生长型复合晶体开发成功

北京科港光电技术有限公司继2007年成功生长成YVO4＋Nd：YVO4复合晶体（又称白帽子晶体）后，2008年又成功生长成YVO4＋Nd：YVO4＋YVO4双端生长型复合晶体，生长的双端复合晶体界面平整，无散射，无生长纹。该复合晶体在国内外尚属首次生长成功，如图所示意。     

激光二极管抽运Nd∶YVO4/YVO4复合晶体激光器

在高功率激光二极管(LD)抽运的情况下,对比分析了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体和Nd∶YVO4单一晶体的激光特性。实验证明,复合晶体能够有效地降低晶体内的温度梯度,减小由端面变形带来的热透镜效应,获得比单一晶体高出许多的输出功率。采用Z型折叠腔,研究了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体KTP倍频特性,当抽运功率为17W时,获得了6.23W的绿光输出,抽运光到绿光的转换效率高达37%。     

激光二极管抽运Nd:YVO4/YVO4复合晶体激光器

在高功率激光二极管(LD)抽运的情况下,对比分析了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体和Nd∶YVO4单一晶体的激光特性.实验证明,复合晶体能够有效地降低晶体内的温度梯度,减小由端面变形带来的热透镜效应,获得比单一晶体高出许多的输出功率.采用Z型折叠腔,研究了Nd∶YVO4/YVO4复合晶体KTP倍频特性,当抽运功率为17 W时,获得了6.23 W的绿光输出,抽运光到绿光的转换效率高达37%.     

880nm LD直接抽运YVO4-Nd:YVO4键合晶体1342nm激光器

报道了880 nm LD抽运下,YVO4-Nd:YVO4键合晶体1342 nm激光输出特性.880 nm LD抽运下,YVO4-Nd:YVO4键合晶体在抽运光功率为18.74W时获得了8.87W的激光输出,光-光转换效率为47.3％,斜效率为52.1％.并与相同实验条件下880 nm LD抽运Nd:YVO4单一晶体l 342 nm激光器、808nm LD抽运YVO4-Nd:YVO4键合晶体1342 nm激光器、808 nm LD抽运Nd:YVO4单一晶体1342 nm激光器的实验结果进行了比较.利用有限元分析方法,数值模拟了以上几种情况下晶体内的温度分布,晶体内的温度梯度较小时,得到的激光器斜效率较高.     

LD泵浦Nd:YVO4全固态RTP Ⅱ类匹配543 nm激光器

报道了LD泵浦Nd:YVO4晶体连续输出的全固态腔内倍频543 nm激光器.采用三镜折叠腔结构,用功率为20 W的LD抽运掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体,产生1 085 nm腔内振荡基频波,其谱线在Nd:YVO4晶体内的对应能级跃迁为4F3/2-4I11/2.采用长度为10mm的Ⅱ类临界相位匹配RTP晶体进行腔内倍频,获得了543 nm激光输出.在20 W的抽运功率下,最大输出功率为2.13 W,光束质量因子M2=1.22,光一光转换效率达到了10.65%,输出功率在30 min内稳定度优于3%.实验结果表明:采用Nd:YVO4激光晶体进行腔内倍频是获得该543 nm波长激光的高效方法.     

掺铒钒酸钇（Er：YVO4）的光学性能

测定了晶体的透过率谱,计算了Er^3 离子在YVO4晶体中的吸收截面。由积分吸收截面的公式拟合出唯象强度参量Ωt,并应用Judd-Ofelt理论计算出振子强度fJ1J^1、辐射跃迁几率AJ,J^1,无辐射跃迁几率WJ,J－1和荧光辐射寿命TJ,并根据这些光学参量,比较了掺铒钒酸钇（YVO4）晶体与掺铒YAG的激光输出和阈值等光学性能,讨论了钒酸钇（YVO4）晶体用作激光晶体的优点。     

激光晶体Nd:YVO4的形貌及生长缺陷

本文报道了应用环境扫描电镜（ESEM）和同步辐射X射线白光形貌术对采用提拉法生长出的Nd:YVO4晶体进行的形貌及生长缺陷的分析,获得了该晶体的开裂表面的ESEM形貌像以及取自晶体肩部和中间部位的（001）面的同步辐射白光形貌像,观察到了位错、包裹物等缺陷,可为生长高质量的Nd:YVO4晶体提供重要的启示.     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd∶YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4固体激光器不同于Nd∶YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果。用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd∶YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变。分析结果表明端面抽运a轴切割Nd∶YVO4晶体产生了椭球热透镜效应。从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性。     

