全固态近红外、蓝光飞秒激光系统的实验研究

利用棱镜对引进频谱空间啁啾来补偿飞秒激光二次谐波产生中的相位失配,提高了倍频效率.建立了一套全固态、多波长(1064 nm,532 nm,823 nm,402 nm)飞秒脉冲激光系统.NdYVO4激光器输出的1064 nm激光功率可达10 W;532 nm绿光激光最高功率可达5.6 W.当用2.5 W绿光激光泵浦时,从钛宝石激光器及经BBO倍频可分别输出中心波长为823.1 nm和402 nm、平均功率300mW和73 mW、谱宽32.3 nm和5.1 nm、脉宽22fs和33.3fs、重复率108 MHz的近红外和蓝光飞秒激光.整个系统具有结构紧凑、倍频效率高、运行稳定的特点.     

调Q脉冲激光器分光系统的设计

激光倍频技术是将频率为ω的光,通过晶体中的非线性作用,经过倍频和谐波从激光腔输出的激光包括多个频率的激光。然而,实际应用中需要单频率的激光,所以有必要设计一套分光系统将多频率输出的激光以单频激光输出。介绍了应用多层介质膜反射与透射的原理,设计一套分光系统将波长1064nm的激光器经倍频和三次谐波输出的包含有波长1064、532、355nm的激光分开,并分别以1064、532、355nm的激光输出,以满足不同应用的需要。     

310 nm紫外固体拉曼激光器

利用偏硼酸钡（BBO）倍频晶体,实现了1064 nm激光泵浦金刚石拉曼激光器的高重复频率紫外激光脉冲输出。搭建了腔内倍频金刚石拉曼激光器,实现了620 nm激光输出。当1064 nm泵浦光的功率为4.0 W时,620 nm输出激光的功率为550 mW,转换效率约为13.7%。通过BBO晶体腔外倍频,获得了平均功率约为48 mW的310 nm紫外激光脉冲输出,脉冲重复频率为2 kHz,脉冲宽度约为761.8 ps,倍频效率约为8.7%。     

（1064／1319，532／659nm）Nd：YAG激光治疗仪的实验研究

叙述了激光治疗仪双波长（1064/1319nm）输出的最佳方案及其性能指标：介绍了双波长输出的CW-Nd:YAG激光器参数的确定及其倍频实验，提出了用Ti:Mgo:LiNbo3晶体倍频的4波长Nd:YAG激光器5种输出的可行性方案。     

LD抽运Nd:YVO4连续3波长激光器

报道了一种利用激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4激光晶体,通过硼酸铋(BIBO)晶体的腔内和频(SFM)与倍频(SHG),实现3个二次谐波连续激光同时输出的3波长激光器.利用Nd:YVO4晶体的两条发射谱线(分别为1064 nm和1084 nm)作为基频光,并选掸长度为1.5 mm,Ⅰ类临界相位匹配方式切割(对于1064 nm倍频)的BIBO作为非线性晶体,通过调节BIBO晶体对3个非线性过程(1064 nm倍频,1084 nm倍频及1064 nm与1084 nm和频)的相位因子,即非线性过程的转换效率,使激光器同时获得了两个倍频光和一个和频光,即3个波长:532 nm,537 nm和542 nm激光输出.实验结果表明当两个基频光波长相差较小时,采用相位允许角小的非线性晶体同时进行腔内和频与倍频是获得多波长固体激光器的一种实用方法.     

基于电光调Q1064nm/532nm/570nm三波长固体激光器

为了提升激光技术在色素性疾病治疗等生物医学应用效果, 研制了一种1064nm, 532nm, 570nm三波长激光器。采用电光调Q Nd:YAG激光器获得最窄脉宽为11ns的1064nm脉冲激光输出, 使用磷酸氧钛钾(KTP)非线性晶体对基频光腔外倍频获得532nm激光输出; 以固体染料块为激光增益介质, 倍频光为抽运光, 可获得中心波长为570nm的黄光输出, 光光转换效率为61.3%。结果表明, 通过改变氙灯注入电压, 可以调节1064nm激光脉冲输出特性; 增加固体染料激光器腔长, 可以调节染料激光输出光谱特性。该研究结果对激光器灵活应用具有重要意义。     

