电光调Q脉冲激光外差研究

采用高斯函数模拟电光调Q射频激励波导CO2 激光器输出脉冲激光的波形 ,在理论上研究了脉冲激光外差的波形及其傅里叶变换频谱成分 ,并在实验上测量了脉冲激光外差的波形及其傅里叶变换频谱 ,理论分析与实验结果一致。     

基于LiNbO3晶体电光调Q的Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出特性分析

搭建了以布儒斯特角切割LiNbO3晶体作为电光调Q元件的Cr,Tm,Ho:YAG激光器,测量了静态时腔内LiNbO3晶体的放置角度对激光器输出能量以及偏振特性的影响。研究发现,当LiNbO3晶体以布儒斯特角放置时,Cr,Tm,Ho:YAG激光器效率最高,输出激光的p分量最大,线偏振特性最好,这对电光调Q是有利的。电光调Q时,测量了不同抽运电压下的输出能量、脉冲宽度及脉冲波形,当重复频率为2Hz时、脉冲能量为25mJ,最小脉宽达265ns,脉冲峰值功率达94.3kW,脉冲波形呈光滑的近高斯分布。     

一级放大激光时域特性影响因素及优化

基于一级放大脉冲Nd3+:YAG激光器实验系统,通过实验测量手段,开展了级间泵浦延时、放大增益系数与电光调Q加压延时对激光单脉冲能量影响规律的测量研究与数据分析,分别从静态和动态2种条件下,测量了级间泵浦延时、脉冲能量、脉冲宽度、动、静态放大增益系数、电光调Q加压延时等时域参数随放大电压的变化规律曲线.研究表明,在谐振...     

基于电光开关的高功率准分子激光MOPA系统ASE抑制

高功率准分子激光系统中的放大自发辐射(ASE)会引起主脉冲信号对比度下降,从而导致放大过程中激光脉冲信号对比度下降以及波形展宽和畸变,影响精密物理实验的开展。基于电光开关产生短脉冲的原理,对紫外波段电光开关进行了研究,建立了一种抑制准分子激光放大链ASE的方法。在对主振荡功率放大(MOPA)系统第一级预放大器的削波实验中,单电光开关和双电光开关消光比分别达到了103和104量级,削波后的激光脉冲信号对比度由原来的几十倍分别提高到105和106量级。在单路MOPA系统放大实验中,采用级联双电光开关进行了系统的ASE控制,并最终在靶面获得了良好的窄脉宽放大激光脉冲,为高功率准分子激光系统中波形放大问题提供了一个有效的解决方案。     

腔内CdTe电光调QCO_2窄脉冲激光外差信号特性分析

较详细地研究了腔内CdTe电光调QCO2 窄脉冲激光及其外差信号的时域频域特性,发现它的激光脉冲时域波形有很长的拖尾,拖尾持续时间与CdTe晶体外触发电压开关宽度有关,触发宽度越宽拖尾越长,反之则短。进行了调QCO2 脉冲激光微弱信号检测实验,即将脉冲激光衰减到用直接探测方法无法检测的程度,此时再用外差检测方法,在脉冲包络之内及其拖尾部分观察到了较强的外差中频信号,从实验上验证了外差探测灵敏度远远高于直接探测。根据该激光脉冲拖尾持续时间部分可控的特性,从理论上讨论了CO2 连续激光本振和窄脉冲主振激光外差中频信号频率跟踪和偏频锁定的可行性     

输出5 W的电光调Q Nd:YAG陶瓷激光器

研究了激光二极管(LD)侧向抽运的Nd:YAG陶瓷电光调Q激光器的激光输出特性.该激光器采用九组激光二极管线阵列(LDA)侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,并用微通道热汇冷却技术冷却.在电光调Q方式下,重复频率为100 Hz,抽运单脉冲能量为416 mJ时,用尺寸为φ5 mm×75 mm,掺杂原子数分数为1%的Nd:YAG陶瓷棒,获得50 mJ的1064 nm激光输出,脉冲宽度为12 ns,斜率效率达24%.并实验测量和分析了偏振片,KD*P晶体,四分之一波片等调Q器件的插入损耗.测量了输出激光时间波形和光斑的光强空间分布.     

激光二极管连续抽运电光调Q Nd∶YVO_4激光器

报道了全固态激光器连续抽运高重复率电光调Q的实验和理论分析结果.用LGS(La3Ga5SiO14)晶体作电光调Q元件,在激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4激光器中实现了较高重复率的电光调Q输出.实验中在104Hz重复率下,抽运功率为28 W时,平均功率超过5 W,脉冲宽度为7 ns,峰值功率为70 kW,并对不同重复率时的脉冲输出进行了比较,在低重复率下,脉宽<6.5 ns,峰值功率超过100 kW.在理论上,通过对连续抽运时的电光调Q速率方程进行修正,并考虑放大自发辐射(ASE)的影响,对调Q激光器的储能过程和脉冲输出特性进行了模拟,所得结果和实验数据能够很好地吻合.最后,利用LasCad软件对晶体的热效应进行了模拟,并利用临界稳定腔方法对热焦距进行了测量,测量和模拟结果基本一致.     

