高增益亚纳秒脉宽激光Nd:YAG双通放大器

对亚纳秒脉宽激光脉冲进行了双通放大的实验研究。双通放大器增益介质掺杂原子数分数为1.0%,3 mm×120 mm的Nd:YAG棒。为了消除自激振荡和放大自发辐射(ASE)效应,Nd:YAG棒两端面采用1.5°倾角设计。为了获得较高的能量提取效率,通过选择合适的扩束镜倍率,保证主振荡器输出的种子激光光斑面积大约为晶体棒端面面积的80%。主振荡器输出的单脉冲能量为0.16 mJ,重复频率为5 Hz,脉冲宽度为0.964 ns,M2为1.5的种子激光,经过Nd:YAG双通放大后,得到了单脉冲能量88 mJ,脉宽0.975 ns,M2为1.7,不稳定度小于±3%,550倍的稳定高增益亚纳秒激光双通放大输出。     

高能量1 ns Nd:YAG激光器系统

为了实现高能量、窄脉宽的输出,设计了一种半导体端面泵浦Nd:YVO4的主振荡器与功率放大器(MOPA)结构的Nd:YAG激光器。半导体端面泵浦布儒斯特切角Nd:YVO4晶体调Q主振荡器,获得了单脉冲能量0.16mJ,重复频率5Hz,脉冲宽度0.964ns的种子激光输出。通过使用光隔离器和端面切角的Nd:YAG晶体,避免了Nd:YAG双通预放大器的ASE效应,获得了单脉冲能量88mJ,脉宽0.972ns的激光输出。通过空间滤波器后,两级主放大器单通放大后,最终获得了单脉冲能量大于3.25J,脉宽1.051ns,M2为1.9,不稳定度小于±3%ns激光放大输出。     

带固体相位共轭镜的全固态脉冲抽运高重复频率大能量单纵模MOPA激光器

使用脉冲激光二极管抽运的单纵模激光器作为种子源,通过两级预放大器和两级主放大器的单通放大,得到重复频率400 Hz,单脉冲能量36.5 mJ,脉宽24 ns的单纵模激光输出,且输出光束质量为M2x=1.78,M2y=2.13。应用大口径锥度融石英光纤作为相位共轭镜,获得了大于50%的受激布里渊散射反射率,入射激光被压缩到6 ns左右,大幅提升了脉冲峰值功率;由于相位共轭特性,反射回的激光将沿原路返回再次通过主放大器,补偿了激光晶体中的相位畸变,并再次提取晶体中的能量进行有效放大。双通后输出重复频率400 Hz,单脉冲能量101.25 mJ,脉冲宽度6 ns左右的单纵模激光,峰值功率可高达16.8 MW,光束质量因子为M2x=1.74,M2y=1.93。可见,在应用该相位共轭镜双通过后,光束质量并没有继续恶化,而是有所提升;使用平面镜双通后的光束质量因子M2≈4,从而有效证实了该光纤相位共轭镜补偿畸变的作用。     

二极管抽运200Hz TEM00模Q开关Nd:YAG激光器

用三只QCW-600W激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器,在重复频率为200Hz,单脉冲注入能量为270mJ条件下,实现了29.7mJ,TEM00模调Q激光输出,M2=1.12,脉宽6.4ns,光-光转换效率11%,斜效率16.5%,输出能量不稳定度1.14%.通过KTP晶体腔外倍频,获得了单脉冲能量16.8mJ,脉宽5.6ns的绿光输出,倍频效率56.6%.     

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。     

高重复率窄脉宽Nd∶YVO_4板条激光器

部分端面抽运的混合腔板条激光器是一种新型的全固态激光器,采用这种结构,实现了高重复率调Q运转。在脉冲抽运情况下,1kHz运转时,得到脉宽4.6ns,单脉冲能量4.5mJ的激光输出。在连续抽运调Q输出情况下,5kHz高重复率运转时,获得了脉宽6ns,单脉冲能量3.1mJ的脉冲序列输出,平均功率超过15W;当重复率高达25kHz时,得到脉宽9.5ns,单脉冲能量1.2mJ的激光输出,平均功率达30W。实验结果表明,输出水平还有很大的提升空间。     

高重复率窄脉宽Nd:YVO4板条激光器

部分端面抽运的混合腔板条激光器是一种新型的全固态激光器,采用这种结构,实现了高重复率调Q运转.在脉冲抽运情况下,1 kHz运转时,得到脉宽4.6 ns,单脉冲能量4.5 mJ的激光输出.在连续抽运调Q输出情况下,5 kHz高重复率运转时,获得了脉宽6 ns,单脉冲能量3.1 mJ的脉冲序列输出,平均功率超过15 W;当重复率高达25 kHz时,得到脉宽9.5 ns,单脉冲能量1.2 mJ的激光输出,平均功率达30 W.实验结果表明,输出水平还有很大的提升空间.     

