RF激励波导CO2激光器电光调Q实验研究

对用于激光主动成像雷达、运行于稳频选支模式的射频激励波导CO2激光器腔内插入CdTe电光晶体调Q实验进行了研究。计算了CdTe晶体的插入损耗并与实验结果取得了一致,对CdTe晶体和其配套的λ/4波片的热稳定性进行了研究,比较了加压式和退奢式电光调Q对激光脉冲特性的影响。激光调Q输出EH11模,重复频率41.67kHz,峰值功率达到360W,脉冲半宽度(FWHM)150ns。     

50W量级双端抽运Nd∶YVO_4基模固体激光振荡器

报道了一台输出功率达50 W量级的采用808 nm高功率激光二极管双端抽运的Nd∶YVO4复合晶体基模固体激光振荡器。双端抽运结构和复合晶体的采用有效地降低了激光晶体中的热效应,可在晶体中获得更加均匀的热分布和增益分布。使用非对称平平腔动态稳定腔结构,使激光器的两个稳定区分离,并使其运行在稳定区I中,这样不仅可以进行高功率抽运,而且可以获得很低的失调灵敏度。对谐振腔腔长进行优化后,在抽运功率约104 W时获得了最高51.2 W的基模连续激光输出,基模光光转换效率达49.2%;通过在腔内插入声光调Q器件,获得了重复频率在50~600 kHz之间连续可调的脉冲激光输出。重复频率在100~600 kHz之间时,平均输出功率可基本稳定在49 W,脉冲宽度从18.2 ns增加到85 ns;重复频率50 kHz时,平均输出功率43.2 W,脉冲宽度13.5 ns,峰值功率为64 kW。     

小型热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器热稳定性研究

在小型Cr4+:YAG被动调Q热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器中,采用定向反射器取代平行平面腔中的全反射镜,大大提高了器件的热稳定性,获得了重复频率5pps的激光输出,单脉冲激光能量输出20～25mJ,调Q激光脉宽15ns,束散3～5mrad,工作温度范围-40℃～+55℃,激光器总长度小于130mm。     

小型热传导冷却(Nd，Ce)∶YAG激光器热稳定性研究

在小型Cr4+∶YAG被动调Q热传导冷却(Nd,Ce)∶YAG激光器中,采用定向反射器取代平行平面腔中的全反射镜,大大提高了器件的热稳定性,获得了重复频率5pps的激光输出,单脉冲激光能量输出20～25mJ,调Q激光脉宽15ns,束散3～5mrad,工作温度范围－40℃～+55℃,激光器总长度小于130mm。     

扭转模腔技术实现Nd:GdVO4被动调Q激光器的锁模尖峰抑制

应用扭转模腔技术在被动调Q的NdGdVO4激光器中实现了单纵模激光输出,由于抑制了腔内的多纵模振荡,被动调Q激光脉冲呈现出平滑的Q脉冲曲线.NdGdVO4晶体由于其优良的导热性能而被选为激光增益介质,有效降低了热致双折射效应对扭转模腔的影响.     

扭转模腔技术实现Nd:GdVO4被动调Q激光器的锁模尖峰抑制

应用扭转模腔技术在被动调Q的Nd：GdVO4激光器中实现了单纵模激光输出,由于抑制了腔内的多纵模振荡,被动调Q激光脉冲呈现出平滑的Q脉冲曲线。Nd：GdVO4晶体由于其优良的导热性能而被选为激光增益介质,有效降低了热致双折射效应对扭转模腔的影响。     

100 Hz LiNbO3声光调Q 2.79μm激光器的脉冲输出特性

对闪光灯泵浦的2.79μm Er,Cr∶YSGG激光器在高重复频率下的声光调Q输出特性进行了研究。当射频驱动功率为30 W时,LiNbO₃声光开关实现了最大的衍射效率和稳定的调Q特性。当重复频率为100 Hz时,实验研究了不同反射率下LiNbO₃声光调Q Er,Cr∶YSGG激光器的输出特性,采用平凸谐振腔补偿增益介质中的热透镜效应,明显改善了Er,Cr∶YSGG激光器的调Q输出性能,在平凸腔中能够得到最大的脉冲能量和最短的脉冲宽度。与平平腔相比,平凸腔将激光器的输出能量提高了1.5倍。当重复频率为100 Hz时,激光系统输出的脉冲能量的最大值为4.36 mJ,脉冲宽度的最小值为76.8 ns。     

