LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器EI北大核心CSCD

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。     

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。     

激光二极管泵浦室温Tm,Ho∶YLF微片激光器的实验研究

对激光二极管泵浦Tm, Ho∶YLF平平腔微片激光器进行了实验研究。在室温下获得 2μm连续激光输出,最大输出功率343mW,最大光- 光效率为16. 8% ,斜率效率为21. 8%。讨论了激光晶体的热效应以及激光模半径与泵浦光斑半径匹配对激光输出功率和输出光束质量的影响。     

Tm:YAP激光抽运ZGP晶体光参量振荡器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性和磷化锗锌(ZGP)晶体的相位匹配特性,报道了一种在室温条件下工作的中红外光参量振荡器(OPO)。激光器输出的波长为3.88、4.00、4.14μm,在脉冲频率为10kHz时,最大输出功率为7.16W,OPO抽运源到中波输出激光的光-光转换效率为49.4%、斜率效率为48.9%。激光单脉冲宽度为81.47ns,单脉冲能量为0.71mJ,单脉冲峰值功率为8.78kW,光束质量M2在X方向为3.8,Y方向为4.0。     

Tm∶YAP激光器泵浦8 μm光参量振荡器

简要介绍了长波红外激光应用和技术发展状况,采用Tm∶YAP激光器泵浦光参量振荡器(OPO)的技术途径,获得了0.8 W的长波红外激光输出,输出波长峰值位于8.1μm,光参量振荡器的光转换效率为6%,输出斜效率为6.9%。     

高稳定高光光效率的Yb∶YAG单薄片再生放大器

薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出,是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统,连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 ns的激光输出,水平方向上的光束质量因子(M_x²)和竖直方向上的光束质量因子(M _y²)分别为1.12和1.10。基于腔内光束指向主动控制技术,2 h输出的平均功率稳定性峰谷(PV)值和均方根(RMS)值分别为6.42%和0.56%。在600μs脉冲泵浦情形下,光光效率达16.1%。在10 kHz重复频率下,获得了53.3 W的高平均功率的激光输出,M _x²和M _y²分别为1.07和1.06。     

LD侧面泵浦Er3+,Yb3+∶glass波导被动调Q激光器

报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术，在波导芯层(原子数分数1%Er³⁺,21%Yb³⁺∶glass)的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃(Co²⁺∶glass)作为包层，阻断放大自发辐射(ASE)的形成通路，提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ，斜率效率为10.6%。被动调Q模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535μm脉冲激光，光束质量因子M²=1.53。实验结果表明，在Er³⁺,Yb³⁺∶glass的四侧键合Co²⁺∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。     

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。     

激光二极管泵浦室温Tm,Ho:YLF微片激光器的实验研究

对激光二极管泵浦Tm，Ho：YLF平平腔微片激光器进行了实验研究。在室温下获得2μm连续激光输出，最大输出功率343mw，最大光-光效率为16．8％，斜率效率为21．8％。讨论了激光晶体的热效应以及激光模半径与泵浦光斑半径匹配对激光输出功率和输出光束质量的影响。     

Tm∶YAP激光波长调谐及脉冲运转性能的研究

报道了由LD泵浦的Tm∶YAP激光器的研究工作。Tm∶YAP激光器采用波长为793 nm的LD进行端面泵浦，腔内声光调Q运转。当激光工作重复频率为300 Hz、输入泵浦功率为37.07 W时，获得了最大单脉冲能量为17.06 mJ、脉冲宽度为26.9 ns的1936 nm激光输出，相应的峰值功率为634.2 kW，在目前已报道的该晶体峰值功率数值中较高。在最大泵浦功率下，激光器在水平和垂直方向上的光束质量分别为1.41和1.34。此外，在激光器连续运转下，采用双法布里-珀罗标准具对激光波长进行调节，光谱调谐范围1932.11～1942.07 nm。     

LD泵浦被动调Q皮秒Nd∶YVO4微片激光器

报道了一种新型调Q微片激光器。首次提出了斜泵浦方案,实验中分别采用LD端面垂直泵浦和斜泵浦两种方式,结构简单紧凑。微片采用Nd∶YVO4作为工作物质,半导体可饱和吸收镜(SESAM)为调Q元件。在两种泵浦方式下,都获得了重复频率范围在千赫兹到兆赫兹的皮秒激光脉冲输出。以光纤耦合输出的808 nm LD作为泵浦源,在垂直泵浦的情况下,在420 mW 抽运功率下,获得6.40 mW的1064 nm激光输出,脉冲宽度57.8 ps,对应单脉冲能量6 nJ,x、y方向的光束质量因子分别为1.18、1.17。在斜泵浦的情况下,在550 mW抽运功率下,获得2.25 mW的1064 nm激光输出,脉冲宽度64.3 ps,对应单脉冲能量17 nJ,x、y方向的光束质量因子分别为1.29、1.32。     

