激光二极管列阵抽运的高稳定Nd：YLF环形激光器

成功研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的高稳定Nd:YLF环形激光器.用输出激光强度负反馈控制谐振腔的增益,建立了准连续的～100 μs宽预激光状态,然后在此预激光基础上调Q.由于预激光模式与谐振腔固有模式一致并且具有一定强度,调Q脉冲的建立时间和幅度都很稳定.实验结果为:输出调Q脉冲强度起伏不超过4.3%,时间抖动小于±4 ns.     

调Q激光自锁模与脉冲峰值功率的输出不稳定性

从理论上解释了调Q钕玻璃,YAG激光器存在的模式自锁定现象所引起的调Q激光脉冲功率输出的不稳 定性。为了从根本上消除模式自锁定所引起的调Q激光脉冲波形的随机调制现象,实验采用预激光调Q与法布 里 珀罗(F P)标准具平板组合技术,获得了脉宽约为40ns,脉冲能量为85mJ的稳定调Q输出,其脉冲能量稳定度 和脉冲功率稳定度分别为±2%和±3%,激光输出的谱线宽度为6.9×10-4nm。单纵模输出几率达到89%。采 用上述方法,使自锁模式的调制现象得到有效地消除,从而使调Q激光器可以稳定地输出。     

高重复频率大能量单纵模主振荡激光器

研制了一台高重复频率电光调Q单纵模主振荡激光器。利用高速电子电路负反馈控制系统,在激光器谐振腔内引入一个随光强动态变化的损耗,建立了准连续的预激光状态,在此基础上进行电光调Q,加上谐振反射器的纵模选择作用,最终实现了稳定的单纵模输出。激光重复频率为1kHz,脉冲宽度为15ns,最高脉冲能量为2mJ,在30min时间内,单纵模几率达100%。激光器结构紧凑,系统简单可靠,已成功应用于激光振荡-放大系统的振荡器中。     

LD端面泵浦的1.57 μm内腔式OPO

1.57 μm波长激光为人眼安全波长激光。将KTP晶体置于一个由LD端面泵浦、声光调Q的Nd:YVO4晶体双凹谐振腔内，利用KTP表面镀膜建立了内腔式OPO，实现了重复率在5～40 kHz范围内1.57 μm脉冲激光的稳定输出。实验结果表明,激光的阈值将随声光调Q器重复率的增加而升高，重复率为5 kHz时得到最低阈值1.52 W。重复率为15 kHz、泵浦功率为3.7 W时,输出光平均功率为305 mW，脉冲宽度50 ns，峰值功率400 W。     

自种子注入电光调Q单纵模激光器

为了研制出一台稳定的电光调Q单纵模激光器,采用快速电路主动控制腔内损耗,建立了准连续的预激光作为自注入种子,在此基础上进行电光调Q,再配合谐振反射器的选模作用,获得了稳定的高重频、大能量电光调Q单纵模脉冲输出,重复频率200Hz,最大单脉冲能量1．5mJ,能量抖动小于±2％;并获得了激光通过标准具的干涉图样。结果表明,长时间（大于1h）观察,激光器单纵模几率达100％。预激光技术可以获得高重频、大能量单纵模脉冲输出。     

LD端面泵浦微片固体激光器实验研究

使用2 0mm× 1mm的Nd3+∶YVO4 和6mm× 1mm双掺Cr4 +Nd3+∶YAG微片晶体并在晶体两端面直接镀膜可形成微型F -P谐振腔微片激光器。在 1.6 90W的连续泵浦下双掺的Cr4 +∶Nd3+∶YAG可以获得非常稳定的波长 1.0 6 4μm、脉宽 6ns、平均功率 13.5mW和重复频率10kHz的被动调Q激光脉冲输出。并且通过在直流基电流上加适当的预泵浦脉冲技术实现了可控的脉冲输出序列。Nd3+∶YVO4 晶体在 1WLD连续泵浦下获得了倾斜效率 2 3.3%的 1.0 6 4μm激光输出 ,并在实验中发现脉冲泵浦下的输出激光脉冲呈现出类似于调Q的特性 ,每个脉冲包含多个子脉冲 ,子脉冲宽度约为 180ns。     

