紧包漫反射腔输出偏振特性与光束质量的关系

紧包漫反射聚光腔由于其泵浦均匀性、效率及输出光束质量等优点已在高功率激光系统中得到重视与应用，紧包漫反射腔由于大功率注入下存在的泵浦不均匀性带来输出光束质量受到谐振腔内偏振片的倾斜方向严重影响。本文首次通过实验对这种现象的相关因素进行研究，得出相应结论，对于今后带有紧包漫反射腔的激光器系统工程化设计将具指导作用     

双拱形LDA侧面泵浦Nd∶YAG光场均匀性研究

采用一种双拱形激光二极管阵列对双棒串接的Nd∶YAG进行同心泵浦,将双拱形激光二极管面阵发出的光作高斯光束处理,通过计算机模拟,研究了双拱形LDA侧面泵浦条件下Nd∶YAG的泵浦光场均匀性,分析了泵浦结构各参量对泵浦光场均匀性的影响。证实了只要选取适当的泵浦参数,采用这种泵浦结构可以提高激光输出能量和光束质量。实验测试了该泵浦结构下Nd∶YAG激光器的输出能量和光束质量,实验结果与理论分析结果基本相符,验证了所建模型的正确性。     

双拱形LDA侧面泵浦Nd:YAG光场均匀性研究

采用一种双拱形激光二极管阵列对双棒串接的Nd:YAG进行同心泵浦,将双拱形激光二极管面阵发出的光作高斯光束处理,通过计算机模拟,研究了双拱形LDA侧面泵浦条件下Nd:YAG的泵浦光场均匀性,分析了泵浦结构各参量对泵浦光场均匀性的影响.证实了只要选取适当的泵浦参数,采用这种泵浦结构可以提高激光输出能量和光束质量.实验测试了该泵浦结构下Nd:YAG激光器的输出能量和光束质量,实验结果与理论分析结果基本相符,验证了所建模型的正确性.     

无热退偏损耗Nd∶YAG环形腔单纵模激光器

在Nd∶YAG侧面泵浦四镜环形腔单纵模激光器内,采用薄膜偏振片反射光束作为输出光束,以消除环形腔内热退偏损耗,提高输出功率及效率。实验表明,该Nd∶YAG环形腔可单向运转并输出单纵模激光,环形腔激光器内无热退偏损耗。在驱动电流为21 A时,环形腔激光器输出5.1 W 1064 nm单纵模激光,输出激光线宽为200 MHz,输出光束为线偏振光。通过采用端面泵浦结构,以及采用对p偏振光反射率与泵浦功率相匹配的薄膜偏振片,激光器单纵模输出功率及效率可望进一步提高。     

DPL激光器光束质量研究

利用扭转模获取高光束质量种籽源的同时,进行了高功率二极管均匀泵浦聚光腔设 计,研究相位共轭镜用于改善MOPA激光系统光束质量诸特性。最终获得了重复频率40Hz、单脉冲能量大于400mJ、近衍射极限的高光束质量激光输出。     

端面泵浦复合结构板条介质泵浦光束不均匀性的仿真研究

基于Zemax软件下的非序列模式（Non-Sequential Mode）光线追迹法,分别模拟复合结构板条介质泵浦端面和掺杂介质区工作端面上的光强度分布。由追迹结果可知,经过整形,在泵浦面强度分布均匀的泵浦光束经过非掺杂介质区传播到掺杂介质工作端面后光束分布均匀性大大降低。研究表明复合结构板条介质中非掺杂介质区影响了泵浦光束,即泵浦光在非掺杂介质区传播过程中发生全内反射,导致部分光束在实际工作端面的部分区域发生叠加,从而致使实际工作端面泵浦光束分布不均匀。     

高功率DPL光束质量研究

为了在高功率DPL中获取高光束质量输出激光，利用扭转模获取高光束质量种籽源的同时，进行了高重复频率下的热致及光致双折射效应的补偿、高功率二极管均匀泵浦聚光腔设计及相位共轭镜用于改善激光系统光束质量等特性研究。最终获得了重复频率40Hz、单脉冲能量大于400mJ、近衍射极限的高光束质量激光输出。这种方法对高功率激光系统的设计十分有用。     

