全固态多模绿光激光器腔内倍频KTP晶体热效应

为解决百瓦级绿光激光器腔内倍频非线性晶体的热效应问题,以解析分析为基础,研究了谐振腔内多模振荡状态下非线性晶体的温度场分布.通过对激光谐振腔内非线性晶体工作特点的分析,建立了腔内多模倍频方形KTP晶体的热分析模型,给出了归一化的多模光束分布表达式.利用热传导方程,得到了多模倍频方形非线性晶体温度场的一般解析表达式.同时...     

全固态绿光激光器的噪声特性研究

观察了用LD 泵浦Nd∶YVO4 晶体,用Ⅱ类临界位相匹配KTP 晶体腔内倍频的全固态 绿光激光器的噪声特性,指出绿光噪声主要来自于倍频晶体内不同纵模的相互耦合。分别采 用谐振腔内插入布氏片和采用Ⅰ类位相匹配BBO 晶体腔内倍频,均实现了连续绿光的低噪声 稳定输出。     

基于正交频率变换的高功率蓝绿全固态激光器

对多横模全固态激光器使用正交频率变换进行了分析,计算了频率转换效率与激光发散角的关系。使用双KTP晶体正交倍频的方法,对Nd∶YAG激光器输出的含有高阶横模的激光进行倍频实验研究。在1064 nm Nd∶YAG激光基波功率密度为121 MW/cm2时,其谐波转换效率达到75.5%。研究表明,对于光束质量较差的基波激光,采用正交频率变换的方式,适当选择晶体参数,同样可以获得较高效率的二次谐波输出。     

全固态激光器方形倍频晶体KTP温度场的研究

KTP晶体腔内倍频时具有的非均匀温升,对于LD抽运的全固态绿光激光器的性能有着较大的影响。为了提高激光器的性能,需对倍频晶体KTP内部温度场分布进行研究。通过对Nd:YVO4/KTP激光器中KTP晶体工作特点的分析,建立了符合实际的热分析物理模型,并利用解析热分析方法得出了方形晶体KTP的温度场分布的一般通解表达式。由于研究依据的方形晶体热模型较好地符合了激光器的实际情况,因此结论也就更为合理。研究结果表明,依据方形热模型计算KTP晶体得到的最大温升比圆柱形热模型得到的最大温升要略高一些。为研究由于温升导致的位相失配提供了必要的理论基础,对提高Nd:YVO4/KTP绿光激光器的性能具有指导意义。     

全固态高输出功率单频Nd:YVO4/KTP激光器

利用光纤耦合输出的半导体激光器(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体,激光谐振腔采用四镜环形腔结构,通过KTP晶体内腔倍频,获得了高功率全固态连续单频绿光激光输出。根据临界相位匹配下椭圆高斯光束的倍频理论,通过旋转Nd∶YVO4晶体的方向选取合适的基频光偏振方向,使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔弧矢面平行,可提高内腔倍频转换效率。当抽运功率为20 W时,激光器最大单频绿光输出功率达4.8 W。作为对比,控制基频光偏振方向使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔子午面平行时,激光器最大单频绿光输出功率为4.1 W。对比两种情形下的实验结果,激光器的光-光转换效率从21.8%提高到25.5%。     

提高全固态内腔倍频绿光激光器功率稳定性的一种新方法

报道了一种基于温控倍频KTP晶体的低噪声全固态 内腔倍频绿光激光器。实验中,将KTP晶体作为1/4波片,当注入电功率为300W时,控制KTP至19.8℃获得了2.5W连续绿光,其功率不稳定 度小于0.9% (10min),相比最差温度点稳定性提高约70%。理论上,从基频纵模偏振态出发,利用Jones 矩阵分析了倍频KTP晶体相位延迟对谐振腔纵模振荡的影响,通过调节KTP温度改变相位延迟 ,有效遏制了基波偏振模耦合从而得到稳定的绿光输出。理论分析与实验结果相均合,这为 低噪声全固态内腔倍频绿光激光器提供了一种新的技术途径。     

