双棒Nd:YAG激光谐振腔的模体积

从稳定性条件出发,通过对基模高斯光束模体积的计算,对比分析了谐振腔内对称间距设置与等间距设置方式中双棒Nd:YAG增益介质模体积的大小,得出激光谐振腔中的双棒使用等间距设置能获得更大的输出功率。     

双棒Nd∶YAG激光谐振腔的模体积

从稳定性条件出发,通过对基模高斯光束模体积的计算,对比分析了谐振腔内对称间距设置与等间距设置方式中双棒Nd∶YAG增益介质模体积的大小,得出激光谐振腔中的双棒使用等间距设置能获得更大的输出功率。     

三棒Nd:YAG激光谐振腔的分析

从稳定性条件出发,通过对基模高斯光束模体积的计算,对比分析了谐振腔内对称间距设置方式与等间距设置方式中三棒Ｎｄ：ＹＡＧ增益介质模体积的大小,得出激光谱振腔中三棒使用等间距设计能获得更大的输出功率的结论。     

86W准基模激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器

报道了一种86 W准基模的激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器。所用激光晶体直径为3 mm,长度为65 mm,抽运方式为三维侧泵。通过凸面镜增大模体积,采用双棒串接插入90°旋光片的方法补偿热致双折射,通过计算和实验相结合的办法得到较优化的谐振腔参数,并分析了谐振腔长度和激光模块之间的距离对稳区的影响;得到最高功率86 W,M2的准基模激光输出。数值计算了径向和切向偏振模式的半径随热透镜焦距的变化。数值计算了激光器的输出参数,与实验结果进行了比较。设计了较优化的扩束聚焦系统,分析了经过扩束聚焦系统后激光束腰位置波动随抽运功率的变化规律。     

86W准基模激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器北大核心CSCD

报道了一种86 W准基模的激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器。所用激光晶体直径为3 mm,长度为65 mm,抽运方式为三维侧泵。通过凸面镜增大模体积,采用双棒串接插入90°旋光片的方法补偿热致双折射,通过计算和实验相结合的办法得到较优化的谐振腔参数,并分析了谐振腔长度和激光模块之间的距离对稳区的影响;得到最高功率86 W,M2的准基模激光输出。数值计算了径向和切向偏振模式的半径随热透镜焦距的变化。数值计算了激光器的输出参数,与实验结果进行了比较。设计了较优化的扩束聚焦系统,分析了经过扩束聚焦系统后激光束腰位置波动随抽运功率的变化规律。     

激光棒位置对热不灵敏腔运行特性的影响

对于给定的腔型,为获得最大的稳定激光输出,必须选择最佳的激光棒位置。运用激光谐振腔的矩阵理论,给出了内含热透镜的三种腔型下的g参数以及棒位置对运行特性的影响,使用Matlab软件分别进行了理论模拟,在泵浦电压1000V、重频10Hz、晶体对称置于腔中间的条件下,通过实验验证了部分理论结论．对谐振腔的设计具有一定的指导作用。     

LD抽运的双频固体激光器的光谱和频差特性研究

研究了LD抽运的、频差可调的双频Nd:YVO4微片激光器的光谱特性。对于荧光谱宽固定的激光增益介质,输出激光的光谱特性主要与抽运功率、抽运位置和谐振腔长等参数相关;通过控制相关参数,可以调整输出激光不同波长频谱峰之间的相对频差。实验结果表明,当LD抽运电流为14.5A时,抽运光与谐振腔模达到良好的匹配,输出稳定的双纵模双频激光,相应的频差可超过90GHz;改变抽运参数相应频差在92.22~94.24GHz之间变化;增加谐振腔的腔长时,输出的激光纵模间隔减少并可输出三纵模,其中两频峰之间的最小频差可达到26.50GHz。     

能抑制长脉冲Nd:YAG激光器弛豫振荡的腔结构

本文研究能输出高斯TEM_(oo)模的谐振腔结构,以抑制长脉冲Nd:YAG激光器输出中的低频弛豫振荡。对几种Nd:YAG激光谐振腔设计,已测量了光束的时间和空间特性,光谱带宽以及调幅深度。结果表明,这种谐振腔结构可产生高质量TEM_(oo)模的长脉冲激光输出,并几乎没有弛豫振荡。     

打孔用选模YAG脉冲激光器谐振腔的图解分析

在工作中报导了一种打孔用选模YAG脉冲激光器。他们在谐振腔内引入了一个望远镜光学系统,使输出激光的模次降低,改善了光束的发散角,从而改进了钟表轴承打孔的效果。本文利用图解方法对这种激光器的谐振腔结构的模特性进行了分析,同时从自孔径选模条件下的基模热稳运转与腔结构的紧凑性等要求提出了改进意见。(一)图1所示为工作中采用的一种谐振腔结构。利用模象理论,容易求出R_1镜经透f_1与f_2相继变换后的等效镜R＇_1,与R_2镜经激光棒的等效热透镜f＇变换后的等效镜R＇_2(等效镜R＇的位置与曲率中心分别为R镜的位置与曲率中心通过变换透镜变换后的象)。图2示出上述谐振腔的等效两镜腔(R＇_1,R＇_2)     

LD侧面抽运双棒串接Nd∶YAG激光腔的基模输出特性研究

在高功率线偏振基模输出激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG激光腔中,热致双折射效应是影响线偏振基模输出功率的主要热效应。利用双棒串接结构,对热致双折射效应引起的退偏效应进行了有效的补偿。在分析谐振腔参数对激光器性能影响的基础上,通过优化设计,在实验中得到了35 W的线偏振基模输出。     