HF激光器腔内气动介质有序扰动的数值模拟

通过对化学激光器腔内介质不均匀性的分析指出 ,HF连续波化学激光器 (CWCL)腔内的气动介质的有序不均匀扰动将是影响输出光束质量的主要因素之一。利用建立的激光器腔内二维折射率分布模型对基频和泛频HFCWCL有无激射条件下腔内气动介质的有序分布进行了数值计算。分析比较了 3 Slot(3S)和 2 Slot(2S)喷管结构的激光器的性能和气动介质对光束质量的影响。数值模拟指出 ,在望远式非稳腔输出条件下 ,腔内 1m喷管阵列的气动介质有序不均匀扰动对光束质量的影响不大 ,但由于相位扰动的均方差将随喷管阵列长度的平方增大 ,对于HF泛频输出尤应重视。另外 ,3S在工作性能和光束质量方面均优于 2S。     

高稳定度光泵浦腔内倍频488 nm半导体薄片激光器

设计了一种性能稳定、结构紧凑的光泵浦腔内倍频488 nm半导体薄片激光器。为获得光束质量好、输出性能稳定的488 nm激光器,利用808 nm LD从顶面垂直泵浦半导体增益介质芯片获得976 nm基频光,通过在腔内置入I类相位匹配的LBO晶体进行倍频获得488 nm激光输出。半导体增益介质芯片具有13量子阱和808 nm/976 nm双反射带反射镜,其双面键合金刚石散热片。在泵浦功率为9.2 W时,获得111 mW 488 nm激光输出,光谱线宽为1.3 nm,光-光效率为1.2%,光束质量Mx2、My2分别为1.03和1.02,连续工作3 h激光输出功率不稳定度为0.6%。     

880nm LD端面泵浦Nd:YVO_4板条激光实验研究

正将上能级直接泵浦与部分端面泵浦混合腔板条结构结合,可以有效降低激光增益介质的热载和热效应,实现更高功率的高光束质量激光输出、报道了采用两个4-bar 880 nm激光二极管列阵作为泵浦源,两端面泵浦板条Nd:YVO_4晶体的1064 nm实验研究结果、采用了正支离轴非稳-稳定混合腔,在泵浦功率为540 W时,获得了218 W激光输出,光-光转换效率42.6%。M~2因子水平方向大约是1.5,竖直方向是2.0、采用了负支离轴非稳-稳定混合腔,在泵浦功率为540 W时,获得了230 W激光输出,光-光转换效率44%。光束质量与正支时相当。     

Nd：YAG激光器最佳泵浦条件的实验研究

本文报导不同泵浦腔的比较及几何传输效率的数值计算．研究泵浦腔几何尺寸，灯的类型，反射膜层与泵浦效率的关系．并讨论泵浦均匀性及灯放电回路对泵浦效率的影响．     

大功率1.3 μm二极管泵浦Nd∶YAG激光器研究

通过二极管侧面环形泵浦方式是目前取得大功率、高光束质量的1.3 μm激光的最有效的方法之一。本文采用双泵浦腔串联的对称平平腔结构和优化补偿激光棒热透镜效应的手段,实现了通过注入光功率分摊到两个泵浦腔的方法降低单个激光棒的热效应提高了激光器光束质量,同时又实现了激光功率的提升。实现了平均功率140 W、光束发散角10 mrad、功率不稳定度2 %、重复频率10 kHz、脉冲宽度250 ns的激光输出,为拓展相关领域的应用奠定了基础。     

连续16 W二极管端面泵浦混合腔Nd:YVO4板条激光器

在半导体泵浦的固体激光器中,激光晶体的热效应在很大程度上影响了激光器的能量输出和光束质量.为减小激光器中的热效应,介绍了用LD端面泵浦板条(slab)激光晶体,结合稳腔-非稳腔混合腔型(hybrid resonator)实现的板条激光器.在腔长为50 cm的情况下,得到了16 W连续输出,高泵浦功率时斜效率达到59%,同时进行了稳腔方向的热效应分析.     