利用LiNbO_3电光调制器实现宽频带激光输出

利用ＬｉＮｂＯ３电光调制器理论上可以获得宽度达１００ＧＨｚ的宽频带激光输出，并且其输出激光脉冲的宽度和形状都能够由一台电脉冲发生器很方便地进行控制。报道了宽频带激光器的实验结果，利用ＬＤ泵浦的单纵模连续激光器作为光源，可获得峰值功率为４．２ｍＷ，带宽为４２ＧＨｚ的激光脉冲输出。     

输出5W的电光调QNd∶YAG陶瓷激光器

研究了激光二极管(LD)侧向抽运的Nd∶YAG陶瓷电光调Q激光器的激光输出特性。该激光器采用九组激光二极管线阵列(LDA)侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,并用微通道热汇冷却技术冷却。在电光调Q方式下,重复频率为100 Hz,抽运单脉冲能量为416 mJ时,用尺寸为5 mm×75 mm,掺杂原子数分数为1%的Nd∶YAG陶瓷棒,获得50 mJ的1064 nm激光输出,脉冲宽度为12 ns,斜率效率达24%。并实验测量和分析了偏振片,KD*P晶体,四分之一波片等调Q器件的插入损耗。测量了输出激光时间波形和光斑的光强空间分布。     

激光二极管连续抽运电光调Q Nd:YVO4激光器

报道了全固态激光器连续抽运高重复率电光调Q的实验和理论分析结果。用LGS（La3Ga5SiO14）晶体作电光调Q元件，在激光二极管（LD）端面抽运Nd：YVO4激光器中实现了较高重复率的电光调Q输出。实验中在10^4Hz重复率下，抽运功率为28w时，平均功率超过5W，脉冲宽度为7ns，峰值功率为70kW，并对不同重复率时的脉冲输出进行了比较，在低重复率下，脉宽〈6．5ns，峰值功率超过100kW。在理论上，通过对连续抽运时的电光调Q速率方程进行修正，并考虑放大自发辐射（ASE）的影响，对调Q激光器的储能过程和脉冲输出特性进行了模拟，所得结果和实验数据能够很好地吻合。最后，利用LasCad软件对晶体的热效应进行了模拟，并利用临界稳定腔方法对热焦距进行了测量，测量和模拟结果基本一致。     

高重频风冷声光调Q光纤激光器实验研究

为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器,采用主振荡功率放大结构,对声光调Q的全光纤激光器进行了研究.振荡级采用声光调Q方案,以光纤光栅对为激光器腔镜,915nm激光二极管连续抽运,得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出.采用两级大模场双包层光纤放大,实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出.第二放大级光光转换效率69%,激光器总光光转换效率达62.7%.分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因.结果表明,采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性,在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%.     

高能量1 ns Nd:YAG激光器系统

为了实现高能量、窄脉宽的输出,设计了一种半导体端面泵浦Nd:YVO4的主振荡器与功率放大器(MOPA)结构的Nd:YAG激光器。半导体端面泵浦布儒斯特切角Nd:YVO4晶体调Q主振荡器,获得了单脉冲能量0.16mJ,重复频率5Hz,脉冲宽度0.964ns的种子激光输出。通过使用光隔离器和端面切角的Nd:YAG晶体,避免了Nd:YAG双通预放大器的ASE效应,获得了单脉冲能量88mJ,脉宽0.972ns的激光输出。通过空间滤波器后,两级主放大器单通放大后,最终获得了单脉冲能量大于3.25J,脉宽1.051ns,M2为1.9,不稳定度小于±3%ns激光放大输出。     

一种声光调Q窄脉宽小体积激光器

为了构建一种声光调Q的窄脉宽小型Nd:YVO₄激光器,从主动调Q速率方程出发,分析了抽运速率、重复频率、输出镜透过率对脉宽的影响。该激光器采用简单的平平腔设计,LD端面抽运高增益的Nd:YVO₄激光晶体,在谐振腔内插入一个微型的声光调Q开关,作用长度约为7mm,谐振腔腔长13mm,输出镜的透过率为70%。结果表明,在抽运功率为4.21W、重复频率20kHz时,获得了单脉冲能量20μJ、脉冲宽度1.65ns、峰值功率为12kW的1064nm激光输出。此结果说明,用微型声光调Q开关来构建短腔获得窄脉宽输出是一种切实可行的方案,且该器件还可以作为大功率激光器的种子源。     

内腔倍频被动调QNd∶YVO_4/KTP激光特性的研究

实现了激光二极管(LD)抽运Nd∶YVO4/KTP,GaAs饱和吸收体被动调Q绿激光运转。测量了GaAs不同 厚度情况下的脉冲重复率、脉冲宽度、单脉冲能量及峰值功率随抽运功率的变化关系。在抽运功率3.22W下,300 μm厚的GaAs获得了381kHz的高重复率,53.2ns的脉冲宽度,0.18μJ的单脉冲能量。通过求解内腔倍频GaAs 调Q工作原理的耦合波方程组,所得的理论值与实验结果相符。     

