激光二极管端泵平板Nd:YAG、Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体热效应比较

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:YAG、Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体在激光二极管阵列端泵抽运时的导热微分方程.通过方程求解,得到三种晶体内部温度场和热形变分布的解析式.温度场和热形变场的数值模拟表明:当泵浦光功率P0=30W、泵浦区域为0.5 mmx0.5 mm时,三种激光晶体的一维温度场、二维温度场分...     

激光二极管双侧泵平板Nd:LuVO4晶体热效应

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:LuVO4晶体在激光二极管阵列双侧泵抽运时的导热微分方程。通过方程求解,得到平板Nd:LuVO4晶体内部温度场分布的解析式及热形变分布。温度场和热形变场的数值模拟表明:当泵浦光平均功率Po=10 W、泵浦区域为1 mm×1 mm时,四组激光二极管阵列光源在三处不同位置的一维温度场、二维温度场分布和热形变量有很大差异;将三处泵浦光源位置所产生的温度分布和热形变量对比,得到了泵浦光源在位置1、2处所产生的温升和热形变量相对较小,位置3处最大。所得结论可为平板Nd:LuVO4激光器的设计及热效应消除提供理论依据。     

激光二极管侧面抽运平板Nd:LuVO4晶体热效应

在解析热分析理论的基础上,建立了平板Nd:LuVO4激光晶体在激光二极管阵列侧面抽运时的导热微分方程.通过对方程的求解,得到了Nd:LuVO4晶体内部温度场解析式,热形变场分布、温度场和热形变场的数值模拟表明,当抽运光功率为40W,抽运区域为1 mm×4 mm时,晶体在x方向的最高相对温升为11.63 K,y和z方向的最高温升为11.00 K;在x,y,z三方向上的热形变量分别为0.050μm,0.034 μm和0.48μm.这一结果可为Nd:LuVO4激光器设计提供理论支持.     

端面抽运Nd:YVO4,Nd:GdVO4及Nd:GdYVO4晶体的热效应比较

为了改善激光晶体热效应,建立了矩形截面激光晶体热模型,通过求解热传导泊松方程,比较了矩形截面Nd:YVO4和Nd:GdVO4及Nd:GdYVO4晶体的温度场分布和抽运端面的热形变,计算了由抽运端面热形变引起的光程差和总的光程差。由比较结果可知,在相同情况下,Nd:YVO4,Nd:GdYVO4及Nd:GdVO4晶体的端面中心最高温升分别约为320℃,342℃和190℃,总光程差最大为1.7μm,2.11μm和1.3μm。结果表明,Nd:GdYVO4晶体端面中心最高温升及总光程差均为最小,更适用于大功率LD端面抽运;对于大功率全固态激光器,由端面热形变引起的光程差对晶体热焦距有较大影响。     

液氮下激光二极管端泵Nd:GdVO4 912 nm激光器研究

对准三能级系统进行了理论分析,指出了产生4F3/2→4I9/2 912nm谱线跃迁的阈值条件,给出了影响激光输出的因素.首次在液氮温度(78K)下实现了激光二极管端泵Nd:GdVO4晶体912nm激光振荡,在泵浦功率为12.5 W时,获得了1.1 W的912 nm连续激光输出,对吸收泵浦光功率的斜坡效率为18%,并估算了低温下912 nm的受激发射截面,观察到了912 nm谱线随温度升高而红移的现象.     

端面抽运矩形截面Nd:GdVO4晶体热效应研究

以解析分析理论为基础，研究矩形横截面Nd：GdVO4晶体受到具有高斯分布的端面中心入射时。激光晶体温度场分布情况和晶体抽运面热形变分布情况。通过对半导体激光端面入射Nd：GdVO4激光晶体工作特点分析。建立了符合激光晶体工作状态的热模型，利用热传导方程(泊松方程)的一种新求解方法，得出了矩形截面Nd：GdVO4晶体的温度场分布和端面热形变场通解表达式，同时对影响激光晶体温度场分布的各种因素进行了定量研究。研究结果表明，当使用输出功率为15W的半导体激光器端面中心入射Nd：GdVO4晶体(晶体掺钕离子原子数分数为1．2％)时，在抽运端面中心获得189．0℃最高温升和1．37μm最大热形变量。这种方法还可以应用到其他激光晶体热问题研究中。     

