2.94μm LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光输出脉冲特性

2.94μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应,获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出,相应的峰值功率为289.24 kW,与平平腔相比输出能量提高了2.09倍.据我们所知,这是目前声光调Q Er:YAG激光器中获得的最高能量,可为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供新的手段.

基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时,1064 nm基频光与3.4μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M 2为2.01.

四能级模型声光调Q CO_(2)激光器理论数值模拟

声光调Q CO_(2)激光器因其具有特定波长传输效率理想、光束聚焦性能好、连续功率高、输出脉冲大等特点,被广泛应用在激光测距、生产加工、空间通信、光谱学、环境探测、雷达成像领域中。文章考虑声光损耗情况下基于四能级模型给出了声光调Q CO_(2)激光器速率方程,在一定条件下通过离散迭代的方式对该速率方程组进行数值模拟,分析了声光调Q CO_(2)激光器的运行特性,以在生产研究中更好地使用、设计CO_(2)激光器。

Analysis and design of CW-LD pumped stable Q-switched laser

A high power continuous wave (CW) laser diode (LD) pumped acousto-optic Q-switched Nd:YVO4 laser is presented. A short pulse at the 1064 nm is obtained. With a repetition rate of 50 kHz,the maximum average output power of 5.72 W is achieved. The optical conversion efficiency and the slope efficiency are up to 28% and 32.4% respectively. At the repetition rate of 10 kHz and the pulse width of 16.3ns, the maximum single pulse energy of 286 μJ and the peak power of 13kW are acquired. The laser can be used as a signal source in the free-space optical communication. The output signal agrees with the modulate signal well.

声光调QCO_2激光器

为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调QCO2激光器。针对影响声光调QCO2激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调QCO2激光器优化设计的方法,并进行了验证实验。激光器脉冲重复频率为1Hz^50 kHz,在1 kHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180 ns,峰值功率为4 062 W,与理论计算基本一致。结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计,可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出。

纳秒声光调Q光纤激光器产生超连续谱

根据现有生成超连续谱方案的不足,搭建了一台全光纤结构的纳秒声光调Q激光器。该激光器中心波长为1 064.3nm,重复频率为20kHz,脉冲宽度为250ns；经过一级放大得到的输出功率为13.02 W。将信号光耦合进自行研制的高功率模场适配器（MFA）,得到了10.7 W的信号光输出,耦合效率高达82.2%。将MFA与光子晶体光纤（PCF）熔接,得到了平均功率为5.43 W的超连续谱输出,光谱覆盖为900～1 700nm。由于实验采用的声光调制器（AOM）脉宽较宽,导致泵浦光峰值较低,非线性效应较弱,未能使超连续谱向可见光展宽。因此,建议采用较窄脉宽的AOM作为调Q元件来实现高峰值功率输出,以改善纳秒脉冲PCF产生的超连续谱特性。

100W全光纤声光调Q光纤激光器实验研究

报道了一台全光纤结构主振荡功率放大(MOPA)型掺镱脉冲光纤激光器,以光纤光栅为腔镜,光纤型声光调Q的光纤激光器为种子源,通过两级掺镱双包层光纤放大器实现功率放大。对声光调Q的光纤激光器输出特性进行了研究,比较了不同泵浦波长、不同重复频率对激光输出功率和脉冲宽度的影响,并实现了最短脉冲宽度25ns、单脉冲能量45μJ的脉冲激光输出。在重复频率50kHz时,对脉冲宽度130ns、平均功率0.6W的种子光进行放大,得到了平均功率102.5W、脉冲宽度约240ns的激光输出。

高重频双端泵浦全固态Nd∶YVO_4声光调Q激光器

采用国产大功率光纤束模块,双端面泵浦两块Nd∶YVO4激光晶体,采用高衍射效率声光调Q技术,在注入总功率50W,最高重频100kHz的条件下,获得平均输出功率为18.21W的1064nm激光输出。脉冲宽度为62ns,相应光光转换效率为36.4%。在最低重频10kHz时,具有最大单脉冲能量1.3mJ,相应脉冲宽度为16.4ns,峰值功率达到了80kW。

声光调Q CO_2激光器波长调谐理论分析与实验研究

采用旋转光栅法实现了声光调Q CO_2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO_2激光波长调谐特性,发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系,结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97°(闪耀波长10.59μm)和28.71°(闪耀波长9.60μm)的光栅实验研究了声光调Q CO_2激光器波长调谐特性,分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示:光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线,该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 k Hz时,获得10.59μm激光脉冲宽度为160 ns,平均功率4.2 W,脉冲峰值功率26.25 k W,且稳定性良好。

