Er掺杂CGA晶体的生长及浓度优化研究

本文采用激光加热基座法生长出一系列掺杂不同Er^(3+)浓度(摩尔分数)的Er∶CaGdAlO 4(Er∶CGA)激光晶体,并对制备出的系列晶体开展详细的光学性能研究。结合J-O理论计算和光学性能表征,通过对比吸收光谱中780~840和955~1020 nm的最大吸收系数、吸收截面、半峰全宽和辐射寿命等,以及荧光发射光谱的发射强度、发射截面和能级荧光寿命等光学性能参数,得到Er^(3+)的最佳掺杂浓度为5%。该工作为获得一种有望用于1.5~1.7μm近红外波段全固态激光器的新型激光增益介质提供了一定的实验基础。

LD泵浦8.7kW固体热容激光器实验研究

设计了高功率固体热容激光器实验装置。采用二极管阵列泵浦Nd:GGG晶体腔内串联的方式,对激光器的输出特性进行了实验研究,得到输出平均功率8.7 kW,光光效率20%。获得了增益介质内的荧光分布,利用干涉测量法测量干涉条纹表征增益介质受热后折射率变化造成的畸变。

热容模式下激光介质的动态光学畸变

开展了热容模式下激光介质动态光学畸变研究,初步分析了温度梯度、光弹效应及介质端面变形对整个波前畸变带来的影响,并将光学畸变转化为谐振腔损耗,数值模拟了热容激光器输出功率随时间的变化规律,模拟结果表明:当激光器工作温度低于400 K时,由粒子数玻耳兹曼分布引起的功率下降可以忽略,动态热效应是实验中热容激光器输出功率随时间快速下降的原因。

片状热容激光器热效应有限元分析

基于激光介质的非均匀内热源模型,利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下高功率激光二极管阵列(LDA)重复脉冲泵浦片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射。结果表明:热容模式下,当增益介质不能够被全口径泵浦时,也会出现严重的热效应,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,介质表面的最大轴向位移和最大拉应力随泵浦光斑尺寸缩小而增大;而当全口径泵浦时,介质表面热形变大大减弱,较小的拉应力存在于介质内部,而且泵浦光斑和介质的几何形状对热分布有很大影响。结果还表明,介质片表面变形和热光效应是产生波前畸变的主要原因,而热应力双折射产生的附加相移与激光介质的切割方向有关,它对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性能。理论模型得到了实验结果的验证。

高功率全固态激光器抽运耦合技术进展

综述了目前获得高功率激光输出的板条、薄片激光器以及运行于热容模式固体激光器抽运耦合方式的进展,分析了这几种固体激光器的抽运耦合技术路径,比较了各类抽运耦合方式在克服热效应方面的优缺点,展望了固体激光器抽运耦合技术的发展趋势。

热容运转模式下LD泵浦固体激光器的热效应分析

针对热容运转模式下的固体激光器,修正了二极管泵浦光强分布,并且考虑激光工作物质的比热容和热传导率随温度变化的特性,建立了三角均布脉冲LD侧面泵浦固体激光工作物质的热传导物理模型。利用有限元方法,模拟分析了激光工作物质的温度变化过程。结果表明,由于泵浦光的不均匀分布,热容运转模式下的固体激光器仍然会受到热效应的影响。分析比较了热容固体激光器和连续泵浦、脉冲泵浦模式下热稳态固体激光器工作物质的热效应,3种工作模式下,激光工作物质内的最大温差分别为3.59、35.51、8.07 K。表明热容运转模式下,激光工作物质内温度梯度非常小。讨论结果对热容激光器的设计工作提供了参考。

激光晶体Nd^(3+):Gd_3Ga_5O_(12)中的核心和小面生长

Nd3+:Gd3Ga5O12(Nd:GGG)晶体是热容固体激光器的一种重要的工作介质。采用提拉法沿<111>方向生长出了Nd:GGG单晶,利用激光器、应力仪和偏光显微镜等仪器和方法,对晶体的小面生长及核心等缺陷进行了观察,分析了小面生长的机理,并提出了消除这些缺陷的办法。通过研究,为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供参考。

5英寸Nd:GGG激光晶体的生长

本文介绍采用提拉法,运用上称重自等径技术(ADC)生长5 inch的掺钕钆镓石榴石(Nd:GGG)晶体。通过调整生长工艺参数,优化温场结构,我们成功生长了5 inch的Nd:GGG晶体。晶体外观完整,无宏观缺陷,有望作为激光工作物质用于强固体热容激光器中。此外,我们对晶体的外形和生长界面作了讨论。

高功率固体热容激光器

介绍了新概念固体热容激光器的基本原理 ,简述了其发展进程和现状 ,并对固体热容激光器关键技术进行了详细分析 ,探讨了其未来发展前景。

热容模式下片状Nd:GGG光学畸变的模拟和实验研究

基于二极管泵浦的固体热容激光器,采用有限元软件ANSYS模拟了泵浦光高斯分布条件下,圆片状Nd:GGG晶体内部的温度分布,计算并分析了热致折射率梯度和端面形变带来的光学畸变对热容激光器输出激光波前的影响。利用干涉法对介质的光学畸变进行了测量,提取出畸变的轮廓图,计算出等效热焦距,与模拟结果基本相符。结果表明:泵浦光与激光介质形状的不匹配将会使激光介质产生光学畸变,光学畸变的形状与泵浦光的形状密切相关。

