激光二极管列阵端面泵浦电光调-QNd:YAG板条激光技术

端面泵浦混合腔板条固体激光器是实现高功率、高效率、高光束质量激光输出的一种有效方式。报道了激光二极管端面泵浦板条Nd:YAG电光调Q振荡-放大的实验结果。在脉冲激光二极管泵浦下,在重复频率为1kHz时,得到30mJ近衍射极限输出,脉宽16ns。在连续激光二极管泵浦下,在重复频率为10kHz时,获得平均输出功率为100W,单脉冲能量10mJ;在5kHz时,单脉冲能量15mJ,脉宽10ns。     

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%.     

部分端面抽运混合腔Nd:YVO4板条激光器实验研究

为了获得大功率高光束质量的激光输出,利用自制的5bar激光二极管阵列堆作为抽运源,抽运光经波导整形系统整形后入射至晶体,采用柱面镜混合腔结构,对部分端面抽运的混合腔Nd:YVO4板条激光器进行了实验研究。在最高抽运功率134W时,得到了38W的连续激光输出,斜效率44%,测得的两个方向的M2因子为1.56和1.78。实验结果表明,该激光器具有极佳的热效应,能够在高功率运转时保持高光束质量的激光输出,输入-输出功率曲线没有出现平顶或弯曲的迹象,该激光器仍有提升潜力,本结果有助于进一步提升该激光器的性能,实现更高功率的高光束质量激光输出。     

部分端面抽运混合腔Nd:YVO4板条激光器实验研究

对部分端面抽运的混合腔Nd:YVO4板条激光器进行了实验研究,利用自制的5条激光二极管阵列堆LD Stack,抽运光经波导整形系统整形后入射至晶体,采用柱面镜混合腔结构成功得到1.064μm偏振连续激光输出,斜效率可达44%。输出激光功率3.5W时,测得非稳腔和稳腔两个方向的M2因子为1.28和1.73;在输出激光功率为38W时,测得的两个方向的M2因子为1.56和1.78。实验结果表明,该激光器具有极佳的热效应,能够在高功率运转时保持高功率高光束质量的激光输出,输入－输出功率曲线没有出现平顶或弯曲的迹象,该激光器的仍然有很大的提升余地。     

LD端面泵浦各向异性激光介质的热效应研究

针对各向异性激光介质的通光面为方形、泵浦光为高斯光束及泵浦尺寸小于通光面的情况，以Nd：YVO4为例，用MATLAB程序语言对激光二极管(LD)端面泵浦的各向异性激光介质的热传导方程进行数值计算，精确地求出了激光介质中各点的温度和温度分布，从而可以定量地分析出LD端面泵浦固体激光器的热效应，进而设计出高效高功率LD端面泵浦的TEM00Nd：YVO4固体激光器。LD尾纤输出功率为28．77W时，得到18．16W的1064nm激光输出。     

LD阵列面状泵浦Nd:YAG板条激光器实验研究

在国内研制的大型二极管泵浦阵列和大功率二极管脉冲驱动源的基础上,设计了二极 管阵列面状泵浦22×6×123mm3Nd:YAG板条聚光腔结构,测量了板条泵浦均匀性,对不同泵 浦功率下的能量转换特性等进行了实验研究,取得最高光-光转换效率为25．5％实验结果, 为高泵浦功率下的放大打下了一定的基础。     

连续16 W二极管端面泵浦混合腔Nd:YVO4板条激光器

在半导体泵浦的固体激光器中,激光晶体的热效应在很大程度上影响了激光器的能量输出和光束质量.为减小激光器中的热效应,介绍了用LD端面泵浦板条(slab)激光晶体,结合稳腔-非稳腔混合腔型(hybrid resonator)实现的板条激光器.在腔长为50 cm的情况下,得到了16 W连续输出,高泵浦功率时斜效率达到59%,同时进行了稳腔方向的热效应分析.     

