Yb∶YAG陶瓷强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器性能研究

报道了通过键合Yb∶YAG激光陶瓷来强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的研究结果。实现了Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器的激光输出。当吸收抽运功率为7.1W时获得了0.53W的自调Q激光输出,对应的光-光转换效率为7.5%。在实验中获得了脉冲能量大于25μJ、脉冲宽度小于3ns、峰值功率高达9kW的自调Q激光脉冲输出。同时研究了输出耦合镜透射率对Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的影响。     

抽运光分布对Nd:YAG微片激光器热效应的影响

以半解析热分析理论为基础,研究超高斯分布激光二极管(LD)端面抽运背冷式微片Nd:YAG晶体的热效应。通过对超高斯分布激光二极管端面抽运背冷式微片Nd:YAG晶体工作特点分析建立热模型,利用热传导方程新的求解方法得出微片Nd:YAG晶体内部温度场、热形变场、附加光程差(OPD)半解析计算表达式;利用附加光程差得出微片Nd:YAG晶体的热焦距计算表达式。研究结果表明,当使用总功率为24.2 kW,10%占空比4阶超高斯分布激光二极管抽运时,微片上获得70.36℃最高温升,0.465μm最大热形变,0.836μm最大附加光程差。     

高功率二极管角抽运Yb:YAG板条激光器

报导了一种用于高功率固体激光器的新型抽运方法——角抽运方法,抽运光从板条激光器结构中的板条工作介质的角注入,具有抽运均匀、抽运功率密度高、可扩展性强等优点,利用该抽运方法,获得了连续功率1016W的输出,斜效率42.8%,光-光转换效率33.6%。     

M~2≤1.14的LD抽运的Yb:YAG微晶片激光器

采用国产1W的InGaAs激光二极管(LD),掺杂浓度为10at.-％的Yb:YAG微晶片(φ5mm×0.6mm),室温下获得了输出功率91.5mW,波长1.049μm的基模激光连续输出,光束质量M~2≤1.14,斜率效率为30％。在晶体制冷情况下,获得了111mW的激光输出,斜率效率达40％。     

高功率激光二极管端面抽运重复频率Yb:YAG激光器

采用940 nm InGaAs激光二极管(LD)阵列端面抽运片状Yb:YAG晶体,谐振腔采用V形有源镜构型,实现了1030 nm红外激光输出.实验中分别测试了激光器在不同重复频率(1 Hz,2 Hz,5 Hz,10 Hz)条件下的激光输出特性.当输山耦合镜的反射率为73%.在抽运能量为7.6 J(功率密度为13 kW/cm2)时,1 Hz重复频率输出稳定运行于2.43 J,光一光转换效率为32%,斜毕效率为54.5%;10 Hz重复频率输出稳定运行于1.76 J,光-光转换效率为23.2%.斜率效率为43.3%.     

间隔掺杂低温Yb:YAG叠片放大器的热效应优化

针对高重复频率运行下低温氦气冷却的间隔掺杂Yb:YAG叠片激光放大器中热效应的问题,提出了一种多层Cr4+:YAG热管理技术,并优化设计了放大器Cr4+:YAG间隔层和包边结构以减少热效应的影响。利用三维有限元和琼斯矩阵方法,分析了不同Cr4+:YAG结构激光介质中温度和应力应变分布,并模拟计算了热致双折射退偏损耗和波前畸变。数值结果表明,通过设计两层和三层Cr4+:YAG结构,降低与增益介质相邻Cr4+:YAG中的热沉积,增益区内的横向温差可降低到1.5 K以内,光束经过整个放大器后平均退偏损耗和波前畸变可分别减少到0.5%、0.8;进一步合理地设计Cr4+:YAG的层数和吸收系数能有效消除热效应对光束质量的影响。     

主动镜结构Yb∶YAG激光器的热效应研究

以主动镜背冷结构Yb∶YAG为研究对象,借助有限元分析软件,并根据Yb∶YAG的三能级结构特点,系统分析比较了不同泵浦光特性和冷却条件下激光晶体内部稳态和瞬态下的温度及应力分布。分析结果表明,泵浦光的均匀性对激光晶体内部的温度梯度有较大影响,此外,同等泵浦和冷却条件下,瞬态下的温度梯度峰值大于稳态下的温度梯度峰值。分析结果对于固体激光器的设计有一定的借鉴作用。     

新一代高功率固体绿光红外激光器及其科研应用--薄片式Yb:YAG激光器

介绍了薄片式固体激光器的原理，Yb：YAG晶体的特性及其与传统棒状Nd：YAG晶体固体激光器的对比，VersaDisk固体激光器作为一个光学平台所具有的强大功能及给用户所带来的灵活方便和扩展空间，最后介绍了该激光器在科研领域中的应用。     

高功率微片固体激光器

本文对Yb:YAG/YAG复合激光增益介质的侧面泵浦微片固体激光器进行了研究,制作了高光束质量和低波前畸变、输出功率达90 W的微片固体激光器,对超薄片式激活介质和透镜形激活介质等几种复合增益介质的新型设计进行了介绍和分析.     

