基于亚纳秒微片激光器的能量放大器的研究

高脉冲能量和窄脉冲宽度的激光放大器可以应用在诸多领域,例如激光加工、激光医疗美容和激光雷达。种子源激光器与行波放大结构相结合的主振荡功率放大（MOPA）技术,既能保证输出的脉冲激光相关特性（如脉宽和重复频率等）与种子源特性一致,又能实现激光输出能量的放大。因此MOPA技术成为激光放大器工程应用中的主要技术。本课题针对医疗美容对亚纳秒级大能量激光放大器的需求,研制了一台基于亚纳秒微片固体激光器的激光放大器。首先,采用亚纳秒被动调Q微片固体激光器作为种子源。种子源激光器在重复频率为10 Hz,脉冲宽度为487.3 ps时输出能量为190 μJ的1064 nm种子光。然后,利用自制的两个氙灯泵浦Nd: YAG模块作为主放大器对亚纳秒激光脉冲能量进行放大,对放大过程自激振荡产生的能量实现了抑制,有效地提高了放大过程中的能量转换效率。最终,得到了波长1064 nm和532 nm可切换输出,在重复频率为10 Hz时,获得了脉冲宽度496.4 ps,脉冲能量561 mJ@1064 nm,330 mJ@532 nm,能量稳定性2%且光斑均匀的亚纳秒激光输出。     

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。     

大能量窄脉宽高平均功率绿光激光器

研制了在大能量窄脉宽情况下实现高平均功率输出的绿光激光系统。利用激光二极管抽运Nd∶YAG晶体,采用RTP晶体电光调Q和主振荡功率放大的功率分摊技术,实现大能量窄脉宽高重复频率532 nm绿光激光输出。输出基频光波长1064 nm,脉冲平均能量213 mJ,工作频率100 Hz,光-光转换效率12%。采用Ⅱ类相位匹配高抗灰迹KTP晶体腔外倍频,输出绿光波长532 nm,脉冲平均能量127 mJ,工作频率100 Hz,脉冲宽度7.2 ns,光束质量20mm.mrad,532 nm插头效率2.1%。     

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%。     

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.     

倍频掺Yb光纤激光器研究

采用KTP晶体对掺Yb3+脉冲光纤激光器输出的1064 nm脉冲激光进行腔外倍频,当红外平均输入功率为10 W,重复频率为20kHz,脉冲宽度为169+4 ns时,获得了532 nm,平均功率为1780 mW,脉冲宽度为121+4 ns的绿光输出,倍频转换效率为17.8%.     

实用化266 nm紫外激光器的研究

报道了LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体、声光调Q 1064 nm准连续紫外激光,采用LBO晶体和BBO晶体分别进行腔内二倍频和腔外四倍频,从而获得266 nm紫外激光输出,脉冲宽度22 ns、重复频率为20 kHz、平均功率1.12 W,光-光转换效率(532～266 nm)21.37%。     

高重复频率大能量锁模激光器技术

建立了一套以主动-主动瞬态锁模激光器为主振荡器,一级双程预放大和两级单程放大组成的高重复频率大能量锁模激光系统,并采用了精密腔长调节、单脉冲选择、热退偏补偿及扰高功率密度光损伤等关键技术.在频率20 Hz时,1064 nm单脉冲激光输出能量≥500 mJ,脉冲宽度为300 ps,发散角≤0.8 mrad,外触发与出光时间抖动为±15 ns.用BBO晶体倍频,532 nm激光输出能量≥240 mJ,转换效率≥45%.该激光器已用于远程人造卫星测距,工作脉冲次数≥2×108,测距精度2 cm左右.     

LD 脉冲泵浦被动调Q 窄脉冲大能量全固态激光器

利用Nd:YAG/Cr4+:YAG 键合微片激光晶体研制了被动调Q 大能量窄脉冲的全固态激光器,激光器采用脉冲激光二极管泵浦方式,设计了本振级和两级放大结构,分析了激光器系统的自激振荡和其抑制方法,在激光器本振级获得稳定脉冲激光输出的基础上,当两级放大器泵浦电流分别为83A 和85 A 时,获得了最大单脉冲输出能量为120 mJ,脉冲宽度为1.28 ns 的1 064 nm 激光输出,激光通过倍频后可得到65 mJ 的532 nm 绿光输出,其窄脉宽和高光束质量特性可为飞秒激光器啁啾放大提供良好的泵浦源。     