双色膜V形有源镜结构的固体热容激光器输出特性

为了避免片状布儒斯特角结构热容激光器由热退偏造成的腔内高动态损耗,采用双色膜技术研制了V形有源镜结构固体热容激光器。该激光器采用曲率半径为5 m的平凹稳定腔结构,共8片Nd:YAG介质,每片介质表面采用双色膜层设计,每2片构成一个模块,由3支氙灯提供能量,激光器由4个模块构成。在双色膜层上,泵浦光透过率大于95%,对1064 nm光波反射率大于99.7%。在1 ms脉宽重复频率运转条件下,激光输出随时间下降并渐趋平稳;在5 ms脉宽运转时,单脉冲输出47 J,输出峰值功率达9.4 kW,与计算得到的10.11 kW的峰值输出基本相符。该振荡器的总体电光效率达到了1.2%,通过进一步优化后,具备向更高功率定标放大的潜力。

高能固体激光器现状及发展趋势

高能激光器在国防建设中发挥着重要作用.在综合调研的基础上,综述了国内外高能固体激光器的发展现状;就高能固体激光器与氧碘化学激光器的性能进行了比较;在此基础上,对高能固体激光器的应用前景进行了分析讨论.

固体热容激光工作物质瞬态温度和热应力分布

文章利用有限差分法,对激光二极管阵列泵浦的热容激光器片状Nd∶YAG和Nd∶GGG晶体进行了非稳态热传导下温度分布数值计算与对比分析;并计算了Nd∶YAG晶体热应力分布,对热容激光器的实验工作有一定的参考价值。

角锥阵列改善固体热容激光器光束质量

为改善光束远场质量,探索研究了角锥反射器的应用,利用角锥棱镜的准相位共轭特性,将角锥棱镜阵列作为热容激光器的后腔镜,抑制腔内波前畸变,并通过数值模拟计算对角锥阵列的单元边长进行优化设计。实验结果表明:角锥阵列对光束远场质量有明显的改善,当角锥阵列的单元边长为4 mm时,实现光束远场7倍衍射极限输出。

LD双面侧抽运Nd:GGG热容激光晶体热分析

为了研究矩形晶体Nd:GGG受到具有高斯分布激光双侧错位抽运时,激光晶体内部温度场和热形变分布情况,采用以各向异性半解析热分析为基础的方法进行了研究。当用输出功率分别都为300W从Nd:GGG晶体两侧面错位中心抽运时,高斯半径为9.00mm,最高温度出现在前抽运面,晶体内最大温度为309.73℃;分析了激光晶体工作的特点,建立了符合激光晶体的热模型,得出了矩形Nd:GGG激光晶体温度场和热形变场通解表达式。结果表明,当侧面错位抽运长方体Nd:GGG晶体10s时,最大热形变量为28.97μm,最大光程差为13.02μm;停止抽运200s时,晶体最高温升下降到1.01%。该研究结果为LD双侧抽运热容激光器的优化设计提供了理论依据。

新型激光器研究现状及其应用

激光技术在军事和民用领域有着广泛的应用。在对国内外激光技术领域文献综合调研的基础上，讨论了固体热容激光器、陶瓷激光器、随机激光器等新型激光器的研究现状，并就新型激光器的优点与传统激光器进行了比较，展望了新型激光技术的广阔应用前景。

固体激光器中的热管理

泵浦源向固体激光介质提供产生激光所需能量的同时,在介质中造成无用热。为了持续工作,必须及时从激光介质中消除这些无用热(散热),于是形成“热效应”。这种热效应造成两个恶果:应力导致工作介质破坏,从而限制了激光器的输出平均功率;畸变导致激光光束质量下降,使输出激光的亮度降低。概述克服固体激光器热效应所做的工作、取得的进展以及今后可能的技术途径。

Nd:GGG激光晶体在高能固体热容激光器系统技术中的应用

介绍了固体热容激光器的发展现状和未来 ,详细分析了作为固体热容激光器的激光工作物质 -掺钕钆镓石榴石 (Nd :GGG)的结晶学性能、物理光学性能。提出了Nd :GGG晶体将在未来LD泵浦高功率激光器中获得广泛应用。

美研制出67kW固体热容激光器

利弗莫尔实验室在美国能源部的支持下继续从事固体热容激光器的研究,在2006年取得了突破性进展,输出能量达到67kW,光束质量优于2倍衍射极限,并已开始着手研制100kW级移动演示系统。

高平均功率固体激光器发展

高功率固体激光器技术发展迅速,新材料、新体制的固体激光器不断涌现,使战术激光武器有望进入电激励的固体激光器时代。评述和比较了几种新型高功率固体激光器的技术特点和性能,分析了发展100千瓦级固体激光器面临的技术挑战和其发展方向,给出了发展高功率固体激光器所需的主要支撑配套条件。