可调谐TEA CO2激光倍频的研究

近年来,随着3～5 μm大气窗口热成像系统的开发和应用,国际上正大力展开这一波段激光光源的研究.迄今在3～5 μm波段尚无直接振荡的小型且操作简便的高功率激光器,人们致力于利用波长转换技术来获得这一波段相干光的开发研究.其中,最引人注目的是利用非线性晶体的TEA CO2 激光倍频的研究.我们利用自行研制的小型可调谐TEA CO2激光器和中科院安徽光机所生长的尺寸为7×8×12 mm3的AgGaSe2晶体,实现了CO2激光的倍频.TEA CO2激光器可输出50多条谱线,输出能量大于50 mJ.AgGaSe2晶体采用I型相位匹配,在CO2激光10.59 μm波长下,其相位匹配角为55.43°.实验中采用改变抽运光入射角的方法获得了20多条CO2激光谱线的倍频光输出,其中在CO2激光的10 P(18)谱线下得到较大倍频光输出1.32 mJ.(OB8)     

连续波可调谐CO2激光在AgGaSe2中倍频研究

在一台小型连续波(CW)CO2激光器上用光栅调谐获得了从9.23-10.65μm范围内20条谱线输出,用一片8 mm×8 mm×15 mm红外非线性光学晶体AgGaSe2实现了上述谱线的二倍频输出。实验测得10P(20)谱线的倍频光输出为2.1μW,相位匹配接收外角△θ外·L=2.1°·cm。     

670.7 nm电光调Q Nd:YAP/LBO激光器

介绍了一台高峰值功率的脉冲红光固体激光器.通过激光晶体和非线性光学晶体的对比与选择,采用掺杂浓度为1 at%的b-轴切割的Nd:YAP晶体作为激光增益介质,并通过电光调Q,输出1341.4 nm波长的激光脉冲,再选用Ⅰ类临界相位匹配三硼酸锂(LBO)作为倍频晶体,其匹配角度为θ=86.13°,φ=0°,进行腔外倍频的实验研究.当1341.4 nm电光调Q的基频激光输出能量为126 mJ时,获得51.1 mJ、脉宽为40 ns的670.7 am脉冲倍频红光输出,二次谐波的能量转换效率为40.5%.由于采用电光调Q运行模式,脉宽可窄到40 ns,670.7 nm红光的峰值功率高达1.277 MW,大大拓宽了在激光美容、医学治疗等领域的应用.     

用AgGaSe2获得红外二次谐波

对光学性能的研究得出二次谐波以及7~15微米波段的红外混频结果。斯坦福大学的Bob Byer等人以调谐在1.32微米的声光调Q Nd:YAG激光器的输出,泵浦LiNbO3参量振荡器。1.5~1.7微米波段的振荡器输出在AgGaSe2晶体中与通过参量振荡器的、保持共线的1.32微米光束混频。该装置可以在7~15微米区域内连续调谐。初步计箅表明,用改变泵浦波长的方法能达到较宽调谐波段。另外,实验者还演示了晶体中CO2激光的相位匹配二次谐波振荡,其转换效率为2.7%。     

中红外磷锗锌光参量振荡器实验研究

采用110 W光纤耦合输出二极管激光器泵浦Tm∶YAP晶体,测量了晶体热焦距与吸收泵浦功率的关系,依此设计了基波谐振腔,得到最高32 W的2μm基波输出。计算了2μm激光泵浦Ⅰ类相位匹配ZGP-OPO的相位匹配曲线,得到中波输出时的相位匹配角。用脉冲基波泵浦ZGP-OPO,最高输出10.5 W中波激光。测量了中波激光的光谱和光束质量,波长峰值分别是3.45μm和4.8μm,光束质量因子M2=4.6。     

高效腔内色散调Q Nd:YAG紫外激光器

采用避免激光器不稳定的色散调Q YAG激光谐振腔设计,用Ⅰ类非临界相位匹配LBO晶体,在腔内产生二次谐波,产生的532nm与腔内1064nm在腔内经过Ⅱ类临界相位匹配LBO晶体产生355nm的紫外激光。为了提高谐波转化效率,分别在腔内插入了λ／4波片、偏振片,得到在泵浦捕运光功率约为120W时输出2．5W的355nm紫外激光,功率稳定性RMS在3h内小于0．8％。     