声光调Q衍射效率对脉宽压缩的影响研究

通过对衍射效率和反转粒子数密度的关系,反转粒子数密度和脉冲宽度的关系的分析,得出当通过提高泵浦速率来压缩脉宽时,衍射效率必须与泵浦速率和重复频率相匹配·并提出了匹配条件,从匹配条件出发又得到了衍射效率与泵浦速率和重复频率的匹配关系式·关系式中的衍射效率即为能够有效地压缩脉宽的最小衍射效率·实验结果与理论分析符合较好·

声光调Q CO_2激光器的实验研究

为满足13.5 nm极紫外光刻（EUVL）等领域的应用需求,研制了高重复频率、高稳定性的声光调Q CO2激光器。首先,对声光Q开关的工作原理进行了分析,并实验研究了调制信号电压与衍射效率的关系。接着,研究了调制信号占空比对脉冲波形的影响,通过选择适当的占空比消去了脉冲拖尾。然后,对不同重复频率下的脉冲宽度、功率和脉冲幅值稳定性进行了测量和分析。最后,对激光器的光束指向稳定性进行了测量。实验结果表明：该激光器实现了重复频率1～100 k Hz连续可调的脉冲输出,在重复频率1 k Hz时,获得最小脉冲宽度252 ns和最大峰值功率7 579 W的激光脉冲输出。通过设计以殷钢管为主体的支撑架,使得激光器的脉冲幅值不稳定性小于3%,光束指向稳定性为46.6μrad。该声光调Q CO2激光器可作为高性能种子源在EUVL等领域中得到应用。

声光调Q CO2激光器的输出特性

采用谐振腔内插入声光调制器(AOM)的方法获得了小型CO2激光器的高重频、窄脉宽、高峰值功率输出。通过分析CO2激光器声光调Q的工作原理,利用基于小信号增益和饱和光强的耦合输出数学模型给出了激光器最佳输出镜透过率的数值解,并运用相关实验装置对该数学模型进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明:该声光调Q CO2激光器的最佳输出镜透过率为39%。研究了激光器输出性能随脉冲重复频率的变化规律,当脉冲重复频率>1 kHz时,激光器输出峰值功率下降,这与CO2分子上能级寿命有关,并受声光调Q开关热效应的影响。实验中获得的激光器脉冲频率在1 Hz～100 kHz可调。在脉冲频率为1 kHz时,获得的激光脉冲宽度为156 ns,脉冲峰值功率为10 kW,且稳定性较好,非常适合于作激光与物质相互作用的光源。

25kHz、约2ns声光调Q Nd∶YVO_4激光器研究

为了获得高重频窄脉冲高光束质量激光输出,采用LD抽运Nd∶YVO4晶体声光调Q方案,进行了相关理论分析和实验验证,振荡级获得了重频25k Hz、单脉冲能量22.4μJ、脉冲宽度2.19ns、光束质量因子M^2<1.2的种子激光,光光转换效率为24.3%;放大级获得了重频25k Hz、单脉冲能量585μJ、脉冲宽度2.26ns、光束质量因子M^2<1.7的激光输出,提取效率为15.6%。结果表明,采用LD抽运Nd∶YVO4晶体声光调Q方案能够获得高重频、窄脉冲、高光束质量激光输出,其实验现象与理论计算结果较为符合。

高重频声光调Q Nd:YVO_4激光器2.1μm光参量振荡器

采用LD端面抽运Nd:YVO4激光器,在声光Q开关重复频率为50 k Hz、LD最大泵浦功率50 W时,获得输出功率26.37 W、脉冲宽度26.28 ns的1 064 nm激光输出。通过该系统抽运键合KTP外腔式光参量振荡器(OPO),当LD泵浦电流24 A、对应1 064 nm泵浦功率7.36 W时,实现了重频50 k Hz的2.174μm脉冲激光输出,激光平均输出功率为324 m W,激光脉宽为17.8 ns。同时,通过实验分析了不同输出镜透过率和声光调Q激光重频对1.064μm和2.1μm激光输出功率、脉宽的影响。最后通过理论值与实验测量值的对比得出,两组数据基本吻合,且2.1μm输出功率未出现饱和。

声光调Q内腔式Nd:YAG/RTP级联拉曼激光特性

报道了基于磷酸钛氧铷(RTP)晶体的内腔式级联拉曼激光输出特性。采用半导体激光端面抽运声光调Q Nd:YAG晶体产生的1 064 nm激光作为基频光,尺寸为4×4×20 mm3、沿x轴切割的RTP晶体作为拉曼增益介质。分别对X(ZZ)X和X(YY)X几何配置的RTP拉曼激光系统进行实验研究。X(YY)X几何配置的拉曼增益相对较低,导致腔内不同非线性频率变换过程的竞争,只测量到对应光参量振荡激光的输出。在X(ZZ)X几何配置下成功获得了271 cm-1和687 cm-1两个拉曼频移共同参与级联拉曼激光输出。高阶Stokes光随着抽运功率的增加而依次出现。在10 W入射抽运功率和15 kHz脉冲重复频率下,获得了总平均输出功率480 mW,转化效率4.8%的多波长激光输出。波长涵盖了1 000~1 200 nm之间各阶Stokes光。

