生长型复合晶体开发成功

北京科港光电技术有限公司继2007年成功生长成YVO4＋Nd：YVO4复合晶体（又称白帽子晶体）后，2008年又成功生长成YVO4＋Nd：YVO4＋YVO4双端生长型复合晶体，生长的双端复合晶体界面平整，无散射，无生长纹。该复合晶体在国内外尚属首次生长成功，如图所示意。     

LD泵浦Nd:Gd:YVO_4激光器研究

掺钕离子的钒酸钇晶体（Nd：YVO4）是适合于激光二极管（LD）泵浦较为理想的固体增益介质之一．但Nd3 离子半径大（0．1109nm），Y3 离子半径小（0．1019nm），在生长过程中用Nd3 取代Y3 离子时，将引起YVO4正方晶格畸变趋向，导致晶体中出现结构应力，出现小角晶界缺陷，从而降低晶体生长的成品率．若在生长过程中同时掺入离子半径较小的Gd3 离子得到掺钕离子的钒酸轧钇晶体（Nd：Gd：YVO4），则可以缓和晶格畸变的趋向，克服小角晶界问题，而大大提高晶体的光学质量和成品率，并且由测得的吸收谱和荧光发射谱可以看出Gd离子的掺入…     

激光二极管端面抽运Nd:YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd:YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4固体激光器不同于Nd:YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果.用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd:YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变.分析结果表明端面抽运a轴切割Nd:YVO4晶体产生了椭球热透镜效应.从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性.     

LD泵浦Nd:YVO4全固态RTP Ⅱ类匹配543 nm激光器

报道了LD泵浦Nd:YVO4晶体连续输出的全固态腔内倍频543 nm激光器.采用三镜折叠腔结构,用功率为20 W的LD抽运掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体,产生1 085 nm腔内振荡基频波,其谱线在Nd:YVO4晶体内的对应能级跃迁为4F3/2-4I11/2.采用长度为10mm的Ⅱ类临界相位匹配RTP晶体进行腔内倍频,获得了543 nm激光输出.在20 W的抽运功率下,最大输出功率为2.13 W,光束质量因子M2=1.22,光一光转换效率达到了10.65%,输出功率在30 min内稳定度优于3%.实验结果表明:采用Nd:YVO4激光晶体进行腔内倍频是获得该543 nm波长激光的高效方法.     

880nm LD直接抽运YVO4-Nd:YVO4键合晶体1342nm激光器

报道了880 nm LD抽运下,YVO4-Nd:YVO4键合晶体1342 nm激光输出特性.880 nm LD抽运下,YVO4-Nd:YVO4键合晶体在抽运光功率为18.74W时获得了8.87W的激光输出,光-光转换效率为47.3％,斜效率为52.1％.并与相同实验条件下880 nm LD抽运Nd:YVO4单一晶体l 342 nm激光器、808nm LD抽运YVO4-Nd:YVO4键合晶体1342 nm激光器、808 nm LD抽运Nd:YVO4单一晶体1342 nm激光器的实验结果进行了比较.利用有限元分析方法,数值模拟了以上几种情况下晶体内的温度分布,晶体内的温度梯度较小时,得到的激光器斜效率较高.     

激光二极管抽运Nd∶YVO4/YVO4复合晶体激光器

在高功率激光二极管(LD)抽运的情况下,对比分析了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体和Nd∶YVO4单一晶体的激光特性。实验证明,复合晶体能够有效地降低晶体内的温度梯度,减小由端面变形带来的热透镜效应,获得比单一晶体高出许多的输出功率。采用Z型折叠腔,研究了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体KTP倍频特性,当抽运功率为17W时,获得了6.23W的绿光输出,抽运光到绿光的转换效率高达37%。     

激光二极管抽运Nd:YVO4/YVO4复合晶体激光器

在高功率激光二极管(LD)抽运的情况下,对比分析了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体和Nd∶YVO4单一晶体的激光特性.实验证明,复合晶体能够有效地降低晶体内的温度梯度,减小由端面变形带来的热透镜效应,获得比单一晶体高出许多的输出功率.采用Z型折叠腔,研究了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体KTP倍频特性,当抽运功率为17 W时,获得了6.23 W的绿光输出,抽运光到绿光的转换效率高达37%.     

150kHz生长型复合Nd:YVO4/Nd:GdVO4电光调Q激光器

报道了一种激光二极管(LD)端面抽运生长型复合晶体的RTP电光调Q激光器,实现了最高重复频率150kHz的TEM00模激光输出,并且对比了生长型复合Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体在高重复频率电光调Q激光器中的表现。实验表明在中小抽运功率下,具有更大发射截面和适中上能级寿命的复合Nd:YVO4晶体更容易在高重复频率电光调Q运转下实现高峰值功率的窄脉宽激光输出。在高抽运功率下,相比于复合Nd:YVO4晶体,热性能更加出色的复合Nd:GdVO4晶体更适合作为高重复频率电光调Q运转的激光增益介质。     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd∶YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4固体激光器不同于Nd∶YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果。用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd∶YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变。分析结果表明端面抽运a轴切割Nd∶YVO4晶体产生了椭球热透镜效应。从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性。     

808nm与888nm抽运Nd:YVO4热效应分析

根据Nd:YVO4晶体对808 nm和888 nm波长抽运光吸收特性的差异,模拟了两种波长抽运下晶体的温度分布、应力分布以及当抽运光在a轴和c轴上的偏振分量变化时,晶体在两种波长抽运下温度分布以及热焦距的变化.模拟结果表明,888 nm抽运下,Nd:YVO4晶体在径向温度梯度大幅度减小,晶体温度应力值远小于808 nm...     