双波长粉末倍频检测系统研究

为了测定粉末材料的倍频特性,根据Kurtz-Perry粉末倍频效应理论,采用光参量振荡技术,获取了130mJ@1064nm和20mJ@1570nm的双波长调Q激光输出,并进行了理论分析和实验验证。实现了粉末样品的1064nm和1570nm双波长倍频测试,解决了单一波长测试时晶体粉末材料对倍频信号波长的吸收而导致难以测得倍频信号的问题,有效非线性系数测试灵敏度达到0.46pm/V。结果表明,KTP粉末样品倍频信号变化趋势与理论相吻合,该系统对晶体的非线性检测运行稳定可靠,测试简单方便快捷。     

全固态激光双波长复合输出腔参数优化

Nd∶YAG激光器输出的基频1064 nm激光和倍频532 nm激光在众多领域有着广泛的应用。在某些需要同时干扰可见光和近红外光电设备的军事领域,基于1064 nm和532 nm激光双波长复合输出的去识别干扰技术将有利于设备的小型化。针对固态激光双波长复合输出技术,提出了半导体泵浦双Nd∶YAG晶体,双声光调Q和KTP内腔倍频的激光谐振腔配置方案,以实现复合激光高功率高重频稳定输出;利用稳态方程理论,建立了固态激光双波长复合输出模型,研究了谐振腔参数对复合激光输出配比和特性的影响,获得了倍频晶体最佳长度和腔镜最佳基频光透射率,论证了谐振腔参数调节优化复合激光输出的有效性。     

LD端面泵浦千赫兹多波长激光器

报道了一台用于大气探测激光雷达系统的LD脉冲端面泵浦Nd∶YAG激光晶体的腔外倍频千赫兹多波长激光器.采用紧凑介稳腔设计和电光调Q方式,获得具有高动静比的1064 nm基频光脉冲输出.腔外采用Ⅰ类相位匹配LBO晶体倍频,Ⅱ类相位匹配LBO晶体和频,实现了355 nm和频光输出,同时对355 nm和频光单脉冲能量的影响因素进行了理论分析和实验研究.当倍频转换效率为53％时,获得重复频率为1 kHz的三波长激光分束输出,对应的单脉冲能量分别为1.18 mJ@1064 nm、1.06 mJ@532 nm、0.73 mJ@355 nm;脉冲宽度分别为3.49 ns@1064 nm、3.42 ns@532 nm、3.02 ns@355 nm;光束质量因子分别为Mx2=1.70、Mx2=1.75@1064 nm,Mx2=1.57、Mx2=1.41@532 nm,Mx2=1.51、Mx2=1.38@355 nm.     

激光二极管侧面抽运调Q倍频Nd:YAG激光器

对高平均功率输出的激光二极管侧面抽运电光调Q倍频Nd：YAG激光器进行了研究,当采用90个60W的脉冲激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10Hz下,实现了最大平均功率为1180mw的1064nm红外激光输出,光-光转换效率为11％。腔外倍频获得600mW的532nm绿光输出,倍频效率达到50％以上。     

VRM腔高光束质量高功率双波长激光器

研制的双波长短脉冲激光器采用大模体积腔+渐变反射率输出镜技术,对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿,在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ,脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出,20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%,激光光束质量M21.6。该实验结果与采用MOPA技术路线谐振腔+预放的方式技术指标相当,但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体,相位匹配方式选择Ⅱ类相位匹配,倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ,最高倍频效率68.6%,激光光束质量M22.1。通过能量调节设计,实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。     

Laser-diode pumped Nd: GdVO4 ultraviolet laser with LBO frequency tripling

We have demonstrated a laser-diode pumped Nd.GdVO4 extra-cavity frequency tripling ultraviolet laser with a LBO crystal in this paper. Under the acousto-optic （A-O） Q-switched operation, we have obtained 355 nm ultraviolet laser,with pulse width of 25 ns and pulse repetition rate of 20 kHz. By using a type Ⅰ non-critical phase-matched LBO crystal, the SHG output power of 822 mW is achieved at the incident pump power of 16 W. The output power of 355nm UV laser is 260mW with a type Ⅱ phase-matched LBO crystal,and the conversion efficiency （1 064 nm-355 nm） is 5.9 %. The power stability of 355 nm laser is 1.7% in 1 h.     

用于355nm紫外光源的腔外倍频全固态激光器

为保证高输出功率前提下获得高光束质量的1064和532 nm激光共向输出,实验中,首先采用主振荡功率放大器系统有效地控制基频光束质量,获得平均功率为70 W、重复频率为10 kHz、脉宽为60 ns和光束质量因子M2约为3.9的1064 nm基频激光;接着利用二级放大器,获得平均功率为182.9 W,脉宽为80 ns的...     