LD泵浦Nd:YVO4晶体1342 nm激光实验研究

报道了采用不同腔长、不同透过率的输出镜及不同搀杂浓度的晶体时,激光二极管端面泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体１３４２ｎｍ激光的输出特性。对三种不同搀杂浓度的晶体的实验结果表明,输出为基横模,在输出１Ｗ时,稳定性皆优于０．２％;搀杂浓度较高的晶体,在泵浦功率逐渐增加时更容易饱和。用用０．５％搀杂的晶体,最大获得３Ｗ激光输出,斜效率４３．７％。     

部分端面抽运的Nd∶YVO_4板条固体激光器

利用自制高功率激光二极管(LD)列阵堆和波导整形抽运耦合系统,将抽运光耦合至Nd∶YVO4板条晶体,平平腔运转得到了1.064μm的偏振激光输出。在最大抽运功率为84 W时,透过率为10%的输出腔镜得到了31 W的激光功率输出,光-光效率37%,斜效率45%,板条晶体两个方向的输出光束质量差别较大。为了进一步提高光束质量,使用柱面镜混合腔结构,在最大抽运功率为86 W时,得到了19.3 W的1064 nm激光输出,测得的非稳腔和稳腔两个方向的M2因子分别为1.4和1.7。     

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%。     

大功率半导体激光侧面泵浦Nd：YAG板条激光器

用准连续６０Ｗ半导体激光侧面泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ板条激光器，获得单脉冲能量３．５ｍＪ的激光输出，脉冲重复频率１～１００Ｈｚ，能量输出起伏小于±１％，光－光效率为１５％，斜效率为２９％。实现了声光调Ｑ、电光调Ｑ、ＢＤＮ染料和ＬｉＦ色心晶体被动调Ｑ的激光输出，最大峰值功率超过１００ｋＷ。     

LD端面泵浦Nd∶YVO_4/KTP连续绿光激光器热效应研究

针对Nd∶YVO4晶体热传导各向异性的特点,在泵浦光为高斯光束、泵浦尺寸小于通光面的情况下,求解晶体热传导方程,得到晶体中各点的精确温度,从而分析LD端面泵浦固体激光器的热效应。在理论分析的基础上,优化腔形,设计了V形折叠腔Nd∶YVO4/KTP腔内倍频连续绿光激光器,在泵浦功率为15W时,1064nm和532nm激光输出功率分别为7.42W和4W,光-光转换效率为49.5%,26.7%。     

880 nm LD泵浦Nd:GdVO4 混合腔激光器1.34 μm实验研究

将880 nm 上能级直接泵浦与部分端面泵浦混合腔结构结合,对Nd:GdVO4 晶体的1 342 nm激光输出特性进行了实验研究。采用正支离轴混合谐振腔,4-bar 中心波长为880 nm 的激光二极管列阵作为泵浦源,在泵浦功率为178W 时,激光输出功率为26.3W,斜效率和光-光转换效率分别为27%和14.8%。在20W 输出功率时非稳腔和稳腔方向的M2因子均为1.3。结果表明:由于采用了上能级直接泵浦与部分端面泵浦混合腔结构,相对于目前同等输出功率级别的端面泵浦Nd:GdVO4 激光器,光束质量得到很大提高。     

Nd：GdVO4晶体生长及其LD端面泵浦调Q激光性能

通过液相合成方法提纯Nd：GdVO4多晶料，降低生长过程中存在的原料非一致性挥发，以及使用特殊晶体生长温控技术和消除晶体“后天性光散射”，Czochralski方法成功生长系列不同钕掺杂浓度的Nd：GdVO4单晶。采用不同透过率的Cr”：YAG晶体对Nd：CdVO4晶体进行激光调Q实验。实验结果显示，Cr^4 ：YAG Nd：GdVO4激光器可以得到稳定高平均功率调制激光输出。实验得到的最小脉冲宽度只有6ns，对应峰值能量为26．4kW。对不同浓度掺杂对晶体调制激光性能也进行了比较，发现掺钕浓度越高，激光脉冲能量和峰值功率越大。对该晶体的GaAs调Q激光输出性能也进行了介绍，4．8W泵浦光下，最大GaAs调制激光输出为0．63W。     

