硅酸镓镧电光调Q的Ce:Nd:YAG-KTP高效光参变人眼安全激光器研究

在灯泵Ce:Nd:YAG双掺晶体水冷激光器中,用高损伤阈值的新型电光晶体硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)作为Q开关,采用场效应管快速Q开关驱动电路,实现了20Hz脉冲重复频率的稳定1.064μm基频激光输出,在基频激光腔外设计了光参变激光谐振腔,用KTP晶体进行光参变转换,基于Ⅱ类非临界相位匹配条件,实现了1.57μm人眼安全激光输出。研究了YAG晶体棒安装应力对1.57μm输出的影响,发现由应力引起的双折射效应可使光参变转换效率严重降低,分析了效率降低的原因,给出了等效应力与光参变转换效率的关系曲线,测试得到所设计激光器的光参变转换效率最高点,在20Hz脉冲重复频率下,当1.064μm激光脉冲能量为220mJ时,1.57μm激光脉冲能量为109.3mJ,最高达到了近50%的光参变转换效率,脉冲宽度为4.3ns,束散角为8.1mrad,此时电抽运注入为11.3J,总电光效率为0.96%,进一步增大1.064μm激光能量时,光参变转换效率会缓慢下降。激光器输出稳定性优于5%,结构紧凑,通过了温度、振动、冲击等主要环境试验技术指标考核,实现了工程化应用。