一种激光折叠腔稳定性分析及设计的新方法

为了对激光谐振腔进行优化设计,运用光学传输矩阵理论,借助V型折叠腔激光器的等效简化模型对该激光腔的稳定性进行了研究.分析了腔长、折叠镜焦距、反射镜曲率半径与系统稳定性的关系,得到以失调量为参数的稳区临界曲线方程,实现了三镜折叠腔型CO2斩光盘式调Q脉冲输出激光器的设计.分析结果表明,对于子腔预先给定的参量,只要另一子腔满足适当的失调量,整个谐振腔就是稳定的.任一子腔内有二个稳定区而非以往研究者提出的一个稳定区,可根据需要选取最佳的稳定点.采用失调量而非g因子作为参数,直接给出稳定区范围和失调误差,使用性好.     

纳米Si/SiNx超晶格实现Nd:YVO4激光被动调Q

采用射频磁控反应溅射法和热退火处理制备了纳米Si/SiNx超晶格薄膜材料。把薄膜作为可饱和吸收体插入激光二极管泵浦的平凹腔Nd∶YVO4激光器内,实现了1 342 nm激光的被动调Q运转,获得脉冲宽度约20 ns、重复频率33.3 kHz的调Q脉冲序列输出。分析了纳米Si/SiNx薄膜可饱和吸收的产生机制,认为双光子吸收是产生1 342 nm激光被动调Q的主要原因。对纳米Si/SiNx薄膜材料调Q激光器的速率方程组进行了数值求解,得到的调Q脉冲时间宽度的理论值和实验结果基本相符。     

2.794μm高重复频率Fe2+:ZnSe被动调Q激光器脉冲特性理论分析与实验研究

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低，在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe²⁺∶ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er,Cr∶YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明，具有低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度，且具有高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率来压缩脉冲宽度，脉冲宽度与晶体棒直径无关，实验结果与理论结果吻合。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794μm被动调Q激光输出，激光器在60 Hz重复频率下分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7.0 mJ的调Q激光输出，脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。研究结果为被动调Q激光器的设计提供了理论指导。     

一体化Y型腔正交偏振氦氖激光器的温度场仿真与实验

为了研究一体化Y型腔正交偏振氦氖激光器腔内温度场分布对其输出频差稳定性的影响,利用ANSYS有限元软件建立了该激光器的热力学模型。详细介绍了材料热参数的处理、激光器增益区热载荷的施加和换热系数的计算方法,通过仿真得到了该激光器腔体在稳态和瞬态情况下的温度场分布。采用红外热像仪设备拍摄得到腔体表面的实际温度值,与仿真结果对比,表明二者的温度值差异小于1%,建立的仿真模型准确可靠。激光器启动后,热量逐步从增益区向非增益区传导。当激光器温度分布稳定时,腔体存在明显的温度梯度分布,其中表面区域温度梯度最大;表面温度最高点位于阴极附近,最低点位于远离增益区的子腔体下表面。两子腔表面温度差值为0.05℃,引起的频差漂移为0.067 MHz。研究表明:激光器两子腔随时间变化产生的温度差值仍是制约激光器输出频差稳定性的主要因素,为下一步提高频差稳定性和优化激光器几何结构设计提供了指导。     

梯度补偿法控温晶体的高功率绿光激光器

研究了平均功率超过30W的稳定高效全固态绿光激光器,分析得出影响全固态腔内倍频激光器倍频效率和输出稳定性的主要因素是倍频晶体局部温升造成的相位失配和热透镜效应,采用温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,降低激光器工作中倍频晶体内外温度梯度从而有效地克服因晶体局部温升造成的倍频相位匹配角失配和热透镜效应。采用三条60W的半导体激光二极管阵列板条侧面抽运Nd:YAG激光增益介质棒,采用声光调Q,平凹直腔和腔内倍频结构配合温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,得到了稳定高效的532nm绿光输出。在抽运电流25A,抽运功率174.6W时,得到了脉冲宽度110ns,重复频率10kHz,输出平均功率31.6W稳定高效的绿光输出,光-光转换效率为18.1%,功率稳定性为±0.66%,绿光输出光束质量因子M2=4.3。     