激光二极管端面抽运圆形截面Nd:GdVO4晶体的热形变

以解析分析理论为基础，研究圆截面Nd：GdVO4激光晶体受到具有高斯分布半导体激光端面中心入射时，晶体温度场分布和抽运面热形变分布情况。通过对激光二极管（LD）端面入射晶体工作特点分析，建立了符合实际工作情况的热模型，利用热传导方程新求解方法，得出了圆形截面Nd：GdVO4晶体温度场分布和端面热形变场通解表达式，对比分析了圆形截面和矩形截面Nd：GdVO4晶体的热形变。研究结果表明，当使用输出功率为15W激光二极管端面中心入射Nd：GdVO4激光晶体时，在抽运端面中心获得187．5℃最高温升和1．313μm最大热形变量。两种截面晶体具有相同的热形变形状，当截面尺寸不太大时，如果圆形截面晶体的半径等于矩形截面晶体半边长，最大热形变量将减少4．1％。这种方法还可以应用到其他圆形截面晶体热问题研究中，为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。     

CCD测量LD端面抽运Nd:GdVO4固体激光器热焦距

为研究Nd：GdVO4晶体在激光二极管（LD）端面抽运固体激光器中的热效应,给出了一种测量激光器稳态运转时腔内激活介质热透镜焦距的简便方法。采用CCD光束分析仪直接测量输出光束的膨因子及束腰大小,根据混合模类高斯光束传输理论推导出相应的基模高斯光束束腰大小,由此利用稳定谐振腔的传输矩阵理论可得到相应的激光介质的热焦距。实验结果表明,抽运功率越高,热焦距越小,热效应对输出光束质量影响越严重。基于上述原理,对LD端面抽运的Nd：GdVO4固体激光器热透镜焦距进行了测量,实验结果和理论分析相符。     

Nd:GdVO4晶体的生长与性能

报道了在N2+He(30%～50%Vol)气氛中用提拉法成功地生长了Nd:GdVO4晶体.激光实验中,LD泵浦功率为350mW,采用端泵方式获得波长为1060nm的激光输出,TEM00基模方式运行,阈值泵浦功率为95mW,输出功率为13mW,斜效率为5%.     

半导体激光器侧面泵浦Nd:GdVO4板条热效应研究

为了解决半导体激光器侧面泵浦Nd:GdVO4板条激光器热透镜效应问题,用解析分析的方法研究Nd:GdVO4板条侧泵时产生的温升以及热形变分布情况.通过半导体激光器出射泵浦光光强、激光板条镀膜结构以及工作状态的分析,建立了侧泵板条热分析模型,依据侧泵板条内热功率分布特点,推导出一种新的各向异性热传导方程求解方法,得到了侧泵Nd:GdVO4板条温度场以及热形变场的一般解析计算表达式.并就不同泵浦光斑对Nd:GdVO4板条热效应的影响进行了定量分析.结果表明:当使用输出功率为80W的半导体激光器侧泵掺Nd3+浓度1.2atm.%的Nd:GdVO4晶体时,泵浦面的最高温升为695.2 ℃,泵浦面与通光端面的最大热形变量分别为1.38μm和0.63μm.研究结果对于减小板条激光器热透镜效应影响、提高腔内振荡光的增益效率具有理论指导作用.     

激光二极管端泵浦Nd:GdVO4连续激光器

实验研究了激光二极管端面泵浦Nd:GdVO4激光器,采用平-平腔结构,实现了1064 nm连续激光输出.在注入泵浦功率为16.36 W时,最大连续激光输出达9.86 W,光-光转换效率为60.02%;在腔内插入Q开关,重复频率为50 kHz,注入泵浦功率为7.77 W务件下,得到3.24 W的激光脉冲输出,脉冲宽度为19 ns,M2=2.4.     

