半导体激光器端面抽运高功率高效Nd:YVO_4固体激光器

报道了一种光纤耦合半导体激光器端面抽运高功率高效Nd:YVO4固体激光器。在抽运功率为20W时获得了11W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12W时输出功率为7.1W,光-光转换效率为59%,斜效率达64%。在高抽运功率下测量了Nd:YVO4晶体的热透镜焦距,结果表明:得到有效冷却的低浓度和高质量的Nd:YVO4晶体,其热聚焦作用实际上相对很弱     

高功率半导体激光器端面抽运连续固体激光器谐振腔的设计

提出了设计高功率半导体激光器（ＬＤ）端面抽运连续固体激光器谐振腔的基本原则。据此利用数值计算方法很容易得到理想的腔参数,使腔的热稳定范围相当宽;激光介质内基模半径不随抽运功率变化;腔内像散得到完全消除;在相当大的抽运功率范围内腔工作于稳区中心附近。实验结果证明：这种腔容易实现低阈值、高效、高功率的基模运转,光－光转换效率可达５０％ 。     

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。     

高功率半导体激光器端面泵浦Nd：YVO4固体激光器热致损耗的研究

本文提出了一种测量端面泵浦固体激光器热致损耗的方法。研究了Ｎｄ＾３＋浓度分别为０．５％和２％两种Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体,基模半径与泵浦光斑半径之比Ｗ１／Ｗｐ分别为０．５和１情形下热致损耗随泵浦功率的变化,结果表明,热致损耗随泵浦功率的增加而增大,且强烈依赖于Ｗ１／Ｗｐ,大的基模半径会导致严重的热损耗,Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体的Ｎｄ＾３＋浓度对热致损耗也有很大影响,在大模半径情形,高浓度晶体的热致损耗远大于低     

激光二极管端面抽运固体激光器的热效应和热透镜焦距测量

激光二极管(LD)端面抽运固体激光器的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素,因此准确的热透镜焦距测量是谐振腔设计的重要前提。从热传导方程入手,计算了LD端面抽运晶体的温度梯度分布,求出探测光束经过晶体后的相位差分布,通过傅里叶变换得到探测光的夫琅禾费衍射图样。基于上述理论模型,提出了一种利用探测光的夫琅禾费衍射图样测量热透镜焦距的新方法,可实时在线测量。由夫琅禾费衍射图样求出光程差,进而由光程差可求出激光晶体的热透镜焦距。实验测量了激光晶体的热透镜焦距,并与非稳腔法实验数据进行对比,证明了这种方法的可行性。     

端面抽运固体激光器中抽运端面的直接散热

提出了一种用于激光二极管端面抽运固体激光器(DPSSL)中晶体端面直接散热的新方案--在传统的侧壁散热基础上采用金刚石薄片对晶体的抽运面进行散热.使用有限元方法(FEM)分析了该方案的散热效果,并与传统侧壁散热方案的散热效果作了比较,结果表明,使用晶体端面直接散热方案可以将集中于晶体端面的热量更为有效地抽出,大幅度降低晶体抽运端面内的温差,晶体温度最高点出现在晶体内部,降低了晶体抽运端面热损伤概率,显著减弱了晶体热效应;在相同注入功率条件下实验测量了两种散热方式下的输出功率,结果表明,晶体端面直接散热方案可以有效抑制晶体热效应对于输出功率的不良影响,该方案特别适合用于解决大功率端面抽运固体激光器的散热问题.     

高功率半导体激光器和二极管抽运固体激光器

1　引言1 .1　二极管激光器转换效率的基础总效率是所有高功率器件的重要问题。半导体激光器的高效率极其重要 ,因为其主要参数 (首先是阈电流和微分量子效率 )对温度非常敏感。简单激光二极管的输出功率为Pop =ηiln( R1 R2 ) - 1 / 2 [αi L ln( R1 R2 ) - 1 / 2 ]- 1( hω/e) ( I - Ith)其中 hω为光子能量 ,ηi为内部效率 ,αi为光损耗系数 ,L为腔长 ,R1 、R2 为反射系数 ,I为抽运电流 ,Ith 为阈值电流。总效率通常由下式决定ηt=Pop/Pel =Pop/[I( Vj IRs) ]其中 Vj为结电压 ,Rs为串联 (残余 )二极管电阻。对于高总效率的激…     

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。     

高功率半导体激光器端面泵浦Nd:YVO_4固体激光器热致损耗的研究

本文提出了一种测量端面泵浦固体激光器热致损耗的方法．研究了Ｎｄ（３＋）浓度分别为０．５％和２％两种Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体,基模半径与泵浦光斑半径之比Ｗ１／Ｗｐ分别为０．５和１情形下热致损耗随泵浦功率的变化,结果表明：热致损耗随泵浦功率的增加而增大,且强烈依赖于Ｗ１／ＷＰ;大的基模半径会导致严重的热致损耗．Ｎｄ：ＹＶＯ４晶体的Ｎｄ３＋浓度对热致损耗也有很大影响,在大模半径情形,高浓度晶体的热致损耗远大于低浓度晶体,而且对于Ｗ１／Ｗｐ的依赖更为强烈．     

列阵半导体激光端面抽运Nd∶YVO4绿光激光器的研究

报道了采用列阵半导体激光端面抽运Nd∶YVO4晶体的KTP腔内倍频绿光激光器。采用多柱透镜法 ,对列阵半导体激光进行了有效整形 ,并利用谐振腔折叠产生的像散 ,实现了抽运光与振荡光较好的模式匹配 ;由于是直接耦合抽运 ,因此保证了半导体抽运光以π偏振光入射Nd∶YVO4(单轴 )晶体 ,实现了半导体抽运光与Nd∶YVO4吸收的偏振匹配。在抽运功率为 9 5W时 ,得到 5 2 0mW的稳定绿光输出 ,光 光转换效率为 5 5 %。     

