基于液体直接冷却的薄片固体激光器研究

详细研究了直接液体冷却薄片固体激光器的关键技 术,主要包括增益模块内流道结构的设 计、薄片增益介质的装夹方式的选择等。从流场的流动状态和 流道换热能力的角度出发分析了增益模块内流道结构的设计;对比分析了采用 “软装夹” 和“硬装夹”对增益 介质热应力和增益介质所能承受最大抽运功率的不同影响,计算结果表明,采用“软装夹” 增益介质所能承受 的抽运功率大约是“硬装夹”的8倍。最终,基于课题组所研制的1kW量级直接液体冷却薄 片固体激光器对其关键技术进行分析总结。     

10 kHz,425.6 mJ声光调Q Nd:YAG激光器

报道了一种高重复频率、大单脉冲能量的全固态声光调Q Nd:YAG激光器。采用主振荡-功率放大(MOPA)结构,将具有热补偿结构的双棒串接谐振腔作为种子源,两个板条增益模块作为放大器。采用熔石英为声光介质,重复频率在10～100 kHz范围内可调。种子源在10 kHz重复频率下获得平均功率为14 W的线偏振脉冲激光输出,种子光经扩束整形后注入两级板条增益模块进行功率放大。当抽运功率为22.7 kW时,可获得平均功率为4256 W的激光输出,单脉冲能量为425.6 mJ,激光脉宽为133 ns,峰值功率为3.2 MW,光束质量β为3.8倍衍射极限。此外,改变激光的重复频率时,激光输出功率和脉宽无明显变化。     

10J级二极管抽运非稳腔薄片激光器

利用ABCD传输矩阵对多片串接正支非稳腔进行分析,给出了谐振腔最优参数,并利用谐振腔自再现条件计算不同薄片上的振荡光束尺寸,根据理想谐振腔阈值条件,得到谐振腔的输出能量。针对上述分析进行了实验验证,在非稳腔放大率为2.0、重复频率为25Hz、脉宽为250μs的条件下,输出单脉冲能量为10.52J,斜效率为22.75%,实验结果与理论设计基本吻合。     

Yb:YAG陶瓷平面波导1030nm激光放大

将非水基流延成型和真空烧结技术制备的YAG/Yb:YAG/YAG平面波导陶瓷作为激光放大器的增益介质,研究其激光放大特性。种子源为1030 nm保偏光纤激光器,放大器的抽运源为940 nm半导体激光器阵列,抽运光经过耦合后从端面进入平面波导。对比了前端抽运和后端抽运的放大性能,测试了双端抽运的激光放大输出性能。在双端抽运下,当注入种子光的功率为136 W时,获得了功率为1.41 kW的激光输出,斜率效率达到41%。这是已报道的该类陶瓷平面波导达到的较高功率激光输出。     

直接液体冷却薄片激光器设计

详细讨论了直接液体冷却薄片激光器的设计。包括增益模块中晶体和冷却液的选取,以及流道结构的设计,分析了增益模块中两类组合方式各自的优缺点。组合方式一中,需要严格控制激光的入射角以及晶体的切割角,给出了具体的计算和分析。组合方式二无需特别选取角度,然而所选的冷却液的折射率要与晶体的折射率尽可能一致。在抽运方式选取方面,分析了采用端面抽运和侧面抽运对激光器储能以及像差等方面的影响。最终,理论分析了采用10片Nd:YLF作为增益介质,折射率匹配液作为冷却液,在抽运功率为5kW时,激光器输出功率大于1kW,光-光效率大于20%,理论分析和实验结果基本一致。     

直接液体冷却薄片固体激光器研究进展

在高能固体激光器中,通常每增加一片增益介质都要增加与其对应的一整套冷却系统,随着高能固体激光器功率的进一步提高,激光器系统体积越来越庞大,并且对激光器的热管理提出了越来越高的要求。直接液体冷却薄片固体激光器因其优越的热管理及非常小的体积输出功率比,近年来成为新型固体激光器研究的热点。本文介绍了直接液体冷却薄片固体激光器概念的提出,阐述了该类激光器的特性,并提出了该类激光器的分类。分析了两类直接液体冷却薄片固体激光器的研究进展以及在获取高光束质量方面的技术挑战。     

高效紧凑型Tm∶YLF抽运的中红外ZGP光参量振荡器

<正>效率一直是制约中红外固体激光器发展的瓶颈因素，起始的激光二极管（LD）波长（λLD）与中红外激光（MIR）波长（λMIR）之间的巨大差异产生了难以逾越的量子亏损（1-λLD/λMIR），低效率直接导致废热的增加，中红外激光功率或能量降低、光束质量变差，甚至出现材料和器件的损伤。因此，通过各种技术途径（近带泵浦、交叉弛豫、能量上转换、非线性级联变换等）提高中红外固体激光器的效率成为了研究的热点。