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。     

20 W全光纤500 ps主振荡功率放大激光器及其应用

利用中心波长为1060 nm的输出波形可调的皮秒脉冲激光器作为种子源,采用掺镱(Yb)光纤放大器将该信号放大,最终得到输出脉宽范围为0.5~10 ns,平均功率为18~21 W,峰值功率为11~30 kW,单脉冲能量为0.02~0.13 mJ的近似单模的500 ps脉宽可调主振荡功率放大(MOPA)光纤激光器(M2=1.5)。该高峰值功率、高单脉冲能量及高平均功率的光纤激光器满足激光加工、材料处理和非线性转换等领域的需要,尤其对于激光加工热影响敏感的材料是一种重要的光源。     

355 nm脉冲激光诱导等离子体开关削波

利用激光诱导等离子体开关技术,对355 nm脉冲激光自削波进行了实验和理论研究。分别采用5种不同焦距的透镜,集中讨论了透镜焦距及激光器输出单脉冲能量对脉宽压缩的影响,发现采用焦距为200 mm的透镜能够获得最佳的脉冲压缩效果。在聚焦透镜焦距200 mm,单脉冲能量160 mJ时,获得最短脉宽3.47 ns;在激光电离Cu小孔内壁表面及空气击穿共同作用下,获得了脉宽最短达2.11 ns的脉冲激光输出。此外,根据实验结果得到了355 nm激光空气击穿阈值,并与理论估算值进行比较,两者结果较为一致。     

LDA抽运Nd:YLF再生放大器的实验研究

研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的Nd:YLF再生放大器。再生放大器工作波长1053 nm，重复频率1 Hz，输出4 ns宽基横模TEM00激光脉冲的能量为2 mJ。总放大倍数达到了1×10 7，输出能量稳定性优于±4.7%(峰值)。给出了再生放大器的实验装置和有关实验结果。     

Single-state high-beam-quality XeCl laser with a phase-conjugateBrillouin mirror

A single-stage high-beam-quality XeCl laser, consisting of an oscillator and a double-pass amplifier with a phase-conjugate Brillouin mirror with no optical coupling between the oscillator and the amplifier, is discussed. Maximum output energy of 20 mJ with a pulse duration of 13 ns full width at half maximum has been obtained with a 0.0015-Å (469-MHz) linewidth, 1.2×diffraction-limited beam divergence from a circular 8-mm diameter beam     

二极管端面抽运千赫兹激光器

大功率千赫兹激光器作为雷达系统的核心部分之一,在大气科学的研究中显得极为重要。实现大功率千赫兹激光器的可行方式之一是采用主振荡功率放大器。为了获得窄脉宽、高光束质量的千赫兹主振荡器,采用二极管端面抽运的千赫兹电光调QNd:YAG激光器的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了重复频率1kHz、脉冲宽度5ns、单脉冲能量2.7mJ的1064nm激光输出,光光转换效率40%、光束质量M2=1.2。结果表明,该研究为1kHz,500W,10ns绿光主振荡功率放大器提供了合格的种子源。     

稳定的简单结构被动调Q单脉冲单纵模激光器

以激光二极管(LD)环形阵列侧面抽运Nd:YLF棒高增益放大器模块为基础，在经典的平凹驻波腔中加人一片Cr^4 ：YAG晶体作为被动Q开关，利用被动Q开关本身所具有的振荡选模功能以及两端不镀膜的Nd：YLF棒所具有的标准具效应，简便地实现了稳定的单脉冲、单纵模调Q输出。振荡器输出脉冲平均宽度为9．3ns，脉冲宽度稳定性达到8％(RMS)；输出脉冲平均能量为1．218mJ；单脉冲能量稳定度优于3％(RMS)，对应峰值功率达到O．13MW。同时该振荡器长时间工作过程中单纵模输出几率始终优于99％，这种单纵模振荡器结构简单，性能稳定可靠，适合于实际应用以及产品化。     

种子注入的高峰值功率全固态单频激光器

为了研制光参量振荡器的单频制抽运源，采用偏压反馈的扫描-触发谐振探测技术，设计了种子注入的脉冲重复频率为500Hz的单端抽运键合Nd:YAG的电光调Q单频脉冲激光器，建立了单纵模振荡并进行了理论分析。结果表明，在抽运能量为36.8mJ时，输出单脉冲能量为8.4mJ，光光建模效率为23%，脉冲宽度为6.8ns，光束质量因子M2≈1.3，脉冲峰值功率为1.2MW；利用F-P标准具获得输出激光的干涉图样，经过1h观察，该激光器输出单纵模概率为100%。这一结果对于抽运光参量振荡器的研制是有帮助的。     

以多掺杂YAG为调Q元件的主被动锁模激光器

报道一种新型主被动锁模激光器,它的饱和吸收体是一种新型多掺杂YAG晶体。以C轴YLF为工作物质时,得到的输出序列脉冲的平均能量为5.64mJ,能量起伏小于±5％,所占几率为96.9％,脉冲半宽平均为1.45ns;以Nd:YAG为工作物质时,输出序列脉冲能量平均为6.79mJ,能量起伏小于±4％,所占几率为96％,脉冲半宽平均为270ps。     

高斯镜参数对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响

实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时,偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致,且经过高斯镜反射率中心时,可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大,则能量下降越多,脉冲宽度和发散角增大越大。对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30%的高斯输出镜,偏心0.5 mm时,能量降低7%,脉冲宽度增宽33%,发散角增大20%。激光性能方面,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小,光束质量越好,但效率低。综合考虑偏心影响和激光性能,反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20%的高斯镜作为输出镜最佳。泵浦能量为984 mJ时,获得了能量128 mJ,脉冲宽度7.3 ns,光束质量M2因子约4.6的1064 nm激光输出,对应光光转换效率为13%。实验结果为激光器设计和装调提供了参考。