声光调QCO_2激光器的理论计算和实验研究

采用谐振腔内插入声光调制器的方法进行了小型CO2激光器的调Q实验,并根据影响激光器输出的诸多因素,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计算,据此提出了声光调QCO2激光器优化设计的途径和方法。设计制成的声光调QCO2激光器获得峰值功率超过4000 W,激光脉冲宽度为180 ns,与理论计算基本一致。激光器脉冲重复频率调节范围1 Hz~100 kHz。理论分析和实验结果均证明,调Q晶体中超声场的渡越时间并不会影响输出激光的脉冲宽度,因此无需在腔内插入光学透镜进行光束直径的压缩变换;渡越时间的影响只是体现在延长了激光脉冲的建立时间上;激光器的最佳工作频率在1 kHz左右,这与CO2分子0001能级大约1 ms的辐射寿命相匹配,当频率超过1 kHz时,激光的脉冲宽度随着频率的增加而开始加宽。激光器通过光栅选线的设计方式实现了9.2~10.8μm的全波段波长调谐,测得激光输出谱线超过60条。     

Optimization of quasi-three level end-pumped Q-switched lasers

Equations describing the pump excitation and Q-switched energy extraction of end-pumped, quasi-three level laser systems are collected. A transcendental expression relating the Q-switched laser output energy to the laser's initial gain and cavity transmission which is valid for arbitrary output coupling is derived. This expression simplifies sensitivity and optimization studies of such systems. A first order ordinary differential equation is derived which describes the rod-integrated excited state number density resulting from an arbitrary pump excitation pulse, The equation is valid for both single pass and double pass pump geometries. To illustrate the utility of the collected set of equations an end-pumped joule class, Q-switched Yb:YAG oscillator is optimized and studied     

LD单端泵浦Nd:GdVO4声光调Ｑ高重频窄脉宽激光器

激光二极管（LD）泵浦的Q调制高频率、窄脉宽、高峰值功率的固体激光器在激光雷达、激光加工等领域日益得到广泛的应用，而更高调制频率的固体激光器在将来会更受青睐。分析了泵浦功率和输出透过率两个因素在10~100 kHz调制频率下对脉宽的影响程度。研制了LD单端泵浦Nd:GdVO4声光调Q 激光器，实现了重频100 kHz下窄脉宽激光输出。在重频为80 kHz时，获得脉宽17.7 ns，平均输出功率3.49 W，峰值功率2.46 kW和在重复频率为100 kHz时，获得脉宽19.6 ns，平均输出功率3.52 W，峰值功率1.79 kW的效果。     

放大自发辐射对全固态激光器调Q性能的影响

为定量分析放大自发辐射(ASE)对调Q激光器性能的影响,在调Q激光速率方程中引入放大自发辐射项,并在合理的近似下求解,给出了激光二极管(LD)端面抽运电光调Q运转的固体激光器反转粒子数的建立过程,分析了放大自发辐射对激光上能级储能效率的影响及考虑放大自发辐射时调Q激光器输出脉冲宽度和脉冲能量随抽运功率的变化关系。结果表明,由于放大自发辐射的存在,上能级储能效率降低,且在一定的抽运功率下,调Q输出脉冲宽度变宽,脉冲能量下降。用LGS(La3Ga5SiO14)晶体作电光调Q元件,在激光二极管抽运的Nd∶YVO4激光器上进行了实验,实验结果与理论分析结果基本吻合。     

Modeling pulse shape of Q-switched lasers

A general approach describing the pulse shape and temporal width of Q-switched lasers has been derived. Based on a normalized intermediate variable describing the ratio of population inversion density at the beginning of Q-switch to that at threshold, a generalized characteristic equation that governs passively and actively Q-switched lasers is derived. From the characteristic equation, the pulse symmetry property and pulse width can be described and easily calculated for any given operating parameters, and the waveform of the laser pulse can be reconstructed without solving the laser rate equations. An approach is also given for the case of intracavity frequency-doubled Q-switched lasers. Theoretical results show agreement with experiments for a diode pumped Nd:YAG laser system that is passively Q-switched by a Cr⁴⁺ :YAG absorber     

高重频Nd:YVO4声光调Q与RTP电光调Q激光器实验对比分析

报道了相同实验条件下激光二极管端面抽运生长型复合Nd:YVO4晶体声光调Q和RTP电光调Q激光器。应用声光调Q和RTP电光调Q分别实现了最高重复频率200 kHz和500 kHz的TEM00模1 064 nm激光输出,输出平均功率分别达到12.13 W和13.56 W,脉冲宽度分别为16.65 ns和27.27 ns,并首次对比了两种调Q体制下的高重频激光输出特性。实验结果表明,RTP电光调Q具有更好的高重频关断能力,但由于受到高压驱动的限制,RTP电光调Q无法在更高重复频率下实现窄脉宽高峰值功率激光输出,而在更高重频下仍有较好输出性能的声光调Q将取代电光调Q成为几百千甚至上兆Hz高重频激光器的首选调Q机制。