐蚀法,对Tm:YAG晶体退火前后(111)面的缺陷特征进行了研究. Tm:YAG晶体(111)面的位错腐蚀坑呈三角形. 在偏光显微镜下观察了退火前后Tm:YAG晶体(111)面的应力双折射.同时应用高分辨X射线衍射法测定了晶体的完整性.实验结果表明,长时间空气气氛下高温退火有效降低了晶体中总的位错密度,提高了晶体质量.

Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的理论模拟

为了使CTH∶YAG激光器的设计得到更好的优化,从晶体光谱吸收特性、离子间能量转移过程及准三能级运转方式对CTH∶YAG激光器的工作特性进行了理论分析;依据速率方程理论建立了CTH∶YAG激光器运转的理论模型.模拟能量输出与试验结果较好的吻合,验证了此理论模型描述CTH∶YAG激光器运转规律的合理性.模拟结果表明:CTH∶YAG激光器的激光脉冲输出与泵浦有较长的时间延迟且伴随较强的驰豫振荡,冷却温度对激光输出产生较大的影响.

室温6.11mJ脉冲LD单端抽运Tm:YAG调Q激光器

由于2μm波段激光处于大气的窗口上,并且对人眼安全,因而在测风领域具有潜在的应用价值。该波段的激光器可以作为相干多普勒测风雷达和差分吸收雷达的光源。为了进行相干多普勒测风雷达光源的研究,报道了一种脉冲激光二级管(LD)单端抽运Tm:YAG调Q激光器。在实验中,采用L型平凹腔结构,利用声光Q开关实现大能量的激光输出。该激光器输出的激光中心波长为2 014.9 nm,在重复频率为100Hz情况下,调Q后获得最大单脉冲能量为6.11mJ,激光脉冲宽度为324.7ns,斜率效率为13.56%的激光输出。输出的脉冲激光的光束质量M2在x方向上为1.31,y方向上为1.35。

重频Cr,Tm,Ho∶YAG激光器输出特性的实验研究

根据对 2 .1 μm波长Cr ,Tm ,Ho∶YAG激光器输出特性的实验研究 ,详细分析了腔长、输出镜透过率、全反镜曲率半径和水温等因素对激光器输出的影响。在镀银腔情况下 ,重频 5Hz时 ,激光阈值为 4 7J,斜效率为 1 .3% ,输入能量为 1 4 4J时 ,最大输出为 7.9W。重频 1 0Hz时 ,激光阈值为 4 5J,斜效率为 1 .1 % ,输入能量为 1 2 1J时 ,最大输出为 9.7W。

Tm:YAG晶体的研究进展

Tm:YAG晶体是性能优异的LD泵浦激光晶体。本文总结了Tm:YAG晶体的生长、光谱性质以及激光性能的研究和发展,并指出了Tm:YAG晶体发展中需要解决的问题。

694nm激光泵浦的Tm:YAG可调谐激光器

Tm：YAG激光器有两个抽运通道，在680nm和780nm附近。680nm处的吸收系数约为780nm处的2．5倍。用694nm脉冲红宝石激光泵浦，实现2μm附近可调谐激光运转，斜率效率59％，调谐范围1．89～2.14μm。本文还讨论用680nm二极管激光器泵浦，实现低阈值、高效率、高输出Tm：YAG可调谐激光器的可能性。

Cr,Tm,Ho∶YAG中Tm→Ho的能量转移

本文采用Boltzmann分布近似 ,计算了不同温度下Tm→Ho的净能量转移 ;计算了实验中不同温度下Ho3 + 离子的荧光发射强度在整个Tm—Ho体系荧光发射中的比例。我们的实验和计算表明 ,对Tm—Ho准三能级体系采用Boltzmann分布近似 。

Cr，Tm，Ho：YAG激光器输出的实验研究

为了研究Cr,Tm,Ho∶YAG激光器输出脉冲能量和晶体温度的关系,利用有限元的方法计算了不同制冷温度和抽运功率情况下晶体内温度的分布,从而分析温度分布对激光实验输出的影响。控制制冷液温度在15℃、重频5Hz时,获得最大能量为217m J的脉冲输出,斜效率约为1.4%;而重频10Hz时,最大单脉冲输出仅为56m J,斜效率约为0.9%。结果表明,制冷温度和频率的增加都将大大增加激光的抽运阈值,同时降低输出效率。

Cr,Tm,Ho:YAG激光器耦合效率与束腰关系实验研究

热透镜效应对大功率激光器的光纤耦合系统起着明显的作用。Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出的光束为多模光束,文章通过计算不同光束质量和散角的光束的束腰直径和束腰位置,对系统透镜的焦距进行优化计算,实验证明,修改后的光纤耦合系统的耦合效率相对原耦合系统有明显提高,耦合后的光纤末端输出能量明显提高,在使用小孔径的光纤时,可以获得更高能量的输出。

Tm^(3+)在YAG中荧光的温度效应

本文测量了Tm3+ 离子在YAG中不同温度下的荧光光谱。研究了Tm3+ 离子3F4 3H6 跃迁5870cm- 1谱线的热加宽以及谱线位移。并利用晶格振动 (声子 )和离子间的相互作用进行了解释。结果表明 :谱线的温度加宽主要是由于Raman双声子过程 ,谱线位移是由于发射和重吸收虚声子造成的。