提高主动调Q激光器输出稳定性的新方法

在众多激光应用领域,如激光计量、惯性约束核聚变激光系统、激光医学等,都需要高稳定的激光光源.本课题组针对LD抽运的主动调Q激光器工作稳定问题,提出了光预抽运新方法.此方法简单易行,稳定效果好.本文阐述了光预抽运提高主动调Q激光器的机理和光预抽运控制方法及其实验结果. LD抽运的固体激光器噪声功率谱可分为三个区域.在低频区,噪声主要由抽运源的功率起伏引起;在中频区(对于Nd∶YAG,典型值为几百千赫),噪声主要由弛豫振荡引起,即使运用超稳定的抽运源,这一频率的噪声仍然存在.从数值计算结果可以看出,在实际固体激光系统中,由驰豫振荡引起的中频噪声超过低频噪声,占主导地位.在高频区,由于谐振腔的滤波作用,噪声谱按1/f2衰减,当大约到100 MHz时,噪声接近量子噪声限.所提出的光预抽运控制方法通过有效抑制中频噪声提高主动调Q激光输出稳定性, 光预抽运技术有效稳定调Q脉冲的初始反转粒子数和控制脉冲建立过程. 实验表明,采用光预抽运技术后,LD端面抽运的Nd∶YAG声光调Q激光器单脉冲能量稳定性提高约4%.脉宽稳定性提高约1%.在重复频率50 Hz时,获得了单脉冲能量为45 μJ的基横模激光输出,脉冲能量稳定性为±0.8%,声光调Q 脉冲半峰值宽度为19.36 ns,脉冲开关时间抖动约±255 ps.据我们所知,在无外功率反馈稳定措施系统中,此稳定性结果达到LD抽运声光调Q激光器的先进水平.(OC24)     

实用的LD抽运预激光电光调Q单纵模激光器

使用设计新颖的双台阶脉冲发生器产生双台阶电脉冲 ,为低压KTP晶体泡克耳斯盒提供调Q驱动 ,将端面抛光的Nd∶YLF棒置于激光腔中 ,采用二极管激光器抽运 ,通过调节第二台阶电脉冲的幅度和持续时间 ,利用预激光和标准具效应的选模特性实现了Nd∶YLF激光器稳定、低同步晃动的单脉冲、单纵模脉冲输出。脉冲宽度 6 7ns,脉冲能量 1 15 6mJ,峰值功率 0 17MW ,单纵模几率 10 0 % ,单脉冲能量稳定度 3% ,调Q触发电脉冲和输出激光脉冲相对时间抖动 <4ns。激光器外围电路简单 ,系统可靠性高 ,结构简单紧凑 ,容易调整     

磷酸盐钕玻璃激光器中被动调Q的研究

建立了包含磷酸盐钕玻璃激光增益介质 ,Cr4 +∶YAG被动调Q晶体和谐振腔参数的速率方程组 ,计算得到调Q脉冲波形。计算了脉冲三通放大波形。实验证实了计算结果的正确性。     

被动Q开关激光器的预抽运技术

采用增益预抽运技术改善被动调Q固体激光器输出的不稳定性,并在Cr~(4+),Nd~(3+):YAG双掺自调Q晶体上得到实验验证。与连续抽运和脉冲抽运条件下的激光脉冲参数进行比较,激光脉冲的频率稳定性和幅值稳定性都有大幅度提高,并在实验基础上给出了预抽运参数的优化结论。     

电光调Q Nd:YAG固体激光器脉冲展宽研究

从理论上分析了影响调Q激光器脉冲宽度的因素,利用速率方程建立了电光调Q脉冲展宽输出过程中反转粒子数密度、光子数密度、腔损耗之间的变化关系式,并进行了数值模拟,绘出了输出平滑脉冲时的腔损耗变化曲线,在实验中我们设计了合适的谐振腔结构,并通过使用两个闸流管作为高压开关控制KD*P上的电压变化波形,从而控制腔损耗使其满足脉冲展宽的条件,在实验上最终获得了420ns调Q激光脉冲。     

利用高速GaAs光电导开关实现腔倒空激光脉冲输出

腔倒空技术是一种有效产生大能量、短脉冲激光输出的调Q技术,其产生的Q开关激光脉冲的宽度主要由谐振腔腔长决定。大孔径半绝缘GaAs光电导开关(PCSS)是一种可耐高压的光控开关,具有响应速度快、时间抖动小、耐压高、暗电阻大、导通电阻小等特点,将其直接作为控制腔倒空激光器的光反馈回路和高电压开关,在腔长为20 cm的氙灯抽运Nd∶YAG电光调Q激光器上实现了激光波长1064 nm、单脉冲能量15 mJ、脉冲半峰全宽(FWHM)为1.7 ns的腔倒空激光脉冲稳定输出,脉冲宽度峰峰值抖动优于7%,能量峰峰值抖动优于3%。     

定向棱镜改善Cr4+:YAG调Q输出稳定性的研究

为了改善Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出稳定性,采用了定向棱镜谐振腔,通过实验得到了以下结果:单脉冲能量稳定度由7.3%提高到2.2%,脉宽稳定度由13.5%提高到6.5%,频率精度由0.01%提高到0.005%,输出脉冲波形稳定光滑。研究表明,采用定向棱镜谐振腔技术的Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出稳定性较原平平腔激光器得到了显著改善。另外还报道了定向棱镜谐振腔技术消除Cr4+:YAG被动调Q激光器子脉冲的现象。     