双磷酸氧钛钾晶体倍频特性的实验研究

为了研究双块磷酸氧钛钾(KTiOPO4,KTP)晶体串接倍频对于提高绿光倍频激光器的转换效率的作用,采用长度分别为6mm,8mm和15mm的3块KTP晶体两两串接组合进行了实验验证,绘制了单块晶体倍频和双块晶体串接倍频时的转换效率曲线,并对其进行了比较分析。结果表明,基频光功率密度从520MW/cm2到750MW/cm2时,双块KTP晶体正交串接倍频不仅比双块KTP晶体平行串接倍频的转换效率高近10%,而且比长度是两块晶体之和的单块长KTP晶体的倍频转换效率高近30%。这一实验结果对于提高绿光倍频激光器的转换效率有一定的意义。     

LD泵浦Nd:YVO4水热法KTP腔内倍频绿光的研究

首次报道了分别使用水热法的KTP对Nd:YVO4晶体倍频绿光的对比研究.通过分析和计算水热法KTP倍频效率与温度的关系可知,在实验中,当抽运功率为6.11 W时,水热法KTP倍频的Nd:YVO4激光器输出绿光功率为0.927 W,光-光转换效率为15.2%,并分析了转换效率不同以及偏低的原因.从实验结果中,得到水热法KTP晶体的一些性能,为以后的研究提供一些参考.     

以内腔装置检验KTP晶体的性能和缺陷

非线性光学晶体磷酸钛氧钾 (KTP)经常用于 Nd∶ YAG激光器 10 6 4nm基频波长向 5 32 nm二次谐波波长的转换。它的优良非线性特性使得 KTP特别适用于瓦级输出功率连续波运转期间的绿光产生。为提高倍频效率 ,KTP晶体一般都放在激光腔内。然而在此情况下 ,谐波输出对内腔元件 (它引起损耗 )的存在非常敏感。这一特性可被 KTP制造厂家用来评审晶体性能和晶体均匀性。由内腔倍频装置获得的检验结果有助于制造厂家改善今后晶体生产的质量和性能。法国奥赛光学应用理论研究所的 F.Balembois和晶体激光公司的 H.Albrecht等人合作 ,已发展一…     

BBO晶体腔内位置对灯泵Cr：LiSAF激光器腔内倍频的影响的研究

本文实验研究了由于色散引起的BBO晶体腔内位置对灯泵CrLiSAF激光器腔内倍频输出的影响,并从理论上获得了腔内倍频的BBO晶体的最佳位置为基波与谐波的位相差2π的整数倍,同时,考虑到容许的基波与谐波的位相差为±π／4时,对应基波和谐波波长分别为900nm和450nm处,腔内倍频的BBO晶体的位置调整范围为9．4mm．     

高功率全固态激光器腔内倍频晶体KTP温度场的解析分析

在激光二极管泵浦的全固态激光器系统中谐振腔内有较高的基频光功率密度 ,非线性晶体采用腔内倍频方式可提高晶体的谐波转换效率。但是非线性晶体吸收基频光辐射也会引起内部非均匀的温升 ,导致晶体内部各点的折射率的改变 ,破坏晶体本征的位相匹配条件 ,从而影响了晶体的谐波转换效率。通过对谐振腔内非线性晶体工作状态的分析 ,利用解析的方法得出了全固态激光器中非线性晶体KTP内部温度场的精确计算方法 ,并分析了影响KTP晶体内部温度场变化的各种因素。所得出的结果具有一定的普适性 ,可以应用到具有轴对称形式内热源的其它热模型温度场的计算分析中 ,对连续波腔内倍频激光系统的设计将起到指导作用     

内调制技术和Pound-Drever-Hall技术对894.6nm倍频腔的稳频比较

为了对抽运源的稳频技术做出对比和选择,采用内调制技术和相位调制光外差技术,以周期性极化KTP晶体作为非线性晶体,实现了894.6nm连续光两镜驻波倍频腔的稳频运转。结果表明,在不同注入光功率下,用这两种方法锁定倍频腔后获得的蓝光功率基本相同;在最大注入光功率为350mW时,获得178mW的447.3nm蓝光,相应的转化效率为50.8%;在最大注入光功率下,利用内调制技术和相位调制光外差稳频技术获得的蓝光在2h内功率起伏分别为3.4%和2.3%。该研究对获得稳定输出的447.3nm蓝光用来制备铯原子D₁线的非经典光的实验是有帮助的。     

