基于半导体可饱和吸收镜实现闪光灯抽运Nd:YAG激光器的被动调Q与锁模

基于同一块半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了闪光灯抽运的Nd:YAG激光器的被动调Q与锁模.实验结果表明:腔长较小时,激光器运转在调Q状态,调Q脉冲宽度为90 ns;随着腔长的增加,调Q脉冲中出现调制,而且调制深度随着腔长的增加而加深.当腔长为140 cm,全反射凹面镜曲率半径为300cm时,激光器运转在稳定的被动锁模状态,输出的锁模脉冲序列能量为27 mJ、脉宽为35 ps.实验比较了SESAM器件在平凹稳定腔和平凸非稳腔激光器中实现被动锁模的差异,并给出理论解释.SESAM有望取代有机染料成为闪光灯抽运的Nd:YAG激光器理想的被动锁模器件.     

染料调Q的Nd3+∶YAG激光器偏振性测试

为了确定染料调Q的Nd3+∶YAG激光器发射的单次激光脉冲的偏振性,利用偏振分束立方体和双通道激光能量计,实验测量了激光脉冲经偏振分束后P偏振光和S偏振光的能量比,分析总结了激光器的偏振性。结果表明:激光器偏振性个体差异很大,不存在统一性;每一台激光器都有各自的偏振性,同一台激光器前后发射的激光脉冲的偏振性可能一致,也可能变化较小,也可能完全随机。产生偏振性的具体原因有待进一步研究。     

染料调Q的Nd3+∶YAG激光器偏振性测试

为了确定染料调Q的Nd3+:YAG激光器发射的单次激光脉冲的偏振性,利用偏振分束立方体和双通道激光能量计,实验测量了激光脉冲经偏振分束后P偏振光和S偏振光的能量比,分析总结了激光器的偏振性.结果表明:激光器偏振性个体差异很大,不存在统一性;每一台激光器都有各自的偏振性,同一台激光器前后发射的激光脉冲的偏振性可能一致,也...     

YAG电光调Q激光器发光特性的测试

电光调Q技术是利用晶体的电光效应来实现Q突变的方法。在电光调Q激光器上,就激光器静态状态下氙灯光和出射激光的波形、激光发光阈值等状态进行了测试;并就调Q状态下的激光波形的变化及脉宽、峰值功率等进行了测试与讨论,从而对电光调Q激光器的发光特性给出了较为完整的测试。结果证明该测试方法直观可靠,对了解和掌握电光调Q激光器有较大的帮助。     

基于Yb∶YAG/Cr~(4+)∶YAG/YAG键合晶体的被动调Q激光器

为了研究键合晶体在被动调Q激光器上的应用优势,采用Yb∶YAG/Cr~(4+)∶YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器,获得了高效的1 030nm和515nm脉冲激光。实验研究了泵浦功率和初始透过率T0对各项激光性能的影响,结果在T0=95%时得到了平均功率为1.97 W的1 030nm激光,对应33%的斜效率,而当T0=85%时输出的1 030nm脉冲峰值功率高达87kW,脉冲宽度低至3.14ns。另外在与LBO的倍频实验中,用T0=90%的键合晶体获得了较高的绿光输出功率634mW,对应11.2%的斜效率和15ns的脉冲宽度。最后还研究了光谱的红移和输出镜的漏光现象,找出进一步提高绿光功率的方法。     

染料调Q的Nd3+:YAG激光器偏振性测试

为了确定染料调Q的Nd3+:YAG激光器发射的单次激光脉冲的偏振性,利用偏振分束立方体和双通道激光能量计,实验测量了激光脉冲经偏振分束后P偏振光和S偏振光的能量比,分析总结了激光器的偏振性.结果表明:激光器偏振性个体差异很大,不存在统一性;每一台激光器都有各自的偏振性,同一台激光器前后发射的激光脉冲的偏振性可能一致,也可能变化较小,也可能完全随机.产生偏振性的具体原因有待进一步研究.     

四程抽运Yb∶YAG薄片激光器

设计了四程抽运的Yb∶YAG薄片激光器。选用掺杂原子数分数为10%,几何尺寸为Φ10 mm×300μm的薄片状Yb∶YAG晶体,采用铟焊工艺将其焊接到水冷系统上,用可调式恒温水箱对其进行温度控制。使用两个Φ=30 mm,R=50 mm的球面反射镜,完成了四程抽运。利用蒙特卡罗方法对抽运光斑的大小进行了计算,将反射镜轴向与光纤头轴向夹角控制在12°以内,以使抽运光斑半径与基模光斑半径比符合模式匹配原则。在LDA抽运功率为4.13 W时,获得了最高功率为670 mW的1030 nm连续激光输出,光-光转换效率为16.2%。实验结果表明:该结构可降低激光介质的热透镜效应和应力双折射效应,获得高光束质量的激光输出,但散热系统和焊接工艺需进一步优化。     