二极管端面泵浦Nd∶GdVO4高重频声光调Q激光器

采用波长808 nm的光纤耦合输出LD为泵浦源,用Nd∶GdVO4作为激光增益介质,采用端面泵浦方式,通过谐振腔优化设计,达到良好腔模匹配,在LD注入功率20 W的情况下,实现1064 nm激光功率11.3 W的连续输出,光-光转换效率达到56.5%。插入声光调Q器件,通过合理设计腔内激光束腰大小及束腰位置,在重复频率30 kHz时,获得最大调Q输出功率9.2 W,峰值功率30.9 kW,同时,在此基础上,采用KTP晶体腔内倍频,在重复频率为30 kHz时,获得532 nm激光输出平均功率6.3 W。     

LD端面泵浦Nd:YVO4激光器热管理结构的研究

基于一种LD端面泵浦Nd:YVO<,4>激光器,设计了一种热沉结合外部风扇散热的风冷式热管理结构,并利用有限元分析方法对Nd:YVO<,4>晶体的温度场进行了数值模拟,分析了环境温度及界面热阻变化对晶体热致效应的影响.模拟结果表明,晶体泵浦区的温度梯度约为17 ℃,当环境温度升高时,所设计的冷却方案仍能满足系统的散热需...     

全固化微脉冲Nd:GdVO_4激光器

研究了在不同透过率被动调Q情况下,全固态Nd:GdVO4激光器输出功率和脉宽随泵浦功率变化的关系,在静态情况下得到了光光转换效率为53％的激光输出。并且得到最小调Q脉宽27.29 ns。     

LD泵浦Nd:GdVO4/KTP双调Q绿光激光器实验研究

采用半导体激光器(LD)单端泵浦Nd:GdVO4晶体,在谐振腔内同时利用声光器件、Cr4+:YAG晶体和KTP晶体,实现532nm内腔倍频双调Q绿光运转。当泵浦功率为7.7W,重复频率为10kHz时,获得最短脉冲宽度为24ns,单脉冲能量为32.4μJ及相应峰值功率为1.35kW的激光脉冲。     

LD端面抽运光变半径YAG-Nd:YAG复合晶体热效应

研究变半径LD泵浦YAG-Nd:YAG复合晶体在实际谐振腔中产生的温度场、形变场和晶体端面热形变场。通过与理论上在理想模型下所求解的结果比较,发现采用变高斯半径构建物理模型,实验值与理论值基本一致,打破了以往高斯半径为定值的局限性。新模型的研究结果:当输出功率为18W时,抽运端面中心获得107.99℃(d=2mm)最高温升和2.78μm(d=2mm)最大热形变量。这种新的研究方法可以更准确地应用到其它激光晶体热问题的研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。     

激光二极管端面泵浦Nd:YVO4混合腔板条激光放大器

选用光束质量接近衍射极限的种子激光器作为主振荡级激光器的功率放大系统可以同时获得较高的输出功率和良好的光束质量.由于板条晶体的特有尺寸,使得种子激光可以多次通过板条晶体,因此有利于实现高提取效率的激光放大器.Nd: YVO4晶体因为具有比Nd: YAG更大的受激发射截面和吸收截面、更宽的吸收谱线、输出偏振光等,因而在放大器中应用较多.本文采用侧泵Nd: YAG棒激光器作为LD端面泵浦Nd: YVO4混合腔板条激光放大器的种子激光器,种子激光通过整形后,往返3次通过激光晶体实现了功率的放大.实验中在泵浦功率140.9 W,种子功率3.2 W,重复频率20 kHz时,获得了29.5 W的激光输出,提取效率为21.2%,斜效率为35%.     

端面泵浦Nd：GdVO4的热焦距及基频运转

用激光二极管（LD）作泵浦源，测量Nd:GdVO4和Nd:YVO4晶体的热焦距之比为1．0：0．6。对平－凹腔，利用不同透射率的输出窗片，研究了Nd:GdVO4晶体的连续激光输出特性，当输出窗片透射率为15％时，阈值为0．251W，对应着21W的泵浦功率，得到10．52W的1．06um连续光输出，光－光转换效率达到50％。