激光二极管端面泵浦Nd：YVO41064nm激光特性研究

对多种掺杂浓度、长度的Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体进行了吸收性质、激光性质的研究和对比,根据实验结果和测得的上能级寿命计算了不同掺杂浓度Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体的有效受激发射同,对激光二极管端面泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ４固体激光器的最优化有实际指导意义。     

部分端面抽运的Nd:YVO4板条固体激光器

利用自制高功率激光二极管（LD）列阵堆和波导整形抽运耦合系统，将抽运光耦合至Nd：YVO4板条晶体，平平腔运转得到了1.064μm的偏振激光输出。在最大抽运功率为84W时，透过率为10％的输出腔镜得到了31W的激光功率输出，光一光效率37％，斜效率45％，板条晶体两个方向的输出光束质量差别较大。为了进一步提高光束质量，使用柱面镜混合腔结构，在最大抽运功率为86W时，得到了19．3W的1064nm激光输出，测得的非稳腔和稳腔两个方向的M^2因子分别为1.4和1．7。     

LD端面泵浦Nd∶YVO4／KTP连续绿光激光器热效应研究

针对Nd:YVO4晶体热传导各向异性的特点,在泵浦光为高斯光束、泵浦尺寸小于通光面的情况下,求解晶体热传导方程,得到晶体中各点的精确温度,从而分析LD端面泵浦固体激光器的热效应.在理论分析的基础上,优化腔形,设计了V形折叠腔Nd:YVO4/KTP腔内倍频连续绿光激光器,在泵浦功率为15W时,1064nm和532nm激光输出功率分别为7.42W和4W,光-光转换效率为49.5%,26.7%.     

激光二极管部分端面泵浦混合腔板条激光器研究进展

激光二极管分端面泵浦混合腔板条激光器(Innoslab laser)是上世纪九十年代后期在德国发展起来的一种新型全固态激光技术。介绍了这一技术的基本结构和优点,其发展过程中的一些重要研究工作,以及国内外研究现状,并对下一步的发展进行了展望。     

LD端面泵浦圆柱形Nd∶YAG晶体热效应研究

建立了圆柱形激光晶体的热传导模型.通过求解泊松方程,得到了在不同Nd离子掺杂浓度和不同泵浦光半径情况下激光晶体内的温度和温度场分布.研究结果表明,当其他条件不变时,随着Nd离子掺杂浓度的增加,Nd∶YAG晶体端面中心温度会升高,而晶体中心轴温度却会快速衰减.对于相同晶体,在泵浦功率一定时,随着泵浦光斑半径的减小,Nd∶YAG晶体端面中心温度会升高.如果采用低掺杂浓度的晶体作为增益介质,同时合理增加泵浦光斑半径,则可以有效抑制晶体的热效应.这一结论为提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据.     

LD端面泵浦圆柱形Nd：YAG晶体热效应研究

建立了圆柱形激光晶体的热传导模型。通过求解泊松方程,得到了在不同Nd离子掺杂浓度和不同泵浦光半径情况下激光晶体内的温度和温度场分布。研究结果表明,当其他条件不变时,随着Nd离子掺杂浓度的增加,Nd:YAG晶体端面中心温度会升高,而晶体中心轴温度却会快速衰减。对于相同晶体,在泵浦功率一定时,随着泵浦光斑半径的减小,Nd:YAG晶体端面中心温度会升高。如果采用低掺杂浓度的晶体作为增益介质,同时合理增加泵浦光斑半径,则可以有效抑制晶体的热效应。这一结论为提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。