W级中红外宽调谐光学参量振荡器的研究

报道了一个低阈值、宽调谐、中红外单谐振掺MgO的周期性极化LiNbO3(PPMgLN)晶体光学参量振荡器(OPO)。利用声光调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下实现了PPMgLN晶体的准相位匹配(QPM)OPO。OPO阈值仅为0.4 W(重复频率40 kHz,单脉冲能量10μJ,脉宽160 ns);在泵浦光为6.6W(重复频率40 kHz,脉冲能量165μJ,脉宽65 ns)、PPMgLN周期为30μm时,获得了1.13 W的3.61μm中红外脉冲激光输出,光-光转化效率达到17.1%,同时获得了880 mW的1.51μm信号光输出,并且通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm中红外宽带可调谐激光输出。重点讨论了闲频光的功率、调谐和脉冲特性以及功率稳定性问题。     

低掺杂浓度Nd:YVO4激光器的输出特性研究

在对Nd:YVO_4晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析后,报道了利用掺杂浓度为0.3at％,通光长度为10mm的Nd:YVO_4晶体作为增益介质,带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd:YVO_4激光器。在抽运功率为27.365W时,获得了14.85W的TEM_(00)模输出,光一光转换效率为60.49％,斜效率达64.5％。     

LBO倍频1.8 W连续671 nm红光激光器

Nd：YVO4晶体中掺杂的Nd^3 除了1．064μm的受激辐射跃迁外，还可产生1．342μm波段的弱辐射，经腔内倍频，最终可输出671nm的红色激光。报道了一种光纤耦合半导体激光二极管(LD)阵列端面抽运Nd：YVO4晶体，腔内采用Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)晶体倍频，实现波长为671nm的全固态红光激光器瓦级输出的理论分析和实验结果。采用短三镜折叠腔结构，通过对激光晶体热透镜焦距的估算，用计算机优化设计选取了合适的谐振腔参数，在芯径为400μm的光纤耦合808nm半导体激光二极管阵列抽运下，当注入功率为8W时，获得了波长为671nm的红光基模稳定输出．最高输出功率达1．8W，光-光转换效率达22．5％。     

NdYVO_4晶体的偏振激发荧光光谱及其LD泵浦激光特性

分别利用π和σ偏振光激发，测量并对比了ＮｄＹＶＯ４晶体的非偏振及偏振荧光光谱。研究了ＬＤ泵浦ＮｄＹＶＯ４激光器的输出特性，当泵浦功率为１９００ｍＷ时，获得了１０１２ｍＷ的１０６４ｎｍ激光输出，斜效率为５３．６％。     

高效率连续波运转的激光二极管端面抽运914 nm Nd:YVO4激光器

利用激光二极管(LD)抽运Nd∶YVO4晶体产生914 nm谱线振荡,再通过腔内倍频技术获得457 nm激光输出,是获得大功率蓝光激光器的一条重要的技术路线,因而实现高效率运转的914 nm激光输出则是方案的关键。报道了激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体、连续波运转的大功率914 nm准三能级激光器,方案中采用掺杂原子数分数为0.1%的低掺杂Nd∶YVO4晶体,有效地降低了热效应的影响,并通过准三能级理论模型的模拟计算选择了最佳晶体长度;通过对腔镜介质膜参数的适当控制,有效地抑制了波长为1064 nm和1342 nm的高增益谱线。实验中,914 nm激光器的阈值抽运功率仅为8.5 W,在31 W的抽运功率下914 nm激光输出功率高达7.2 W,激光器的斜率效率为32%,光-光转换效率为23.2%。     

LD泵浦6.8W连续Nd:YVO4/LBO 671nm红光激光器

报道了一种光纤耦合半导体激光二极管(LD)阵列端面抽运Nd∶YVO4晶体,腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)晶体倍频,实现波长为671nm的全固态红光激光器瓦级连续输出的理论分析和实验结果.采用短三镜折叠腔结构,通过对激光晶体热效应的考虑,估算其热透镜焦距,用计算机优化设计选取合适谐振腔参数,在26W的注入泵浦功率下,获得了连续输出6.8W、波长为671nm的红光基模稳定输出,光-光转化效率达到26%.     

Nd:GGG激光晶体的缺陷研究

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〉方向生长出直径为60 mm的Nd:GGG单晶,利用应力仪、偏光显微镜和环境扫描电子显微镜及化学腐蚀等仪器和手段,对晶体的宏观和微观缺陷进行了观察和分析,可为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供指导.     

LD端面泵浦固体激光器理论在测量Nd：YVO4晶体有效受激发射截面中的应用

对四种掺杂浓度的Nd:YVO4晶体进行了激光性质的研究和对比，从LD端面泵浦固体激光器的理论出发，结合实验数据计算了相应晶体的有产受 射截面σe。结果表明，随Nd^3 浓度的提高，Nd:YVO4晶体的有效受激发射截面σe逐渐增大，上能级寿命Te不断减小，两者的乘积在2at.%附近达到最大值。