腔内OPO2μm脉冲激光器

设计了基于KTP晶体的内腔式光参量振荡(OPO)2μm脉冲激光器。理论计算了KTP-OPO波长调谐特性及相位匹配参数,采用电光调QNd:YAG1.064μm激光泵浦的KTP晶体,在XZ主平面内,实现了Ⅱ类相位匹配,选用Φ4mm光阑限制光束,分别对单块KTP和为补偿走离效应采用两块向对放置的KTP晶体进行了实验,获得了最高25mJ的脉冲2.12μm激光输出,电光转化效率1.14‰。     

声光调Q CO2激光器波长调谐理论分析与实验研究

采用旋转光栅法实现了声光调Q CO2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO2激光波长调谐特性,发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系,结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97（闪耀波长10.59 m）和28.71（闪耀波长9.60 m）的光栅实验研究了声光调Q CO2激光器波长调谐特性,分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示:光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线,该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 kHz时,获得10.59 m激光脉冲宽度为160 ns,平均功率4.2 W,脉冲峰值功率26.25 kW,且稳定性良好。     

可调谐TEACO_2激光在AgGaSe_2中的倍频

在一台小型TEACO2激光器上采用光栅调谐的方法获得了从9．23～10．64μm范围的多谱线输出，其中7条最强的谱线用非线性光学晶体AgGaSe2实现了二次谐波转换。在基波聚焦情况下，用一片优质的14mm长的晶体，获得了R（14）跃迁10．288μm的26％倍颇能量转换效率。     

Ho∶YLF激光泵浦的长波红外ZnGeP2光参量振荡器

以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP₂光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2 W@10 kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11 ns,单脉冲能量为0.32 mJ,单脉冲峰值功率为11.8 kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。     

高效高峰值功率全固态355nm紫外激光器

为了获得结构紧凑的瓦级实用化高峰值全固态355nm紫外激光器,采用简单紧凑的平平直腔结构,使用声光Q开关进行调制,通过LD端面抽运Nd:YAG激光晶体,在重复频率1kHz～50kHz的情况下,产生平均功率1.03W～6.1W的1064nm红外光;采用LBO晶体进行2倍频和3倍频,在重复频率10kHz时得到紫外的最高输出功率1.08W,峰值12kW;在重复频率5kHz时得到紫外的最高峰值功率为17kW。结果表明,该方案满足了实际的应用需求。     

Growth of third-harmonic signal in optical glass fibre

Rapid growth with time of the third-harmonic signal in optical glass fibres, illuminated with 10 kW peak power pulses from a Nd:YAG laser, has been observed. Broadband fluorescence from the third-harmonic signal around 420 nm was also detected.<>     

单放电盒5kW横流CO2激光器气体流动特性研究

为了解决传统双放电盒横流5kW CO2 激光器双风道、风速小、体积庞大等问题,研究开发了单放电盒横流5kW CO2 激光器,采用气体动力学、放电区气体流场分析的方法,在保证风机强度的前提下根据通风机原理设计了一款铝质轻型离心风机,风机的进口直径为382mm,出口直径为451mm,蜗壳宽度为160mm,并进行了实验验证。结果表明,配置该风机的单放电盒的5kW CO2激光器提高了功率稳定性,放电区气体平均流速从60.8m/s提高到75.5m/s,缩小了弧光放电的面积,改善了近场光斑的强度及均匀性,采用铝制风机及单放电盒减小了激光器的整体重量和体积。这对CO2激光器向高功率、小体积、紧凑型发展具有重要意义。     

千瓦级快轴流CO2激光器的射频系统

在千瓦级快轴流CO2激光器中,我们用单个射频源通过50Ω传输线和π型网络给8段光管馈电,在这样的安排下将15kw连续波射频功率有效并均匀地耦合到8段光管的等离子体中。这种技术的关键是阻抗匹配。     

CO/sub 2/ laser processing of alumina (Al/sub 2/O/sub 3/) printed circuit board substrates