用于空间探测的结构紧凑高功率纳秒激光脉冲光源

报道了基于Nd∶YAG晶体的传导冷却端面泵浦板条放大器结构实现高重复频率、高功率纳秒激光放大输出,系统采用主振荡功率放大结构,整个系统主要包括调Q纳秒激光种子源,小尺寸板条预放大器以及主放大模块。纳秒激光种子源在重复频率为400 Hz的工作条件下,输出激光功率为1.6 W,单脉冲能量为4 mJ,最终获得207 W功率放大激光输出,单脉冲能量超过0.5 J,输出激光脉冲宽度为6.55 ns,激光脉冲峰值功率超过75 MW。     

脉冲LD泵浦千赫兹1.57 μm全固态激光器

采用非稳腔光参量振荡（OPO）研制了千赫兹重复频率人眼安全波段全固态激光器。激光器采用电光调Q方式、脉冲激光二极管（LD）侧面泵浦Nd:YAG激光晶体实现了高光束质量的1.064m基频激光。光参量振荡部分采用Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体,为了获得较好的光束质量,OPO谐振腔采用平凸非稳定谐振腔结构,实现了千赫兹重频、窄脉冲1.57m波段激光输出。在脉冲激光二极管泵浦电流为125 A、电光调Q重复频率为1 kHz时,1.57m激光输出最大平均功率达到了4.67 W,激光脉冲宽度为4.3 ns,功率不稳定度为3%,激光泵浦阈值约为45 A。     

GaAs双光子诱导光吸收对调Q激光器脉冲的影响

研究了利用GaAs的双光子诱导吸收实现调Q激光脉冲展宽的原理,分析了GaAs的光吸收特性,建立了激光器速率方程并给出了数值解。在实验上,将GaAs薄片放入一电光调QNdYAG激光器谐振腔中,同理论预测一样,激光输出脉冲的能量、峰值功率都低于常规调Q激光脉冲,同时脉冲宽度得到了展宽。     

双调Q开关热退偏补偿全固态激光器

为了有效地补偿激光二极管(LD)侧向抽运1000 Hz重复率电光调QNd:YAG激光器棒状增益介质内存在的热致双折射损耗,设计了一种新颖的双调Q晶体开关复合谐振腔结构。实验结果表明,设计的双调Q晶体开关结构Nd:YAG激光器输出激光脉冲能量比单调Q晶体开关结构的非补偿腔输出能量提高了56％,当侧面抽运半导体激光器输出功率达到450 W时,激光输出达到30 mJ/pulse,输出光束偏振度优于10:1,激光脉冲宽度约14 ns。并获得6．7％的光一光转换效率。通过对双调Q开光激光谐振腔进行建模,并用求解速率方程对其特性进行理论分析,所得的计算结果与实验结果基本吻合。     

LDA端泵浦电光调Q脉冲输出特性研究

利用晶体的电光效应制成脉冲式Q开关(PRM),实现谐振腔中反射镜的部分反射而形成激光振荡.激光介质为Nd:YAG,采用300W准连续LDA(激光二极管阵列)端面泵浦,表面加微柱透镜和透镜导管进行光耦合,传输效率75%,电光晶体为KDP,平-凹腔结构,腔内放置介质膜起偏器,腔长11cm,退压式调Q,设计了实用的退压调Q电路,Q开关后沿触发,改进了硅光电二极管弱光测量电路,输出脉冲被调制,输出脉宽11ns,光-光转换效率10.8%,输出单脉冲能量4mJ,对实验结果进行了分析讨论.     

利用雪崩管驱动电光偏转器实现稳定纳秒激光脉冲输出

利用雪崩管堆驱动LiNbO3电光偏转器对激光脉冲进行快速偏转．实现幅度稳定的纳秒整形激光脉冲；激光脉冲振幅不稳定度从振荡器输出的单纵模调Q激光脉冲的10％(RMS)降低到4％(RMS)，大大改进了纳秒量级整形激光脉冲幅度稳定性。     

被动调Q固体激光器的稳定性及增益预泵浦技术

研究了造成被动调 Q激光脉冲不稳定的原因 ,针对泵浦功率的起伏和饱和吸收体响应时间的影响 ,进行了深入的分析。提出了采用增益预泵浦方式提高被动调 Q激光器稳定性的方法 ,并就这种激光器进行了分析。结果表明 ,采用增益预泵浦 ,可提高被动调 Q激光器脉冲输出能量和工作效率。