可调脉冲宽度的调Q掺铥双包层光纤激光器

在激光器输出平均功率一定的情况下,峰值功率主要取决于调制频率和脉冲宽度。这使得脉冲宽度的调节具有一定的实际应用价值。对调Q掺铥双包层光纤激光器进行研究,首先确定了激光器的最佳输出透过率,在65%最佳透过率时,得到2μm激光的输出功率3.9 W,斜率效率为31%。外接一个信号发生器,信号门宽从12μs变化到18μs,并测量了调制频率分别在30kHz、40kHz和50kHz时输出脉冲宽度的变化情况,得到了555.6 W的最高峰值功率,实现了脉冲宽度从163.4ns到207.9ns的变化。实验情况证实了用外接信号发生器能有效控制激光器的输出脉冲宽度。

高稳定性的全光纤化调Q脉冲光纤激光器研究

搭建了一台高稳定性的全光纤调Q脉冲光纤激光器,采用光纤光栅和国产掺镱双包层光纤构成的线性F-P腔结构,以带尾纤的声光调制器(AOM)作为Q开关,并用915 nm波长的多模半导体激光器进行端面泵浦,实现了中心波长1064 nm,平均功率1.4 W的稳定脉冲激光输出。在重复频率20 k Hz的条件下,以该调Q激光器作为种子源,经过一级功率放大,最终获得了平均输出功率10.68 W,脉冲宽度120 ns的激光输出,相应的脉冲能量为0.5 m J,峰值功率为4.45 k W。并且该激光器在8 h内的功率不稳定性为1.1%。

LD泵浦高功率高斜效率Nd:YVO_4声光调Q激光器

报道了采用激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YVO4双端键合晶体高平均功率高斜效率1 064 nm声光调Q激光器。通过对大功率泵浦情况下激光晶体热透镜效应进行分析和估算,优化了模式匹配及热稳腔结构参数,实现了稳定的高功率高斜效率准连续脉冲激光输出。在泵浦功率46.8 W、最高重复频率50 kHz下,获得最大平均输出功率17.6 W,光-光转换效率为37.6%,斜效率达70.1%,脉冲宽度51.3 ns;在最低重复频率10 kHz下,获得最大单脉冲能量0.91 mJ,峰值功率为46.2 kW,脉冲宽度为19.8 ns。

全光纤声光调Q铒镱共掺双包层光纤激光器

对LD抽运全光纤声光调Q铒镱共掺杂双包层光纤激光器进行了实验研究。采用两个半导体激光器作为抽运源,利用带尾纤声光调制器作为Q开关,以铒镱共掺杂双包层光纤作为增益介质,以光纤布拉格光栅作为反馈器件,在线形腔结构中,获得了波长1549.47nm,谱线半峰全宽0.499nm的稳定激光脉冲序列。脉冲重复频率1～15kHz可调,在重复频率1kHz时,得到最大单脉冲能量209μJ,平均输出功率209mW,脉冲宽度约100ns,脉冲峰值功率2kW。在不同重复频率下,测量了单脉冲能量和平均功率随入纤功率的变化。

声光调Q Nd:YVO_(4)晶体级联拉曼倍频窄脉宽657 nm激光器

本工作对声光调Q的Nd:YVO_(4)晶体级联自拉曼腔内二阶斯托克斯光倍频实现窄脉宽红光激光进行了研究.从改善自拉曼晶体热效应出发,综合考虑基频激光性能和提高拉曼变频性能,设计了三段式键合YVO_(4)/Nd:YVO_(4)/YVO_(4)晶体来提升拉曼转换效率和输出功率.选用针对二阶斯托克斯波长倍频的室温临界相位匹配切割的LBO晶体作为非线性光学晶体.其匹配角度(θ=86.0°,φ=0°)非常接近非临界相位匹配,具有较小的走离角,有利于实现高效的倍频转换效率.通过抽运光束腰位置、声光调Q重复频率等参数优化,在14.2 W抽运功率和60 kHz重复频率下,获得最高平均输出功率1.63 W、转换效率11.5%的657 nm红光激光输出.657 nm红光的脉冲宽度为11.5 ns,窄于普通掺钕激光晶体1.3μm波段激光倍频实现的红光激光,表明通过级联拉曼倍频技术可发挥拉曼过程脉宽压缩特性实现较窄脉宽红光激光输出.