重复频率100kHz,平均功率2.5W的皮秒脉冲再生放大器

报道了采用RTP晶体作为电光晶体、激光二极管(LD)端面抽运Nd∶GdVO4晶体的锁模皮秒脉冲再生放大器。利用ABCD矩阵优化激光腔几何参数,实现最佳皮秒种子模式与再生模式匹配。在抽运功率7.5 W时,获得了脉宽为12 ps,峰值功率为2.08×106W,重复频率为100 kHz的锁模皮秒激光。光光转换效率达33.3%,能量增益7.67×103倍。TEM00模输出,光束质量因子M2≤1.2,长期稳定性均方根值小于3%。     

914nm LD端面抽运Nd:YVO4 100kHz皮秒再生放大器

采用Nd:YVO4晶体带内抽运波长914nm,降低激光二极管(LD)连续抽运时晶体的热负荷和端面热应力,提高高重复频率Nd:YVO4皮秒再生放大器输出性能。研究分析了普克尔盒加压脉宽对工作频率为100kHz的Nd:YVO4再生放大器输出脉冲稳定性的影响,在吸收914nm抽运功率为68W,通过控制普克尔盒加压脉宽,实现了对单脉冲能量为1nJ、脉宽为5.7ps、频率为42.7MHz的全固态Nd:YVO4半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模种子激光脉冲的稳定的100kHz皮秒激光再生放大,输出平均功率为21.2W。     

SESAM无损伤运转的大功率高重复频率皮秒激光器

提出一种可实现大功率输出、重复频率为80 MHz的皮秒锁模振荡器,当抽运功率为22.4 W时,可实现功率为5.1 W,频谱信噪比大于60 d B,脉冲宽度为23.7 ps的皮秒脉冲的稳定输出。通过选择合理的半导体可饱和吸收镜(SESAM)参数和合适的腔型,实现SESAM长期无损伤运转并进行500 h的实验验证。采用888 nm激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体的两级功率放大系统将皮秒锁模振荡器的功率提升至44 W。放大系统的光-光转换效率大于25%,输出光具有良好的光斑模式,光束质量因子M21.5。     

全固体腔内倍频Nd:YAG/SrWO4/KTP拉曼激光器

报道了以KTP晶体作为倍频介质,以Nd:YAG晶体作为激活介质,以SrWO4晶体作为拉曼介质的折叠腔型主动调Q腔内倍频拉曼激光器的输出特性,给出了输出黄光平均功率、脉冲能最、脉冲宽度随激光二极管(LD)抽运功率及脉冲重复率的变化关系.在输入抽运功率为12.6 W,脉冲重复率为20 kHz时,获得了1.4 W的590 nm激光输出,从LD到黄光的转换效率为11.1%.在输入抽运功率为12.6 W,脉冲重复率为10 kHz时,单脉冲能量为122 μJ,脉冲宽度为4.0 ns.相应的脉冲峰值功率为30.5 kW.     

采用钛宝石薄片作为增益介质的再生放大器

实验研究了以钛宝石薄片作为增益介质的再生激光放大器,其钛宝石薄片厚度为2mm,前表面作为通光面,镀有对抽运激光和放大激光增透的高阈值双色介质膜,后表面作为反射面,镀有对抽运激光和放大激光高反的高阈值双色介质膜,晶体对抽运激光的吸收率大于80%(1次透射和1次反射)。在再生腔中,钛宝石晶体不仅作为增益介质,也作为反射腔镜,简化了放大腔腔型。钛宝石晶体采用端面冷却的方式,极大地降低了晶体中的热效应,从而提高了放大脉冲激光的光束质量,在此基础上获得了能量为5.2mJ的放大激光脉冲输出,能量转换效率达到11.5%,放大激光光束质量因子M2小于1.2。     

二极管侧面泵浦10 kHz皮秒激光再生放大器

采用LD侧面泵浦腔,对SESAM锁模皮秒脉冲进行再生放大,在10 kHz重复频率下,获得了5.5 W(单脉冲能量0.55 mJ)的皮秒激光输出,光束质量M2<2.9。之后又采用KTP晶体进行倍频,获得了2.25 W皮秒绿光输出。     

