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.     

双波长双脉冲Cr∶LiSAF基波、谐波激光系统的研究

采用腔内分束调谐系统在腔内分别调谐控制两路基波光束,获得分别独立调谐的双波长双脉冲基波光束输出;接着利用一块BBO谐波晶体腔内同时倍频(900 nm附近)双波长基波光脉冲,获得450 nm附近可调谐输出的双波长双脉冲二次谐波光脉冲;再在腔内插入另一块三次谐波BBO晶体,经调整后,获得300 nm附近可调谐输出的双波长双脉冲三次谐波光脉冲;利用一块四次谐波BBO晶体腔外倍频450 nm附近输出的双波长双脉冲激光束,经腔外合束系统合束,获得225 nm附近双波长双脉冲激光束;利用获得的双波长双脉冲Cr∶LiSAF二次、三次、四次谐波激光束实际测量了空气中NO、NO2、SO2气体的含量,获得了很高的测量精度.(OB2)     

基于准相位匹配的掺铒飞秒光纤激光器倍频特性研究

研究了不同厚度周期极化铌酸锂晶体(PPLN)对掺铒飞秒光纤激光器倍频特性的影响。基于非线性偏振旋转锁模原理和啁啾脉冲放大技术,在1560 nm波段实现了重复频率为100 MHz,输出功率为423 m W,脉冲宽度为80 fs的掺铒飞秒光纤激光输出。以此为基频光源,对0.5,1,10 mm三种不同厚度PPLN倍频晶体进行倍频特性研究,实现了波长在780 nm的飞秒激光输出。其中采用0.5 mm晶体时获得了功率为100.4 m W、脉冲宽度为104 fs的倍频光输出,倍频转换效率为23.7%;采用1 mm晶体时获得了功率为165.0 m W、脉冲宽度为161 fs的倍频输出,倍频转换效率为39%;采用10 mm晶体时获得了功率为185.5 m W,脉冲宽度为305 fs的倍频光输出,倍频转换效率达43.7%。并解释了倍频转换效率和倍频光脉冲宽度随PPLN晶体厚度的变化规律。实验数据为基于锁模光纤激光器产生780 nm波段飞秒光脉冲的研究提供了有益的参考。     

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%。     

用于大口径钛宝石放大器的四路钕玻璃抽运源

研制了一套能量输出稳定、光斑分布均匀、时域近方波形的四路钕玻璃抽运源系统。系统能够输出4×180J的基频能量(波长为1053nm),4×80J的倍频能量(波长为526.5nm)。主要结构包括四部分:前端种子源、再生放大器、钕玻璃棒放链和KDP倍频晶体。利用偏振片实现了垂直偏振的两路基频光合束,经过第二类相位匹配KDP晶体倍频,获得了共线且同偏振的526.5nm倍频光,实现了用于150mm口径钛宝石放大器的结构紧凑的双脉冲抽运源。     

高峰值功率皮秒超短脉冲抽运KTP晶体倍频研究

脉冲光纤激光器具有输出光束质量好、峰值功率高等优势,易于激发晶体内部的非线性效应。晶体非线性效应能够将光纤激光的近红外输出波段变换至深紫外或中红外等波段。利用实验室自主搭建的中心波长为1064nm,脉宽为650ps的脉冲光纤激光器抽运KTP(磷酸钛氧钾)晶体,实现了高功率超短脉冲对1064nm激光的单程倍频,输出532 nm激光。将脉冲宽度由650 ps压缩至1 ps后,抽运激光的峰值功率密度达到24.97GW/cm2,有效地将单程倍频转换效率从0.8%提高到8.4%。研究了不同平均功率、脉宽、光斑直径的超短脉冲下KTP晶体的倍频效率,验证了未来在振荡腔结构下实现KTP晶体高效倍频的可行性。     

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%.     