基于衍射/反射光束整形系统的高密度泵浦源

利用二元光学元件微型化和对波面进行任意整形的特点,将二元光学衍射器件用于高功率激光二极管阵列光束的快、慢轴准直,并结合空心导管设计一种衍射/反射混合型光束整形系统,用于实现高密度、高均匀性LD泵浦源.应用时域有限差分法(FDTD)的严格矢量分析表明:所设计的二元光学准直器性能优良,准直后光束发散角在误差范围内接近衍射极限,慢轴方向衍射效率为82.21%,快轴方向为75.76%.模拟设计的结果表明:采用这种衍射/反射光束整形技术的高密度泵浦源能获得高功率密度和高均匀性的抽运光束,在空心导管出射端面附近光强起伏RMS<1%,并且在光束的准直性能和系统紧凑性方面优于传统整形方法.     

输出功率达230W的绿光固体激光器

介绍了一种高功率Nd:YAG绿光激光器实验装置,采用非垂直入射式漫反聚光腔,解决了高泵浦功率密度下增益分布均匀性问题,采用双泵浦头串联的对称直通谐振腔结构,在LD泵浦功率1 400 W时,获得了400 W基频输出,采用Ⅰ类温度匹配方式LBO晶体内腔倍频,在声光Q开关重复频率10 kHz条件下,获得了平均功率达230 W的532 nm绿光激光输出,脉冲宽度小于56 ns,光一光转换效率16.8%,光束质量约30 mm·mrad.该激光器结构简单,可靠性好,适合于工程应用.     

用快速傅里叶变换法分析超高斯反射镜腔的光场分布

常规非稳腔由于输出耦合镜硬边光阑的衍射效应而影响了激光输出。使用非均匀反射镜，可以起到软边光阑的作用，改善了输出光束的光场分布特性。高斯分布反射镜已经被广泛应用，超高斯分布反射镜的提出是对非均匀反射腔的一大改进。快速傅里叶变换(FFT)方法是计算激光腔光场分布的一种方便快捷的方法，利用快速傅里叶变换方法分析了超高斯反射镜腔的腔内三维光场分布情况，并模拟了热透镜焦距变化时腔内光场分布的变化。然后分别在空腔和考虑热透镜效应的情况下对输出光束的光场分布进行了理论模拟，并讨论了热透镜效应对输出光场分布的影响。     

重频10kHz输出23W的小型二极管泵浦激光器

重频10kHz输出23W的小型二极管泵浦激光器美国马萨诸塞州阿克顿的Light Solutions公司的研究人员展示了一种小型二极管泵浦的连续Nd:YAG激光器,在10kHz重频时调Q偏振输出23W。光束质量高,脉宽窄,能够有效实现腔外倍频。     

场转动环形非稳腔的空间平均效应研究

将光束绕光轴旋转的思想应用于改善固体激光谐振腔失调,增益不均匀,泵浦热效应等问题。设计了束转动环形非稳固体激光腔。采用快速傅里叶变换的方法,对束转动环形非稳腔的空间平均效应进行了数值模拟,发现对于固体激光器不同的泵浦方式,光束旋转产生的空间平均效应不同,其效果与光束旋转特点、泵浦方式、腔的放大率、束转动角度等有关。本文对几种不同形式的增益不均匀进行计算,对于增益介质横截面一维方向不均匀和角向不均匀的情况,束转动90°环形非稳腔能有效补偿空间不均匀。得到的结论为束转动90°环形非稳腔的优化设计和应用提供理论依据。     

定向棱镜改善内腔式光参量振荡器输出性能

影响被动调Q内腔式光参量振荡器输出性能的主要因素包括谐振腔的失谐、被动调Q晶体本身存在的不稳定性及腔内泵浦光束的光强分布等.采用定向棱镜作为泵浦源谐振腔的全反射镜,实现了对谐振腔的加固设计、腔内增益的匀化及光束质量的改善.通过实验获得了输出能量11 mJ,能量稳定性8%,电光效率2.6‰,脉宽6.9 ns,发散角7 mrad的人眼安全激光.     

二极管泵浦Yb:YAG Thin Disk激光器光束质量及V型腔腔内倍频的研究

Thin Disk激光器由于其独特的设计可以同时获得高转换效率和光束质量。对Yb：YAG Thin Disk激光器中泵浦光斑与腔模的耦合对光束质量的影响作了分析，并在普通直腔和Ⅴ型腔的实验中分别获得M^2：1．15，13.69W和M^2=1．12，13．85W的1030nm激光输出，还在Ⅴ型腔中进行了腔内倍频的实验研究。