高能量MOPA脉宽可调激光器

利用MOPA激光种子源,结合氙灯泵浦行波放大方法研制了高能量脉宽可调1 064 nm波段激光器。激光器采用电调制脉宽方式控制MOPA光纤激光器脉冲信号的输出,在保证高光束质量的前提下,实现了脉宽8.6~220.9 ns可调的1 064 nm种子激光输出。选用双通放大级设计,利用氙灯泵浦Nd:YAG晶体实现五级行波放大,分析讨论了抑制自激振荡方法和行波放大过程中脉宽变窄的原因。当氙灯注入能量为60 J,重复频率10 Hz时,实现了脉宽调范围为4.2~173.3 ns的稳定1 064 nm激光输出,单脉冲能量最高可达158 mJ。     

Nd:YVO4自锁模皮秒激光器

设计并研究了Nd:YVO4自锁模皮秒激光器,探究了激光器的最佳锁模条件。观察并分析了自锁模皮秒激光器准周期锁模、倍周期锁模状态,研究并测量了结构紧凑的直腔自锁模激光器的输出特性。谐振腔为凹平直腔,Nd:YVO4晶体作为激光增益介质和克尔介质,在未加其他锁模元件的情况下,实现了1 064 nm高效率连续锁模脉冲激光输出。晶体距输入镜16 mm、腔长为90 mm时,对1 064 nm透过率分别为10%、20%、30%和50%的四种输出镜下激光器的输出特性进行了对比分析。对激光器进行优化设计,输出镜透过率为10%,泵浦功率为8 W时,激光器输出功率为2.76 W,斜效率高达43.2%,锁模脉冲重复频率为1.43 GHz,激光器实现了高效、稳定的连续锁模。     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd: YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical(A-O) Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd: YVO4/KTP (KTiOPO4) green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12. 7 W, A-O Q-switched average output power at 1 064 nm was 3.81 W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1 064 nm to 532 nm light is 50.4%. The continuous-wave(CW) laser properties of diodepumped Nd: YVO4 crystal operating at 1 064 nm have been studied. With the incident pump power of 25 W,the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd：YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical（A-O） Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd：YVO4/KTP （KTiOPO4） green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12.7W, A-O Q-switched average output power at 1064nm was 3.81W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1064nm to 532nm light is 50.4%. The continuous-wave（CW） laser properties of diodepumped Nd：YVO4 crystal operating at 1064nm have been studied. With the incident pump power of 25 W, the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

808nm无Al量子阱激光器mini阵列的研制

通过分析激光器的结构,优化设计了非对称宽波导激光器结构及外延生长条件。利用低压金属有机化合物气相淀积技术(LP-MOCVD)生长了高质量的InGaAsP/GaInP无铝应变量子阱外延材料,制作成808 nm高功率半导体激光器mini阵列,将其应用到1 064 nm全固态激光器中。20℃下,制作的808 nm,0.5 cm半导体激光器mini阵列,连续驱动电流50 A时输出功率达到50 W,最高光电转换效率达到53%。将该808 nm激光器mini阵列应用到全固态1 064 nm激光模组中,50 W,1 064 nm激光输出时,工作电流只有15 A。经过多于500 h老化以后,1 064 nm全固态激光器的功率衰减小于2%。     

基于复合晶体的全固态高功率1064nm激光器的实验研究

研究了最大输出功率超过500W的全固态连续高功率1064nm激光器。为了改善热效应,选用了扩散键合方法制成的复合Nd：YAG,有效地降低了高功率激光器中的激光晶体热透镜问题。在实验中,1064nm输出镜的透过率分别为T=10％、30％、35％和40％,得到了512W 1064nm输出,光-光转换效率达到32％。     

500 kHz波长锁定878.6 nm LD双端泵浦Nd:YVO4声光调Q激光器

报道了一种由波长锁定878.6 nm LD双端抽运Nd:YVO4声光调Q激光器,重复频率在500 kHz时具有稳定的1 064 nm脉冲激光输出。在重频为100 kHz,晶体吸收功率58 W时,获得18.2 W的1 064 nm激光输出,光-光转换效率为31.3%,脉宽为15.2 ns;在重频为500 kHz、晶体吸收功率58 W时,获得26.1 W的1 064 nm激光输出,光-光转换效率为45%,脉宽为44.2 ns,重频在100~500 kHz下具有稳定的脉冲输出,光束质量较传统模式下有明显提高,并且转换效率也有提升。实验表明:利用波长锁定878.6 nm激光二极管直接泵浦的方式,有利于降低晶体热效应、提高光束质量,提高光-光转换效率,获得窄脉宽的脉冲激光输出,并且在一定的温度变化范围内具有极好的温度稳定性。