高平均功率锁模皮秒Nd:GdVO_4激光器研究

正紧凑的被动锁模全固态激光器在精密测量加工、非线性光学频率变换等方面具有重要的应用。Nd~(3+)掺杂的晶体材料是超短脉冲锁模激光器的主要增益介质,其中Nd:GdVO_4晶体具有高热导率、宽增益带宽、短上能级寿命等优势,使其在获得高功率、窄脉冲皮秒激光方面具有很大的潜力、采用主振功率放大(MOPA)方案,获得了高功率、窄脉冲皮秒1063 nm激光、对于振荡级,为了减小量子亏损热,利用879 nm半导体激光直接泵浦Nd:GdVO_4晶体;采用半导体可饱和吸收镜作为锁模元件。在热近非稳腔运转条件下获得了输出平均功率为7 W的皮秒1063 nm激光,重复频率约为250 MHz,光光转换效率和斜效率分别为55.2%和56.8%。对于放大级,为了减小晶体中的热量,同时使得振荡级和放大级的波长匹配,仍然采用879 nm半导体激光直接泵浦Nd:GdVO_4晶体。对振荡级输出的皮秒1063 nm激光,平均功率为5.8 W时进行了单程放大。在吸收泵浦光功率为64.3 W时,放大器最大输出平均功率为21.7 W的皮秒1063 nm激光,对应提取效率为33.7%、1063 nm激光输出平均功率为21.7 W时,脉冲宽度为7.1 ps,光束质量因子为1.24,这也说明放大器输出激光处于单模运转状态。     

12.5μJ电光腔倒空锁模皮秒激光器的实验研究北大核心CSCD

报道了单脉冲能量大于10μJ的腔倒空锁模皮秒激光器。通过实验完成了光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的大功率皮秒激光振荡器后,在锁模腔内插入BBO电光晶体,实现重复频率1Hz～10kHz连续可调的电光腔倒空锁模运转。在抽运功率17.9 W时,获得了单脉冲能量12.5μJ、重复频率10kHz、脉冲宽度24.7ps的激光输出。     

12.5μJ电光腔倒空锁模皮秒激光器的实验研究

报道了单脉冲能量大于10μJ的腔倒空锁模皮秒激光器。通过实验完成了光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的大功率皮秒激光振荡器后,在锁模腔内插入BBO电光晶体,实现重复频率1Hz～10kHz连续可调的电光腔倒空锁模运转。在抽运功率17.9 W时,获得了单脉冲能量12.5μJ、重复频率10kHz、脉冲宽度24.7ps的激光输出。     

3.9 MHz被动锁模Nd∶YVO4皮秒激光器的实验研究

报道了一种具有热稳腔设计实现1064 nm皮秒脉冲激光输出的被动锁模Nd∶YVO4激光器。并在此基础上,不改变锁模条件激光模式的同时引入Herriott型多程腔来增加腔长,使总腔长达到38.7 m。采用光纤耦合输出的808 nm激光二极管对Nd∶YVO4晶体进行端面抽运,以半导体可饱和吸收镜作为被动锁模元件,获得了重复频率低至3.9 MHz的皮秒激光脉冲,脉宽为60 ps。在泵浦功率为10 W时,平均输出功率为2.6 W,对应单脉冲能量0.67 μJ,x和y方向的光束质量因子分别为1.01和1.11。     

激光二极管千赫兹级Nd:YVO4皮秒脉冲激光再生放大器

采用光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4激光晶体,抽运光平均功率为20W,脉冲宽度为100μs,获得了重复频率为1 kHz、平均功率为1.5 W的再生皮秒脉冲激光输出,脉冲宽度约为15 ps,两个方向上的光束质量因子均小于1.4。     

1.3 μm高脉冲能量锁模皮秒再生放大器

报道了激光二极管抽运工作波长为1.3 μm的高能量皮秒再生放大器,种子源为重复频率65 MHz、平均输出功率140 mW的被动锁模皮秒激光振荡器。通过优化再生放大器,获得了重复频率为1 kHz、脉宽小于20 ps、单脉冲能量大于1 mJ的高脉冲能量皮秒脉冲激光,脉冲能量稳定性均方根值小于0.3%,其倍频光束671 nm的质量因子M2小于等于1.1,这表明再生放大器输出激光具有很好的光束质量。     