激光脉冲重复频率对InSb划片的影响

激光划片是半导体工业中一种有效的划片方法。目前在半导体材料划片中多采用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光器。脉冲重复频率是这种激光器的一个重要参数,它影响着激光器的平均输出功率、脉冲峰值功率以及脉冲宽度等特性。因此,脉冲重复频率对激光划片效果有重要影响。研究了利用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光对 Ｉｎ Ｓｂ 的激光划片,得出了刻槽深度和宽度与脉冲重复频率之间的关系。还从理论上探讨了划片时激光束和材料的相互作用过程,分析了各种刻槽形成的原因。     

红外系统信号处理电路对激光干扰效应的影响

根据红外系统信号处理电路原理和等效RC时间常数,分析了激光辐照红外系统使信号处理电路输出信号消失,然后再逐渐恢复到正常现象产生的机理。理论分析和实验研究表明,红外系统输出信号消失或恢复的时间不但与激光辐照功率和时间有关,而且主要取决于信号处理电路的等效RC时间常数。RC时间常数越大,输出信号的消失和恢复时间就越长。激光对红外系统输出信号的干扰时间不但与滤光片/探测器吸收入射光能量产生的热效应有关,而且还主要取决于信号处理电路RC时间常数的影响。实验验证了这种结论,说明这种解释有一定的合理性。     

受激布里渊散射主被动混合调Q光纤激光器

基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120~200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz~90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。     

加力型频率分裂激光器的频率差热漂移

频率差可调的加力型频率分裂氦氖激光器具有广阔的应用前景，目前鲜有关于该激光器频率差热漂移的具体报道，但它是一个重要的应用指标，特别是在光刻机用干涉仪中需要重点关注。采用弹性加力法对双折射-塞曼氦氖双频激光器进行频率差赋值，详细观察了频率差在开机漂变阶段、过渡阶段及稳定阶段状态的变化过程， 给出了频率差对开机时间的曲线。实验表明稳频作用下的频率差的稳定性优于23 kHz/h，重复性优于130 kHz。此外还就不同结构或材料的弹性加力元件对频率差的影响进行了对比分析，实验表明系统温度分布的均匀性和稳定性对频率差热漂移起重要作用。     

半导体激光器光热光频调制特性的理论分析

利用光照射半导体激光器而改变其结温的方法,可精确地控制激光的频移幅度。理论分析表明频移幅度与调制频率、热时间常数和半导体激光器的偏置电流等物理量有关。选择恰当的物理参数可满足正弦相位调制干涉仪最佳测量条件。     

A Q-invariant active resonator

A new RC-amplifier resonator has a pole Q which is invariant under passive element drift. The differential sensitivities Sx^Qare all zero. The macroscopic sensitivities give ΔQ/Q=-12 ppm for ΔZ/Z=1 percent. Thermal coefficients of R and C can thus be chosen for constant center frequency in several ways without affecting the Q stability.     

He-Ne双折射塞曼双频激光器的等光强稳频研究

在精密测量领域,He-Ne 激光器是制造激光干涉仪的首选光源,因波长作为测量的尺子,激光器的频率稳定性至关重要。介绍了双频激光器的稳频技术原理,利用调谐腔中平行光和垂直光的等光强点作为稳频点,以光强平衡为依据设计热伺服控制电路,采用数字和模拟电路共同控制,实现了He-Ne双折射塞曼双频激光器的频率稳定。对大频差(7.95 MHz)的双频激光器进行拍频测试,单次频率稳定度达10-9量级,重复多次多日测量,频率不确定度达1.07410-8(k=2)。同时对频差稳定度进行测试,频差波动范围在8 kHz以内,相对偏差度为0.001,完全达到商用双频干涉仪的标准。     

Impact of large signal thermal FM response on implementing nanosecond tuning in GCSR lasers

The thermal FM response induced by the tuning current in the GCSR laser is measured and modelled. A fast thermal time constant of 100 ns is observed. The effect of thermal induced frequency shift on implementing fast tuning in WDM systems is investigated.