Tm:YAG光纤生长中熔区光谱的研究

本文报道了用激光加热基座法生长Tm：YAG单晶光纤时，光照区在不同加热功率下光谱变化及其响应时间，分析了形成的原因。

Cr,Tm:YAG晶体中Cr^(3+)→Tm^(3+)能量转移的温度特性

测量了不同温度下Cr；Tm：YAC晶体的荧光光谱和荧光寿命，研究了温度对Cr3+→Tmn3+能量转移的影响。结果表明，随着温度不断升高，能量转移速率持续增加，能量转移效率先增加后下降，在120K出现极大值。

LD侧面泵浦Tm:YAG电光调Q激光的实验研究

介绍了一种激光二极管(LD)阵列侧面泵浦电光调Q的高峰值功率、窄脉宽的Tm:YAG激光器。使用LGS晶体作为电光Q开关,研究了白宝石堆片和格兰棱镜分别作为起偏器时激光输出的特性。研究表明:使用白宝石堆片作为起偏器时,随着泵浦能量的增加会有尾脉冲出现;而使用格兰棱镜作为起偏器时,则无尾脉冲。使用格兰棱镜作为起偏器时,该激光器输出激光中心波长为2.02μm,在重复频率为10 Hz时,可获得最大单脉冲输出能量为60 m J、脉冲宽度为65.6 ns、峰值功率为0.91 MW、斜效率为5.41%的激光输出。

Cr,Tm,Ho:YAG激光碎石仪及碎石实验研究

为了促进Cr,Tm,Ho∶YAG激光碎石仪在临床中泌尿科的应用,分析了Cr,Tm,Ho∶YAG激光的工作原理及钬激光碎石仪结构组成,以40名输尿管结石患者为例,对比分析钬激光碎石技术及气压弹道碎石技术的效果,实验结果表明:Cr,Tm,Ho:YAG激光组、气压弹道组两组患者的碎石成功率均为100%,Cr,Tm,Ho:YAG激光碎石患者的住院时间和手术时间明显缩短,具有良好的应用价值。

Single-frequency distributed Bragg reflector Tm:YAG ceramic derived all-glass fiber laser at 1.95 μm

A 135 mW single-frequency distributed Bragg reflector fiber laser at 1.95μm was obtained based on a Tm:YAG ceramic-derived all-glass fiber.The fiber laser achieved an optical signal-to-noise ratio of~77 d B.Moreover,the threshold and linewidth of the single-frequency laser were measured to be 15.4 mW and 4.5 kHz,respectively.In addition,the measured relative intensity noise was less than-140 d B·Hz^(-1)at frequencies of over 10 MHz.The results show that the as-drawn Tm:YAG ceramic-derived all-glass fiber is highly promising for~2μm single-frequency fiber laser applications.

Ho^(3+) or Tm^(3+):YAG粉体均匀制备及光谱性能研究

以Y2O3、Ho2O3、Tm^(2)O3、HNO3和Al(NO3)3·9H2O为原料,尿素为沉淀剂,用均匀沉淀法制备Re_(0.03)Y_(2.97)Al_(5)O_(12)(Re^(3+)=Ho^(3+)or Tm^(3+))前驱体粉体,用CO2超临界流体干燥技术对前驱体粉体进行干燥,得到前驱体粉末,在空气中1 100℃煅烧2为纯YAG相,类花生状形貌,无团聚,分散良好。摩尔分数为1%的Ho∶YAG粉体在220 nm处室温荧光发射光谱强度最大;摩尔分数为1%的Tm∶YAG粉体荧光发射光谱发射峰在357 nm处最大。

二极管端泵浦2μmTm：YAG激光器

工作波长在2gm附近的高功率激光源在医疗、OPO泵浦源、科研等方面有着重要的应用价值。在室温下用805nm波长的二极管面阵激光器经过光束耦合端泵浦Tm：YAG，实现高功率输出。泵浦源为12个“bar”的二极管面阵激光器，每个“bar”通过一个微柱面透镜对二极管激光器进行准直，准直后发散角小于1．5°，再经过一个光学耦合器对805nm激光束进行压缩，最后在Tm：YAG端面上形成一个1．7mm×1．7mm的均匀泵浦光斑。激光增益介质选用掺杂2％的Tm：YAG晶体，晶体的有效增益长度为45mm，Tm：YAG棒表面抛光，以利于泵浦光被晶体有效吸收：晶体的泵浦端面通过高温扩散的方法焊接5mm厚的YAG，

LD端面泵浦Tm:YAG声光调Q激光器设计

文章设计了输出波长为2013 nm的激光二极管LD端面泵浦Tm:YAG激光器。首先分析了晶体的能级结构,通过输出波长确定激光上下能级以及抽运上能级,确定了泵浦波长。并结合晶体的热透镜效应以及模式匹配条件,利用ABCD传输矩阵,确定了腔长,得到了1:2的耦合光学系统。然后插入声光介质,分析声光调Q原理,设计出具体声光调Q过程。最后给出了整个激光器的参数。

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。