被动锁模掺铒光纤激光器中的有理数谐波锁模现象的研究

在分析有理数谐波锁模的理论和非线性放大环镜（NALM）传输特性的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的研究。实验中除了观测到了稳定的谐波锁模脉冲外,还观察到了的有理数谐波锁模脉冲的产生现象,分析其脉冲重复频率也证实此类脉冲序列具有属于3阶、5阶和6阶有理数谐波锁模脉冲序列重复频率的一样的规律。     

LD端面泵浦的高输出单频Nd∶YVO_4绿光激光器

用激光二极管(LD)抽运Nd∶YVO4晶体,采用四镜环形腔结构,腔内放置由法拉第旋光器,λ/2波片及布氏片组成的光学单向器,利用KTP内腔倍频技术,实现了高输出单频Nd∶YVO4绿光激光器及稳定的单频激光输出。在9 W的泵浦功率下,最大单频绿光输出为1.1 W,光-光转化效率为12.2%。在腔内插入Cr4+∶YAG晶体,又获得了脉宽为100 ns,重复频率为21 kHz的单纵模被动调Q激光输出。     

腔外旋转泵浦的Nd∶YAG固体激光器研究

固体激光器的热管理仍然是高功率激光系统发展的一个持续挑战。在激光系统中增益介质和泵浦光之间引入相对运动是一种高效的热管理方案。针对静止泵浦,旋转增益介质泵浦以及泵浦光旋转泵浦3种泵浦方式,借助有限元数值模拟方法分析了Nd∶YAG晶体的温度分布。泵浦光以800 r/min旋转时,在35 W泵浦功率下,使用标准的热沉冷却技术,晶体的最高温度达到约36 ℃,仅增加约16 ℃,这远低于静止泵浦时的142 ℃。实验设计并演示了一种腔外旋转泵浦的Nd∶YAG激光器,得到了12.2 W的1064 nm连续输出,斜率效率为37.2%,这大于静止时的35.1%,实验结果与理论结果相符合。研究表明,腔外旋转泵浦的固体激光器拥有高效的热管理。     

量子阱二极管泵浦的Nd:YVO4/Cr:YAG高重复率被动调Q激光器

量子阱二极管端面泵浦的Nd:YVO₄激光器中,采用Cr:YAG作为可饱和吸收体,获得了1.06μm的高重复率被动调Q脉冲激光输出.在吸收泵浦功率528.3mW时,输出脉冲能量0.19μJ,宽度32ns,脉冲重复率达158.7kHz.     

LD端面泵浦Nd∶LiGd(MoO4)2晶体的主动调Q脉冲激光特性

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体,测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性.实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔,其输出镜的耦合透过率为2％.在连续运转条件下,a切和c切晶体的最大输出功率分别为733,550 mW,对应的光光转换效率分别为11.3％和6.7％.在声光调Q脉冲运转条件下,a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180,135 mW,对应的光光转换效率分别为2.8％和1.7％.当重复频率为10 kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果,即:最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体,分别为15.8J和85 W;最小的脉冲宽度来自c切晶体,为153 ns.实验结果还显示,不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长,a切晶体为1 061 nm,c切晶体为1 068 nm,这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用.     

纳米半导体复合薄膜的非线性光学性质及其在激光器中的应用

采用射频磁控溅射技术制备了Ge掺二氧化硅（Ge-SiO₂）和Ge,Al共掺二氧化硅（Ge/Al-SiO₂）两种复合薄膜,并进行了热退火处理形成了纳米Ge镶嵌结构。通过紫外-可见吸收谱测量,确定了两种薄膜中纳米Ge的光学带隙,并采用皮秒激光Z-扫描技术研究了薄膜的非线性光学性质。测试结果显示,在1 064 nm激发下得到的Ge-SiO₂和Ge/Al-SiO₂薄膜的非线性吸收系数分别为-1.23×10^-7 m/V和4.35×10^-8 m/W,前者为饱和吸收,而后者为双光子吸收。把两种薄膜作为可饱和吸收体均可实现1.06 μm激光的被动调Q和被动锁模运转。与Ge-SiO₂薄膜比较,采用Ge/Al-SiO2薄膜可以获得较窄的调Q脉冲和锁模脉冲。最后,理论分析和实验比较了两种薄膜实现被动调Q和锁模的机理。     

2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。     

串联光伏电池非晶硅薄膜的Nd3+∶YAG激光辅助掺杂与同时毛化

对结合激光辅助掺杂和毛化方法合成的光伏电池用Sb掺杂非晶硅薄膜进行了研究.首先,用阈值通量为460mJ/cm2的激光照射镀有200～300 nm厚Sb的非晶硅薄膜进行施主扩散.为激活施主,样品用230mJ/cm2的低激光通量再一次进行处理.进行施主激光扩散和活化时,激光光斑的重叠度达到光斑大小的90％,因此随后诱发了薄...