全固化微脉冲Nd:YVO4激光器的研究

本文利用尾纤输出的半导体激光器泵浦Nd：YVO4激光晶体，获得连续的1064nm激光输出；进行腔内Cr^4 ：YAG晶体调Q和KTP晶体腔内倍频，获得了脉宽约40ns、平均功率107mw、重复率12kHz的532nm微脉冲激光输出。     

复合激光损伤CMOS图像传感器实验研究

激光是对抗光电侦察的有效方式。为了提高损伤效能,探索了复合激光损伤光电探测器的新思路。分别开展了波长1064 nm和532 nm、脉宽10 ns的激光及其双波长复合激光,以及波长1064 nm、脉宽0.4 ms和10 ns激光及其双脉宽复合激光对CMOS图像传感器的损伤效能实验。结果表明,双波长复合激光对CMOS造成严重损伤时的基频光能量是单独1064 nm激光的77.8%,是单独532 nm激光的62.5%;双脉宽复合激光损伤时,脉宽0.4 ms激光的能量密度降低为单独作用时的1.7%,脉宽10 ns激光的能量密度降低为单独作用时的76.4%。这一发现为多制式复合激光高效光电对抗提供了新的思路和参考。     

电光调Q 1064nm/532nm脉冲激光器

报道了一种用于产生THz波的电光调Q脉冲激光器,重复频率为1Hz、10Hz,输出1064nm、532nm可方便转换.当腔长310mm,输入能量为16J时,输出的1064nm调Q脉冲能量210mJ,电光转换效率1.3%,平均脉宽13ns,532nm脉冲能量110mJ,倍频效率50%,脉宽9~12ns.并对实验结果进行了分析和讨论.     

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。     

全固态准连续Nd:YAG/LBO绿光激光器

采用双Nd:YAG棒串接加90°旋光器补偿热致双折射,双声光Q开关调制,LBO晶体腔内倍频,实现了532 nm准连续绿光输出.重复频率10 kHz时,532 nm绿光输出功率达69 W,脉宽200 ns.重复频率15 kHz时,532 nm绿光输出功率达71 W,脉宽250 ns,倍频转换效率57.5%.     

激光二极管侧面泵浦全固态电光调Q532nm激光器

本文目的是设计一个能够实现高稳定性、窄脉宽、高峰值功率的全固态532nm脉冲激光输出系统.首先采用平-平腔结构,运用LD侧面泵浦技术和电光调Q技术实现基频光输出,再用KTP晶体通过腔外倍频实现脉冲绿光激光输出.在腔长为164cm,重复频率200Hz,泵浦电流为70A,泵浦脉宽为230μs条件下,得到单脉冲能量1.68m...     

1J倍频Nd：YAG激光器

报道了倍频Nd:YAG固体激光器的研究结果,激光器系统由一级板条Nd:YAG激光振荡器、三级板条放大器和KTP倍频晶体等构成,输出倍频激光能量大于1J,脉冲重复频率1Hz,脉冲宽带6ns～9ns,倍频效率约为48%。     

高稳定度大能量三波长脉冲激光系统研究

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源.该系统包括振荡级、放大级及后续波长切换系统.为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究.结果表明:插入波片后振荡级输出能量提高了10％,稳定度明显提高.重复频率为10 Hz时,1064 nm激光经放大后单脉冲能量可达700 mJ,其单次通过倍频晶体BBO,得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ,四倍频后得到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ.1h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6％.     

Scalable visible Nd:YAG pumped Raman laser source

Experimental and analytical studies of a 60 Hz, 0.45 W, 630 nm Raman laser source with a 12 ns pulse duration have demonstrated an overall electrical to optical efficiency of 0.12 percent. This is the first demonstration of a short pulse, high repetition rate red laser at such a high average output power without the need for a visible pump laser. Additional significance arises from the fact that simple extensions of the present work will produce many wavelengths in the visible and near infrared (IR) spectral region. A 1064 nm Nd:YAG pump laser operating at 60 Hz was used to pump a methane gas Raman laser operating at 1544 nm. This wavelength was mixed with the remaining 1064 nm laser output in noncritically phase matched lithium niobate to produce 630 nm radiation. The optical energy conversion efficiencies for the three steps were 1.4, 30, and 20 percent, respectively, for output energies of 86 mJ at 1064 nm, 15 mJ at 1544 nm, and 7.5 mJ at 630 nm. rms pulse amplitude variation measured 6 percent or less. A 10.7 million pulse life test was conducted, and the average output energy did not vary more than ±10 percent from its initial value.