LD侧面抽运的Nd∶YAG激光器抽运均匀性研究

通过对激光二极管 (LD)侧面抽运激光介质的分析研究 ,建立了二极管侧面抽运激光介质所吸收的抽运光功率分布的数学模型。采用光线追迹法模拟计算出单个二极管在不同抽运参数下直接抽运激光棒时 ,激光棒所吸收的抽运光功率的分布。比较了介质的吸收系数和二极管到激光棒距离的不同给抽运的均匀性带来的差异。计算了在有冷却系统的条件下 ,多个二极管阵列抽运时的抽运光功率分布 ,得到了较好的抽运均匀性     

全固态单模Nd:YAG激光器输出特性优化的实验研究

为了实现高功率全固态激光器的高输出光束质量,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来实现功率高于10W、光束质量接近衍射极限的TEM00模输出。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、光斑圆率98.8%±0.8%、M2值为1.1的近衍射极限光束输出。结果表明,通过使用小口径激光棒提高激光器输出光束质量工程上可行。     

LED end-pumped Nd:YAG lasers

Experimental results are reported on the room-temperature operation of Nd:YAG lasers end pumped with an LED. The radiation from a 10-percent-efficient 0.46-mm-diam domed LED was coupled to the end of a 0.46-mm-diam × 5.0-mm-long laser rod with a large hemispherical reflector. At 20°C, a multimode laser power of 0.25 mW was obtained at an LED current of 250 mA. By measuring the variation of threshold pump power with rod temperature and the laser power versus pump power just above threshold, both the laser cavity loss and the output mirror transmission were determined. A round-trip cavity loss as low as 0.022 percent was measured. A calculation of the fractional pump power absorbed in the rod for the LED spectrum gave 56 percent for a 5-mm-long rod while measurements showed that 30 to 35 percent of the LED power was being absorbed indicating an LED-to-laser rod coupling efficiency of 54 to 63 percent for this arrangement. With such efficient absorption of pump power and low cavity loss, end-pumped Nd:YAG lasers with high slope efficiencies above threshold are possible.     

高平均功率全固态激光器发展现状、趋势及应用

综述了目前获得高平均功率全固态激光(DPL)输出的圆棒、板条、薄片和光纤激光器,以及热容激光和相干合成等主要方式的特点、发展历史及国内外最新进展,分析评述了高平均功率全固态激光器的发展趋势,并展望了其在工业和国防领域的应用前景.     

稳定腔偏振抽取单横模Nd:YAG激光器

将振荡与放大光束分离,使其分别抽取工作物质不同部位的贮能,可以获得较高功率和效率,也降低了对工作物质光学均匀性的要求。     

LD端面泵浦变热传导系数Nd:YAG晶棒温场特性

为了解决激光二极管泵浦激光晶体产生的热效应问题,对激光晶体内的温升进行了解析分析与定量计算。通过对激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点的分析,建立了符合实际工作情况的热模型。考虑到晶体材料热传导系数受其宏观温度变化的影响,应用常数变易法以及特征函数法得到了变热传导系数Nd:YAG晶体棒在端面泵浦情况下温度场的一般表达式。定量计算了激光二极管超高斯分布泵浦光阶次、泵浦功率、光斑尺寸以及晶棒半径对其温度场分布的影响。研究结果表明:使用输出功率为60 W的激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG晶棒,若耦合入射的3阶超高斯光束泵浦光斑半径为400μm,晶棒半径为1.5 mm,长度为8 mm时,Nd:YAG棒内最大温升为343.9℃;而将其热导率视为定值时,晶体的最大温升只有222.7℃。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并为提高全固态Nd:YAG激光器性能提供了理论依据。     

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。     

熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭镜

提出一种使用熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭装置,并在实验中得以实现.这种组合将具有高的激光损伤阈值的大直径熔石英棒和具有较低的受激布里渊散射(SBS)阈值的光纤结合在一起,构成了振荡-放大形式的双池式受激布里渊散射结构,使得从光纤受激布里渊散射反射的斯托克斯光注入到熔石英介质中形成了强迫受激布里渊散射过程.在这种机制下,该复合型相位共轭镜较之单块熔石英棒、单根光纤或组合芯径光纤这三种形式的相位共轭镜,具有更低的受激布里渊散射阈值和更高的受激布里渊散射反射率,而且可以在较高的输入功率下运行.实验中将其用于高重复频率高功率的激光二极管(LD)抽运激光主振荡放大(MOPA)系统中,在100 Hz重复频率下获得了42.05%的反射率,并且获得了很好的光束质量,光束质量因子M2值从输入光束的3减少到1.6,反射光斑稳定.在400 Hz下光束质量因子M2值达到1.7.     

LD抽运复合YAG晶体温度场及热透镜效应研究

为了研究复合Nd:YAG激光晶体棒在端面抽运下的温度分布及热透镜效应,采用数值分析法得到了端面抽运激光晶体棒内温度场的数值解,当抽运光功率为18W、光斑半径0.2mm时,吸收系数为3.5/cm的复合晶体内最大温度为73.8℃;同时还得到了径向梯度折射率引起的轴向传播光相位延迟分布ΔΦt(r),并与相同条件下的普通晶体作了比较.结果表明,采用复合晶体可以大幅度降低激光晶体内的温升,并减小端面变形导致的透镜效应;复合晶体内的相位延迟分布ΔΦt(r)与普通晶体的相似,且不满足对半径r的二次方关系;热透镜和参考球面镜透镜的相位延迟分布之间存在畸变Δφ,在r较小(rp)时,相位延迟分布ΔΦt(r)可近似等效于一球面透镜,其等效焦距fGRIN值与普通晶体的接近,在r较大(r>wp)时,畸变Δφ随r增大而急剧增大.