We report the results of an investigation of the laser-material interaction processes involved in laser drilling of alumina, through the use of an enhanced peak power (2.5 kW) CO/sub 2/ laser and novel temporal pulse formats. Peak power was varied from 30 W to 2 kW for pulses of constant energy to observe the effect produced on scribe depth. High-speed videography of hole formation has been combined with microscopic analysis to investigate the key processes involved in laser processing of alumina. Plasma screening was observed for short, high peak power laser pulses, and optimal scribing was achieved in the weakly plasma absorbing regime. A new processing technique for scribing alumina has been developed, which exploits the fast response of the laser to produce novel temporal pulse shapes, which can be modified to generate cleaner holes. Scribe speeds of up to 280 mm/spl middot/s/sup -1/ were obtained for scribe holes >200 /spl mu/m deep and 150 /spl mu/m apart, with no material plugging the hole, in 0.635-mm-thick 96% alumina.     

折叠式准封离型CO2激光器的光学谐振腔设计

在千瓦级基模连续CO_2激光器谐振腔设计中,采用具有良好横模选择能力的准封离型多折腔方案,考虑到共振腔内负的气体热透镜效应,使模体积与激发体积形成良好匹配,谐振腔获得稳定的最大效益的功率输出。在此基础上采用机械斩光盘式调Q方案,调整谐振腔设计参数,补偿高功率激光窗口正的热透镜效应,获得了最大平均输出功率800W的以基模为主的CO_2调Q脉冲输出。     

陶瓷多通道折叠射频波导稳频脉冲CO2激光器研究

为了研究可用于红外激光外差成像雷达、由腔倒空脉冲工作模式的主振激光器和处于连续工作模式的本振激光器组成的射频波导稳频脉冲 CO2激光器,采用输出端腔外准折叠和主、本振全反射端共用同一块原刻闪耀光栅的方法,分别缩短了器件的长度和提高了主、本振激光器的外差频率稳定性。通过调节CdTe调制器上的高压脉冲下降沿时间,可以使主振得到宽脉冲的腔倒空激光输出,本振通过插入压电陶瓷来实现系统的外差中频信号的偏频锁定。主振在腔倒空模式下工作重频可达到70kHz,得到脉冲峰值功率达到2.5kW（脉宽约为30ns）、主本振外差中频（120MHz）频率漂移在短期内小于1MHz 的结果。结果表明,研制的激光系统可以满足外差成像雷达系统的特殊要求。     

小型化高光束质量MgO: PPLN中红外光参量振荡器

为满足中红外激光的工程应用需求,研制了基于MgO: PPLN晶体的小型化高光束质量中红外光参量振荡器（MgO: PPLN-OPO）。泵浦源采用声光调Q Nd: YVO₄激光器,通过泵浦MgO: PPLN晶体,获得了高效率、高峰值功率中红外激光输出,在MgO: PPLN-OPO谐振腔中加入光阑,有效提高了中红外激光光束质量,整个激光器采用热电制冷与风冷相结合的散热方式,实现了激光器的小型化。实验结果表明:采用无水冷的声光调Q Nd: YVO₄激光器能够实现最高9.3 W的1.064 μm脉冲激光输出,光光转换效率为27.2%,峰值功率可达~27.5 kW;在Nd: YVO₄激光器泵浦下,MgO: PPLN-OPO实现了3.765 μm脉冲激光输出,在谐振腔中加入光阑后,MgO: PPLN-OPO的最高输出功率由1.20 W略降至1.08 W,但光束质量有明显提高,M_x2和M_y2因子分别从1.89和1.98优化至1.20和1.29,中红外激光脉冲宽度为8.4 ns,峰值功率达到~4.3 kW。     

Analysis and optimization of Q-switched operation of a Tm/sup 3+/-doped silica fiber laser operating at 2 /spl mu/m

Analysis and operation of a Q-switched Tm/sup 3+/-doped silica fiber laser in the wavelength region of 2 /spl mu/m is described when pumped with a Nd:YAG laser operating at 1.319 /spl mu/m. A large core of 17-/spl mu/m diameter was used to increase the laser gain volume, allowing high pump-power absorption and an output of high pulse energy and peak power. An acoustooptic modulator was used as Q-switching element and operated at repetition rates up to 30 kHz. A maximum peak output power of greater than 4 kW and a pulse duration at full-width at half-maximum of 150 ns has been obtained. This is the first report of high peak-power operation of the thulium-doped silica fiber laser.