紧凑型全固态266nm脉冲激光器

报道了利用激光二极管端面抽运Nd∶YAG晶体,通过Cr4+∶YAG晶体可饱和吸收被动调Q,KTP晶体腔外倍频及BBO晶体腔外四倍频,实现266 nm连续脉冲输出。简要分析了被动调Q基本原理,计算并模拟了1064 nm基频光在理想状态下Cr4+∶YAG晶体不同初始透过率对脉冲激光单脉冲能量的影响。LD抽运功率为4.8 W时,得到266 nm紫外激光平均输出功率为5.63 mW,单脉冲能量约为0.5μJ。在紧凑型毫瓦级266 nm激光器实用化方面取得了一定进展。     

LD连续和脉冲抽运的Nd：YAG腔内倍频蓝光激光器

在激光二极管连续抽运的Nd：YAG激光器中,分别采用BIBO和LBO晶体对946nm激光进行腔内倍频,获得473 nm蓝光输出。抽运功率9.5 W时,BIBO晶体倍频输出功率为508mW,转换效率5.35%：LBO晶体倍频输出功率为441 mW,转换效率4.64%。LBO倍频的转换效率小于BIBO,但输出蓝光的光束空间质量较好。在LD脉冲抽运和LBO晶体腔内倍频的Nd：YAG激光器中,研究了抽运脉冲的调制频率和占空比与蓝光输出功率的关系。当抽运功率9W,脉冲调制频率100Hz、占空比60%时,得到最大的蓝光输出功率465mW,比相同功率连续抽运提高87mW。结果表明,LD脉冲抽运能有效降低Nd：YAG晶体的热效应影响,提高激光器输出功率。     

全固态289.9 nm紫外激光器的研究

报道了全固态脉冲运转腔外四倍频289.9 nm紫外激光器。首先,基于Nd∶KGW晶体的受激拉曼散射机制,以Nd∶YVO4晶体作为增益介质,结合声光调Q技术,研制了一台1159.31 nm红外拉曼激光器。当二极管阵列的总抽运功率为20 W时,1159.31 nm激光的输出功率为983 m W,脉宽为13.5 ns。依次利用Ⅰ类相位匹配偏硼酸锂(LBO)和偏硼酸钡(BBO)晶体进行腔外二倍频和四倍频,实现了平均功率为108 m W的289.9 nm紫外激光输出,重复频率为10 k Hz,脉冲宽度为8 ns,峰值功率为1.35 k W,四倍频转化效率为11%。测量了紫外激光的输出光斑,分析了平均功率随脉冲频率的变化关系。     

Cr4+:YAG被动锁模Nd:YAG绿光激光器研究

分析Cr~(4+):YAG被动锁模机理及KTP晶体的倍频效率,设计合适的谐振腔以保证Cr~(4+):YAG处有足够大的激光功率密度和通过KTP的光束为平行光束。实现了Cr~(4+):YAG作为可饱和吸收体的脉冲式Nd:YAG内腔倍频激光器的被动锁模运转,得到波长532nm、输出能量为13.5mJ的皮秒单脉冲序列。     

准连续Nd：YAG倍频高功率绿光激光器的研究

研制了高功率Nd:YAG倍频绿光激光器，用类高斯光束分析了腔长对激光功率的影响，采用新型径向调整式光学镜片调整架，优化腔长为390nm，KTP晶体内腔倍频，并设置声光Q开关，获得532nm绿光输出20W。     

全固态声光调QND：YVO4／LBO内腔倍频671nm激光器

采用LBO作为腔内倍频元件，首先实现了全固态Nd:YVO4/LBO内腔倍频671nm激光器的运转，然后在此基础上加入声光调Q开关，得到倍频脉宽138ns，峰值功率280w的激光输出，它可作为掺铬氟化物的泵浦源，具有很重要的应用价值。     

LD端面抽运Yb: YAG/LBO 537.8nm绿光激光器

为了研究Yb:YAG激光器的倍频输出特性,采用LD端面抽运掺杂原子数分数为0.1的Yb:YAG薄片激光晶体(4mm×1mm)、LBO(LiB3O5)腔内倍频进行了实验研究。在LD抽运功率为1.37W时,通过调节LBO的放置角度,实现了频率选择,并获得了最高功率为3.1mW的537.8nm的基模连续激光输出,光斑椭圆度为0.94。结果表明,采用Yb:YAG激光晶体,通过LBO腔内倍频可以获得稳定的高光束质量的537.8nm激光输出。     

LD端面泵浦Yb:YAG/LBO 537.8nm绿光激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面泵浦10 at.- %掺杂Yb:YAG薄片激光晶体(Φ4×1mm)、LBO腔内倍频的全固态绿光激光器。采用平凹腔结构,在LD泵浦功率为1.37W时,通过调节非线性晶体LBO的放置角度,实现了频率选择,并获得了最高功率为3.1mW的537.8nm的基模连续激光输出,光斑椭圆度为0.94。     