光纤激光器泵浦光参量振荡器

为了获得小体积高功率3~5μm中红外激光输出,通过高重复频率驱动调Q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06μm光纤激光输出,外置起偏器获得两束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现两束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体PPLN进行频率变换,实现高功率3~5μm中红外激光输出。在电源输入电流60 A,调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率6.2W的3.8μm中红外激光,1.06μm到3.8μm转化效率为16%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率3.8μm中红外激光输出。     

高光束质量弹载激光主动成像激光器研制

弹载激光主动成像制导技术是现代战争中最重要的精确制导技术之一。其中,弹载激光主动成像激光器的研制,是当前研究的热点和难点。报道了高光束质量弹载1 064 nm激光器,用于激光主动成像。采用二极管端面带内泵浦Nd:YAG晶体,光机电一体化设计,在重复频率100 Hz时,输出激光脉冲宽度为3.005 ns,最大输出单脉冲能量3.36 mJ,输出激光光谱宽度78 pm。带内泵浦和谐振腔的优化设计,保证了良好的光束质量,光束质量因子M2在X方向为1.327,Y方向为1.354。成像结果表明:该激光器的成功研制,对高光束质量一体化固体激光器的参数设计和弹载激光器在激光主动成像中的工程应用都具有一定的指导意义。     

885nm LD热助推侧面泵浦Nd：YAG板条激光器

报道了一种新型的二极管泵浦全固态激光器,采用了热助推泵浦技术,用峰值功率为1600W的885nm半导体面阵侧面泵浦板条Nd：YAG晶体,获得了单脉冲能量110mJ的1064nm激光输出,光光效率为24%,斜率效率为34%。     

非临界相位匹配的人眼安全KTP光参量振荡器

报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出。KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.57μm激光。KTP晶体的尺寸为10 mm×10 mm×20 mm,OPO谐振腔采用信号光单谐振的外腔结构,当二极管泵浦的Nd∶YAG激光器输出的1.064μm激光单脉冲能量为350 mJ,重复频率为10 Hz时,获得了单脉冲能量117 mJ的1.57μm激光输出,转换效率约为33.4%。     

11.2W中红外3.8μm激光器

报道了采用1064nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配技术实现3.8μm激光输出的实验结果。抽运源为二极管激光连续抽运Nd:YAG晶体声光调Q1μm激光器,PPMgLN晶体(MgO掺杂浓度5mol%)单谐振光参量振荡技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4pm/V)。在1064nm激光抽运功率94W,声光Q开关工作频率8kHz的条件下,获得了平均功率11.2W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.5%,对应闲频波长1.47μm激光输出功率约28W。3.8μm激光水平方向和垂直方向光束质量M2因子分别为2.01和5.78。     

百毫焦腔内KTP光参量振荡2μm脉冲激光器

报道了一台高单脉冲能量的光参量振荡(OPO)2μm固体激光器。采用电光调Q,Nd∶YAG激光器输出的1064 nm激光,抽运腔内两块光轴方向相向放置的KTP晶体,通过双谐振光参量振荡(DROPO)技术获得2μm激光输出。OPO谐振腔由2μm反射镜、两块走离补偿的KTP晶体和2μm输出镜组成。KTP晶体尺寸为8 mm×8 mm×15 mm,切割角θ=53°,φ=0°。OPO采用Ⅱ类相位匹配(o→o+e)。当激光二极管单脉冲能量为1.02 J,电光Q开关频率为30 Hz时,获得了单脉冲能量107 mJ的简并波长2.1μm激光输出,808 nm激光二极管到2.1μm光光转换效率为10.5%,光束质量因子分别为M2x=2.38,M2y=1.56。     

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.     

小型化高重频窄脉冲声光Q开关DPL

介绍了小型化高重频声光Q开关DPL研制过程中的一些实验进展和相关产品样机。实验中，通过参数的优化选择，在激光二极管的泵浦峰值功率5 W，重复频率2 500 Hz下得到脉冲能量为81.5 μJ，脉冲宽度约为7.4 ns的激光输出，此时激光器的峰值功率为11 kW，光光转换效率14%，光束质量因子M2约为2.1。     

LD泵浦Pr∶YLF固体激光器

研究了LD泵浦Pr∶YLF固体激光器。激光器采用LD端面泵浦结构,通过建立激光器热效应模型,对激光晶体内部温度场进行了解析计算,模拟分析了不同掺杂浓度Pr∶YLF晶体的光吸收以及温度场分布,对激光器泵浦耦合系统和输出镜的透射率等参数进行了优化设计,实现了LD泵浦Pr∶YLF固体激光器的高功率、高效率输出。当LD泵浦功率为2W时,获得了最大输出功率为287mW,光光转换效率达16.1,光束质量因子为M2X=1.38,M2Y=1.35的640nm激光。