5ps紫外超短光脉冲产生技术

描述了采用国内新型高效的二倍频晶体ＫＴＰ和四倍频晶体ＬＡＰ建立起来的一套稳定可靠的１．０６μｍ脉冲激光四倍频系统，通过计算机模拟确定了运行参数的最佳值，从而使谐波器件的转换效率提高，另外还分析了失配角Δθ，光功率密度等因素对倍频效率的影响。该系统产生的超短紫外光脉冲对Ｘ光条纹相机的动态参数及带时标的条纹相机的研究具有重要意义。实验测得最短的紫外光脉冲宽度为５ｐｓ     

皮秒激光中KTP晶体灰迹对二次谐波转换效率的影响

高功率激光在KTP晶体中引起的“灰迹”(gray -tracking)现象 ,影响了二次谐波转换效率的进一步提高。本文利用凸 -ARR非稳腔产生的皮秒光脉冲比较和研究了KTP和BBO晶体的倍频转换效率 ,分析KTP灰迹形成对转换效率的影响。腔外倍频实验中 ,分别获得 43 .8%和 3 2 %的转变效率 ;当采用腔内倍频方式 ,其转换效率分别为 5 3 .4%和 70 %。结果指出 :在较低的激光功率下 (小于KTP灰迹产生阈值 )KTP的转换效率高于BBO晶体 ;而在高功率密度情况下 ,由于KTP灰迹的产生 ,使它的倍频转换效率低于BBO晶体。     

高转换效率Nd∶YAG倍频激光器

介绍了两种Nd∶YAG倍频的方法 :折叠腔腔内倍频和腔外环形腔倍频 ,并着重对腔外环形腔倍频进行了研究 ,这种方法在 1kHz调QNd∶YAG激光 5 0W平均功率输入的情况下 ,获得了 1 7 5W平均功率的绿光输出 ,光 光转换效率达 35 % ,较好地解决了激光微细聚焦问题 ,更适用于激光微成型     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd：YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical（A-O） Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd：YVO4/KTP （KTiOPO4） green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12.7W, A-O Q-switched average output power at 1064nm was 3.81W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1064nm to 532nm light is 50.4%. The continuous-wave（CW） laser properties of diodepumped Nd：YVO4 crystal operating at 1064nm have been studied. With the incident pump power of 25 W, the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd: YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical(A-O) Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd: YVO4/KTP (KTiOPO4) green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12. 7 W, A-O Q-switched average output power at 1 064 nm was 3.81 W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1 064 nm to 532 nm light is 50.4%. The continuous-wave(CW) laser properties of diodepumped Nd: YVO4 crystal operating at 1 064 nm have been studied. With the incident pump power of 25 W,the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

高功率激光倍频过程的热效应分析

在高功率倍频过程中,非线性倍频晶体由于吸收了基波和谐波的功率,造成倍频晶体内温度的变化,破坏了晶体原来的相位匹配条件,从而导致频率变换效率降低、输出谐波功率不稳定等问题,对于高功率高重复频率激光器系统尤其严重.根据热传导方程分析了晶体内部的热分布,利用非线性晶体的折射率方程分析了非线性倍频晶体温度变化时,其相位匹配、允许参量以及光波走离角的变化情况,为实现高功率倍频激光奠定了理论基础.     

Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的355 nm激光器

报道了一台基于Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的全固态355 nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果.采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064 nm基频光.在谐振腔外,未聚焦的1064 nm基频光经KTP晶体倍频产生532 nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355 nm紫外激光输出.实验中发现尽管Nd:YAG与Cr:YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064 nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率.而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内.综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计.当激光二极管(LD)抽运功率为8 W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28 kW,最终获得平均功率为124 mW的355 nm紫外激光.