Cr,Yb:YAG微片的自调Q激光特性

用连续钛宝石激光器作为抽运源,在室温下实现了Cr,Yb:YAG晶体的自调Q激光输出。实验过程中,获得了在1.03μm平均功率为35mW和脉宽(FWHM)为0.4μs的自调Q激光。实验表明Cr,Yb:YAG晶体确实把Cr4+离子的可饱和吸收特性和Yb3+的激光增益特性结合到了一起,实现了自调Q激光输出,使Cr,Yb:YAG晶体成为一种新型的全固化自调Q激光晶体。     

采用Nd:YAG微片激光器的激光回馈干涉仪的研制

微片激光器具有极高的光回馈敏感度,在回馈测量技术中占据重要地位。准共路激光回馈干涉技术在保持了微片激光器的高光回馈灵敏度以及外差式光回馈相位测量方法的高分辨率等优点的同时,通过频率复用技术消除了回馈干涉仪的空程带来的负面影响,大幅度地提高了回馈干涉仪的抗环境干扰能力。它可以进行非配合目标的非接触式精密位移测量,从而填补了现有激光干涉仪在精密位移测量应用方面的一个空白。通过与Agilent5529A双频激光干涉仪多次比对,得到回馈干涉仪目前达到的指标为:线性度优于3×10-5,量程50 mm,标准差在200 nm左右。     

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

高功率CO2激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量,在其内部产生非均匀温度场的分布,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2激光器谐振腔的品质因数,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2激光器在TEM00工作模式下,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。     

56J灯抽运高能脉冲Nd:YAG固体激光器

为了研制一台灯抽运单级输出高能高重频脉冲Nd:YAG固体激光器,采用理论分析影响激光器高能输出的主要参数,理论模拟输出功率与输入功率及反射率的关系,以及通过实验细节提高激光器效率等有效措施,研制出一台脉宽0.1ms~10ms可调,频率1Hz~1kHz可调的灯抽运脉冲Nd:YAG激光器。该激光器在总注入电功率12kW时,输出最大单脉冲能量56J,最大平均功率500W;光束参数乘积为16.5mm·mrad;总体电光转换效率4.2%;输出功率稳定性±2%。实验结果表明,采用的理论分析及实验模拟与实验结果基本吻合,获得了高能激光输出。     

56 J高能长脉冲Nd:YAG固体激光器

从速率方程出发,推导出长脉冲Nd:YAG高能固体激光器的平均功率表达式及单脉冲能量表达式,模拟得到输出镜最佳透过率及最大输出平均功率.采用对称平行平面谐振腔研制出灯泵浦脉冲Nd:YAG激光器.激光器输出最大单脉冲能量56 J,最大平均功率为500 W;光束质量M2=48.7,总体电光转换效率为4.2%,输出功率稳定性为±2%.     

LD边抽运Yb:YAG激光器性能的数值计算

以准三能级固体激光理论为基础,用数值方法研究了LD边抽运Yb:YAG板条激光器的激光输出特性、温度效应、光学畸变和摩尔分数优化等性能.计算表明,Yb:YAG可实现100kW的激光输出,板条的尺寸在130mm×60mm×3mm左右,Yb3+的摩尔分数小于1%.从晶体的生长的角度看,生长出满足130mm×60mm×3mm晶体元件加工需求的Yb:YAG晶体是可行的.所以,Yb:YAG是未来激光战术武器中的候选材料.     

微片激光器的最新研究进展

微片激光器由于其结构简单紧凑、相干长度长、易实现高亮度的单纵模单频输出,因此成为固体激光器研究领域的热点之一.简要介绍了微片激光器的技术特点及应用,重点介绍了国内外各种微片激光器的最新研究成果及其应用,分析了影响微片激光器发展的因素,并对微片激光器今后的发展趋势进行了展望.     

100MW级高峰值功率高光束质量Nd:YAG激光器

报道了一台高峰值功率、高光束质量、高稳定性的100 MW级脉冲灯泵浦Nd:YAG激光器。激光器整机采用种子注入功率放大方式,由激光脉冲放大理论出发,理论分析了影响放大级输出能量密度的因素,结合腔型结构优化设计,合理地选取了实验器件参数。实验中,本振级采用基模动态稳定腔结合电光调Q方式,实现了42mJ基模脉冲激光稳定输出,发散角为0.9mrad。当重复频率为10Hz时,经过腔外两级放大,激光器最终获得了1.146 J的1 064 nm动态激光,脉宽为9.2 ns;输出光束为平顶高斯型分布,发散角为0.3 mrad,1 h内的能量不稳定度RMS≤2.88%。     

56J灯泵浦高能高光束质量脉冲Nd:YAG固体激光器

报道一台灯泵浦单级输出56J的高能高重频脉冲Nd：YAG激光器。首先理论分析了影响激光器高能输出的主要因素,再提出提高激光器效率的有效措施,最后研制出一台脉宽0.1-10ms 可调,频率1-1000hz可调的激光器。该激光器在总注入电功率12kw时,输出最大单脉冲能量56J,最大平均功率500w;光束参数乘积为16.5mm.mrad;总体电光转换效率4.2％;输出功率稳定性 。     

全固态单模Nd：YAG激光器输出特性优化的实验研究

报道了一种使用1mm直径Nd：YAG激光棒和单一二极管激光模块侧面抽运的简单激光腔设计。通过使用小口径激光棒抑制高阶横模振荡、曲面后反镜和负透镜组合补偿热透镜效应和实验优化后反镜的曲率半径、负透镜的焦距以及激光腔腔长等结构参数使激光器输出功率和光束圆率同时达到最大，实现了平均功率10.8W、脉冲宽度15ns、光束圆率98.80.8%、M2值1.1的近衍射极限光束输出。