LD端面抽运Nd∶GGG激光器热效应研究

为了研究激光二极管端面抽运掺钕钆镓石榴石Nd∶GGG激光器的热效应,采用实验测量与理论计算结合的方法,进行了激光器的连续运转,测量了激光器的热焦距、本征损耗和热损耗。结果表明,采用凹-平腔结构,当抽运功率为28.8W时,得到最大连续波输出功率为13.2W,对应最大斜效率为51.5%,光光转换效率为49.5%,Nd∶GGG晶体的本征损耗测量值为0.86%/cm;测量结果与理论计算吻合得很好。所得结果为LD抽运Nd∶GGG激光器的进一步设计优化提供了实验和理论依据。     

端面抽运固体激光器中晶体的热形变

提出了一种易于实现、高空间精度、实时测量激光端面抽运固体激光器端面热形变的干涉测量方法。在一块热效应非常小的光学玻璃与晶体的抽运面之间形成空气劈尖,利用参考光扫描晶体端面准确地测出了激光二极管(LD)端面抽运固体激光器中晶体的端面热形变。抽运功率为12 W,抽运半径为0.5μm,抽运光束位于晶体端面中心时,晶体的伸长形变为0.645μm,鼓出形变量为0.259μm,总形变量为0.904μm。鼓出形变小于伸长形变,且表面凸起形变总是叠加在轴向伸长形变之上。研究表明表面凸起形变部分较为平坦且占据端面中心大部分区域,并发现热沉的侧面导热情况决定了晶体的伸长形变量。     

二极管抽运高功率Nd∶YAG棒状激光器

介绍Atsushi Takada等人研制的全固态棒状激光器,平均功率大于10kW,用于高速和高精度材料加工,如切割和焊接。2000年他们开发了全固态棒状激光器系统,平均功率在3kW量级,以连续波运转平均功率5.1kW,用连续波和准连续波组合运转得到3.3kW。连续波运转时,电光效率22%,准连续波操作时,平均功率2kW,电光效率26%。     

大功率激光二极管端面抽运的Nd∶YVO4激光器

报道了利用掺杂浓度为 0 3at. % ,通光长度为 10mm的Nd∶YVO4晶体作为增益介质 ,带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd∶YVO4激光器。在抽运功率为 2 7 36 5W时 ,获得了 14 85W的TEM0 0 模输出 ,光 光转换效率为6 0 4 9% ,斜率效率达 6 4 5 %。在上述基础上对晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析     

二极管抽运高功率Nd:YAG棒状激光器

介绍Atsushi Takada等人研制的全固态棒状激光器，平均功率大于10kW，用于高速和高精度材料加工，如切割和焊接。2000年他们开发了全固态棒状激光器系统，平均功率在3kW量级，以连接波运转平均功率5.1kW，用连续波和准连续波组合运转得到3.3kW。连续波运转时，电光效率22％，准连续波操作时，平均功率2kW，电光效率26％。     

端面抽运绿色固体激光器控温性能优化的研究

在激光二极管(LD)端面抽运绿色固体激光器控温部分的设计中通过引入有限元方法(FEM),使用ANSYS有限元分析软件,通过稳态热模拟和瞬态热模拟对控温部分的结构进行了热分析,并且根据模拟的结果对结构进行了优化。研究结果表明,在同样的制冷量输入下,优化后控温部分的控温能力提高了10%左右,较初始结构有明显改善。根据优化后的结构制作了实验装置,并且对实验装置的控温能力进行了测试,通过对比实验测试数据和ANSYS热模拟的数据,确认相互之间的误差小于5%。证实了有限元分析对改善温控激光二极管端面抽运绿色固体激光器控温部分性能有明显的效果。     

20.6W激光二极管直接上能级抽运Nd:YVO4薄片激光器

使用自行搭建的24通抽运系统,实现了880nm激光器二极管直接上能级抽运的Nd:YVO4薄片激光器。采用厚度为0.3mm、掺杂原子数分数为0.5%的Nd:YVO4薄片晶体,在39.3W的抽运功率下获得了20.6 W的1064nm连续激光输出,光-光转换效率超过50%。     

列阵半导体激光端面抽运Nd：YVO4绿光激光器的研究

报道了采用列阵半导体激光端面抽运Nd：YVO4晶体的KTP腔内倍频绿光激光器。采用多柱透镜法，对列阵半导体激光进行了有效整形，并利用谐振腔折叠产生的像散，实现了抽运光与振荡光较好的模式匹配；由于是直接耦合抽运，因此保证了半导体抽运光以π偏振光入射Nd：YVO4(单轴)晶体，实现了半导体抽运光与Nd：YVO4吸收的偏振匹配。在抽运功率为9．5W时，得到520mW的稳定绿光输出，光-光转换效率为5．5％。     

高功率固体激光器

本文详细讨论了设计高平均功率固体激光器的有关问题,包括激光材料性质、棒状和板条状几何结构,聚光器和光学谐振腔等。分析表明,板条状几何结构固体激光器提供了达到千瓦级功率水平同时又保持良好光束质量的可能性。     

LD双端端面抽运Nd∶YVO4折叠腔主振荡器的稳定性研究

对双端端面抽运的Nd∶YVO4Z型折叠 腔主振荡器的设计进行了模拟,采用ABCD传输矩阵理论详细分析了各腔参量对谐振腔稳定性的影响。 由模拟结果推断,稳区的范围可通过谐振腔各分臂臂长的和来调节,而且应在臂长允许的范围内尽量选 择小角度。利用相同的光学元件设计了两种腔长的热稳定腔,比较了长短腔型各自的利弊。