被动式探针光系统工程化改造研究

星光Ⅱ激光装置上建立的紫外探针光系统,用星光Ⅱ的子束作为抽运光源,通过倍频和受激喇曼散射,将波长为1054nm、脉宽约为800ps的激光转换成波长为308nm、脉宽约为60ps、能量为1mJ左右的紫外光,作为激光等离子体诊断的光源。原有探针光系统由于受系统结构不稳定及光束质量较差等因素的影响,不能稳定运行。为了提高系统的运行质量和稳定性,对原系统进行了工程化的改造。通过实验验证,探针光系统输出能量能够达到1mJ左右、脉宽约为30ps、均匀性较好、运行成功率大于90%,这一结论满足了激光等离子体诊断光源的要求。     

皮秒激光抛光KDP晶体的工艺研究

为了改变KDP晶体精密加工难和效率低的状态,采用皮秒超快激光抛光KDP晶体的新方法,系统地研究了激光波长、单脉冲能量密度、激光束入射角、光斑搭接率、扫描方式以及激光焦深等因素对激光抛光KDP晶体质量的影响规律,并对激光与KDP晶体的相互作用机理进行了分析。结果表明,在皮秒激光波长λ=355nm、聚焦镜焦距f=56mm、激光束入射角α=84°、激光重复频率F=800kHz、脉冲能量密度Q=2.4J/cm2、光斑搭接率O=60%、45°多方向交叉扫描以及加工次数T=10次的优化参量条件下,KDP晶体表面粗糙度均方根值可达到76nm。这一结果使激光抛光技术的研究得到了进一步补充。     

绿光泵浦的黄光波段可调谐窄线宽光学参量振荡器

为实现波长可调谐的窄线宽黄光波段激光输出,设计搭建了以倍频声光调Q Nd:YAG激光器的532 nm脉冲绿光输出为泵浦源、以II类相位匹配磷酸钛氧钾（KTP）晶体为非线性介质的折叠腔光学参量振荡器（OPO）。首先产生腔内振荡的近红外可调谐闲频光,在此基础上基于LBO晶体I类非临界相位匹配方式对OPO的闲频光进行内腔倍频,得到波长调谐范围587.2~595.2 nm的黄光波段输出。为改善OPO光谱特性,在OPO闲频光谐振腔内插入熔融石英标准具,有效压缩了OPO输出黄光的光谱线宽。绿光泵浦源脉冲重复频率10 kHz、平均功率24.0 W下在波长591.2 nm处获得了最高黄光输出功率2.89 W,光束质量因子M2=3.4,从532 nm泵浦光到黄光输出的转换效率为12.0%,脉冲宽度37 ns,对应峰值功率7.8 kW。此时黄光光谱半高全宽为0.15 nm,相比未在OPO腔内插入标准具自由运转状态下的光谱得到明显改善。     

一种新型皮秒脉冲激光器

一种新型皮秒脉冲激光器由序列脉冲激光的产生、单脉冲激光的选取、放大和倍频等部分组成,激光器工作物质选用Nd∶YAG晶体,用两个格兰棱镜分别作为起偏器和检偏器,激光器的振荡级利用被动锁模染料产生的锁模序列脉冲激光,经过单脉冲选择器选取出其中的一个单脉冲激光,再经激光器放大部分的放大和倍频晶体的倍频后,激光器最终输出能量为120mJ,脉冲宽度为100ps,波长为532nm的单脉冲激光,其功率约为1.2×109W,功率密度约为4.2×109W/cm2,系统的外触发同步精度优于2μs。     

灯泵浦高效率Nd：YAG倍频绿光激光器的研究

研制出灯泵浦高效率Nd:YAGKTP倍频绿光激光器.采用L型折叠腔及腔内倍频技术,在泵浦注入电流16 A,声光调制频率10 KHz时,输出63 W的高功率532 nm绿光,光束质量较好,基频光成份小于1%.调制频率8 KHz时,获得最高光-光转换效率63.8%.对绿光激光器输出功率的稳定性进行了实验研究与分析,采用优化的参数和改进的水冷结构,实现高效率、高稳定性的绿光输出.