Design and operation of a 150 W near diffraction-limited laseramplifier with SBS wavefront correction

The design and operation of a Nd:glass regenerative amplifier using a stimulated Brillouin scattering (SBS) phase conjugate mirror is presented. The system can be operated at 25-30 J per pulse with a pulse width of 14 ns and a pulse repetition frequency (PRF) of 6 Hz. This results in an average output power of >150 W with a peak power of 2 GW. The experimentally measured divergence of the amplifier output is 1.25× the diffraction limit and it can be frequency doubled with >80% efficiency. The detailed considerations required for this specific amplifier design are discussed as well as how these considerations apply to the design of high average power, high beam quality laser systems in general     

小型飞秒激光脉冲放大器

在放大器谐振腔内插入一对棱镜,使飞秒脉冲信号边放大,边展宽。既防止了强光的自聚焦效应,又减小了整个放大器占用空间。输出光再经过另一对棱镜压缩,得到的脉宽小于100fs,重复率10kHz,平均功率达到0.2W。     

100-watt average output power 1.2 diffraction limited beam frompulsed neodymium single-rod amplifier with SBS phase conjugation

We describe a solid-state master oscillator-amplifier-laser (MOPA) with a minimum number of elements for the double-pass single-rod amplifier. It produces 100-W average output power of pulsed light with an almost diffraction limited beam. The Q-switched system works with an average repetition rate of about 3 kHz and the pulse width was 70 ns. As active material we used Nd:YALO (Nd:YAP) which has negligible depolarization. The strong thermal lens of the material with focal lengths of less than 15 cm at pump powers of 8 kW was compensated by a phase conjugating mirror based on stimulated Brillouin scattering (SBS). Therefore, the output power could be varied from 2 W up to 100 W without changing the transversal beam profile. The total efficiency of the amplifier including the phase conjugator is 1.25%     

高重频风冷声光调Q光纤激光器实验研究

为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器,采用主振荡功率放大结构,对声光调Q的全光纤激光器进行了研究.振荡级采用声光调Q方案,以光纤光栅对为激光器腔镜,915nm激光二极管连续抽运,得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出.采用两级大模场双包层光纤放大,实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出.第二放大级光光转换效率69%,激光器总光光转换效率达62.7%.分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因.结果表明,采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性,在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%.     

160 W激光二极管抽运电光调Q主振荡功率放大器绿光激光器

介绍了激光二极管抽运的高重复频率、大能量绿光固体激光器研制成果。激光器采用电一光调Q，主振荡功率放大器（MOPA）结构。根据放大器的设计要求，研制了抽运功率达12kW，占空比为15％的激光二极管侧抽运Nd：YAG棒状激光模块。在重复频率500Hz，脉冲宽度15ns条件下，实现了单脉冲能量1．27J的1064nm输出，光束质量β小于2．5。采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体外腔倍频，在基频能量1J，重复频率400Hz，抽运功率密度67MW／cm^2时，获得大于405mJ的绿光输出（平均功率达160W），倍频效率约为40％，绿光光束质量β〈5。     

GaAs功率单片脉冲在片测试技术研究

讨论了功率单片在片脉冲测试中在片校准技术、脉冲功率测试技术等难题,并在讨论以上问题的基础上,实现工程化应用,该测试技术能够有效覆盖至40GHz。在建立的脉冲大功率在片测试系统上对输出功率典型值5W的GaAs功率单片放大器进行测试验证,测试结果和装架测试结果相比较,输出功率误差<0.2dB。     

微波大功率变脉冲放大器的研制

针对基于悬浮平台微波凝视关联成像系统对变脉冲宽度和大峰值功率的需求,研制了一款 X 波段变脉冲固态功率放大器。描述该放大器组件中高速漏极调制及保护电路和射频开关的实现方案,分析大功率高速漏极调制电路输出电压脉冲的影响因素,优化调制电路的负载设计,并解决功放输出射频脉冲的包络凹陷问题。经试验验证:研制的功率放大器具有散热性好,稳定工作时间长,最窄脉宽 20 ns,上升下降沿均小于 3 ns,峰值功率大于 40 W 的射频脉冲输出等特点;其漏极调制电路输出 24 V电压脉冲,上升沿小于 20 ns,下降沿约 60 ns。