激光二极管侧抽运长方形Nd:YVO4激光晶体热分析

以解析分析理论为基础,研究长方形Nd∶YVO4激光晶体受到具有高斯分布半导体激光侧端面抽运时,晶体温度场和热形变的分布情况。通过对激光二极管(LD)侧面抽运晶体工作特点分析,建立了符合实际工作情况的热模型,利用正交各向异性材料热传导方程,得出长方形Nd∶YVO4晶体温度场和热形变场通解表达式,并提出了两种有效减小晶体热形变的方法。研究结果表明,当使用输出功率为30 W的激光二极管侧面中心抽运Nd∶YVO4激光晶体时,在抽运端面中心获得240.0℃最高温升和4.73μm最大热形变量。偏心0.6 mm时,端面最大热形变量减少31.1%。晶体厚度减小30%时,端面最大热形变量减少23.5%。     

激光二极管端面抽运Nd:YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd:YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4固体激光器不同于Nd:YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果.用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd:YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变.分析结果表明端面抽运a轴切割Nd:YVO4晶体产生了椭球热透镜效应.从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性.     

复合YVO4-Nd:YVO4激光晶体的超高斯热效应研究

为了研究方形复合激光晶体YVO4-Nd:YVO4在超高斯抽运光分布下的热效应,采用半解析的分析方法进行了理论分析和实验验证。当使用输出功率为15W的半导体激光器端面中心入射、超高斯阶次为2时,在抽运端面中心获得175.4℃的最高温升和1.97μm的最大热形变量。结果表明,超高斯模型有更广泛的适用性,复合晶体可以有效地降低晶体中最高温升,但是不能明显减少晶体端面热形变。这一结果对解决激光系统热问题是有帮助的。     

低掺杂浓度Nd:YVO4激光器的输出特性研究

在对Nd:YVO_4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后,报道了利用掺杂浓度为0.3at％,通光长度为10mm的Nd:YVO_4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:YVO_4激光器。在抽运功率为27.365W时,获得了14.85W的TEM_(00)模输出,光一光转换效率为60.49％,斜效率达64.5％。     

808nm与888nm抽运Nd:YVO4热效应分析

根据Nd:YVO4晶体对808 nm和888 nm波长抽运光吸收特性的差异,模拟了两种波长抽运下晶体的温度分布、应力分布以及当抽运光在a轴和c轴上的偏振分量变化时,晶体在两种波长抽运下温度分布以及热焦距的变化.模拟结果表明,888 nm抽运下,Nd:YVO4晶体在径向温度梯度大幅度减小,晶体温度应力值远小于808 nm...     

激光二极管抽运复合腔和频连续波589 nm激光器

报道了一种利用复合腔进行腔内和频的589nm激光器.激光器由两个子谐振腔组成.在两个子谐振腔中,分别利用两个激光二极管(LD)抽运Nd∶YAG晶体和Nd∶YVO4晶体,并分别选择1319 nm波长(对应Nd∶YAG晶体的4F3/2→4I13/2跃迁)与1064 nm波长(对应Nd∶YVO4晶体的4F3/2→4I11/2跃迁)振荡进行和频.通过谐振腔的优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式与增益匹配.在两个子腔的交叠部分,利用BiB3O6(BIBO)晶体Ⅰ类临界相位匹配进行腔内和频,得到和频激光输出.当Nd∶YAG与Nd∶YVO4晶体上抽运功率分别为750 mW和600 mW时,获得了24 mW,589 nm黄橙激光输出.该输出激光光束质量好、噪声低.     

LBO倍频1.8 W连续671 nm红光激光器

Nd：YVO4晶体中掺杂的Nd^3 除了1．064μm的受激辐射跃迁外，还可产生1．342μm波段的弱辐射，经腔内倍频，最终可输出671nm的红色激光。报道了一种光纤耦合半导体激光二极管(LD)阵列端面抽运Nd：YVO4晶体，腔内采用Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)晶体倍频，实现波长为671nm的全固态红光激光器瓦级输出的理论分析和实验结果。采用短三镜折叠腔结构，通过对激光晶体热透镜焦距的估算，用计算机优化设计选取了合适的谐振腔参数，在芯径为400μm的光纤耦合808nm半导体激光二极管阵列抽运下，当注入功率为8W时，获得了波长为671nm的红光基模稳定输出．最高输出功率达1．8W，光-光转换效率达22．5％。     

半导体激光器端面抽运高功率高效Nd∶YVO4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20 W时获得了11 W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12 W时输出功率为7.1 W,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。     

全固态高输出功率单频Nd:YVO4/KTP激光器

利用光纤耦合输出的半导体激光器(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体,激光谐振腔采用四镜环形腔结构,通过KTP晶体内腔倍频,获得了高功率全固态连续单频绿光激光输出。根据临界相位匹配下椭圆高斯光束的倍频理论,通过旋转Nd∶YVO4晶体的方向选取合适的基频光偏振方向,使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔弧矢面平行,可提高内腔倍频转换效率。当抽运功率为20 W时,激光器最大单频绿光输出功率达4.8 W。作为对比,控制基频光偏振方向使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔子午面平行时,激光器最大单频绿光输出功率为4.1 W。对比两种情形下的实验结果,激光器的光-光转换效率从21.8%提高到25.5%。