Tm∶YAP激光器泵浦8 μm光参量振荡器

简要介绍了长波红外激光应用和技术发展状况,采用Tm∶YAP激光器泵浦光参量振荡器(OPO)的技术途径,获得了0.8 W的长波红外激光输出,输出波长峰值位于8.1μm,光参量振荡器的光转换效率为6%,输出斜效率为6.9%。     

激光二极管双端抽运Tm:YAP激光器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm∶YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性,报道了一种室温条件下的激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶YAP激光器。激光器输出的中心波长为1996 nm,2μm连续激光输出功率为40.7 W,光-光转换效率为30.4%,斜率效率为41.1%。经过声光(AO)调制后获得重复频率为10 kHz的脉冲激光输出,输出功率为34.6 W,激光脉冲宽度为92.08 ns,光-光转换效率为25.9%,斜率效率为32.9%。光束发散角x方向为11.6 mrad,y方向为12.2 mrad。     

激光二极管抽运Tm:YAP晶体实验研究

简要阐述2 μm激光光源的广泛应用需求,分析掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构和吸收光谱特性,报道了采用激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP晶体的方式,实现室温下2 μm激光的高效输出。在激光二极管输出功率为19 W时, 2 μm连续激光输出功率为6.5 W,光光转换效率达34％,斜率效率为47.5％。经过声光(AO)Q开关进行调制后,在重复频率10 kHz下,获得5.4 W的动态激光输出,激光单脉冲宽度为70 ns,激光二极管输出功率到2 μm激光动态输出功率的转换效率为28％,斜率效率为42％。通过实验验证了激光二极管端面抽运Tm:YAP晶体在室温下高效输出的特性。     

激光二极管双端面抽运Tm:Ho:GdVO4 2 μm激光器

报道了激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶Ho∶GdVO4固体激光器,在2.049μm处获得连续(CW)和准连续(QCW)激光输出。激光二极管为光纤耦合输出,光纤芯径400μm,数值孔径0.22,输出波长805 nm。激光二极管额定输出功率27.7 W,均分为两束双端面抽运激光晶体。晶体尺寸为4 mm×4 mm×7 mm,Tm,Ho掺杂原子数分数分别为5%,0.5%。分析了Tm∶Ho能级系统的主要能级跃迁和能量转换损耗。为提高激光器的输出功率和转换效率,激光晶体采用液氮制冷。在重复频率5 kHz,10 kHz,20 kHz,调Q以及连续运行模式下,获得了9.4~10.1 W的激光输出,光-光转换效率为34%~36%。最大单脉冲能量为1.9 mJ,最大峰值功率为0.13 MW。讨论了抽运光功率和重复频率对激光脉宽的影响。     

2μm波长Tm,Ho∶YLF微片激光器的实验研究

通过钛宝石激光器泵浦Tm,Ho∶YLF微片,获得90mW的2μm波长激光连续输出.得到了泵浦功率和输出功率之间的关系以及泵浦光与振荡光之间的转换效率关系.同时也给出了温度对激光输出效率的影响.     

激光二极管端面抽运Tm:YAG激光器

研究了输出波长为2.018μm的激光二极管(LD)抽运Tm∶YAG激光器。通过准三能级系统的速率方程,分析了激光系统的抽运阈值和斜率效率。同时,利用ABCD矩阵分析了平凹腔和双凹腔的腔型稳定条件和模式匹配情况。实验时采用785 nm的光纤耦合半导体激光器为抽运源,当采用平凹直腔,Tm∶YAG晶体为5℃时,获得了4.04 W的连续激光输出,激光器斜率效率为35.4%,光-光转换效率为26.4%。实验比较了不同晶体温度下Tm∶YAG激光器的阈值、功率和效率。实验结果与理论分析基本吻合。此外,还研究了激光器腔型对激光输出功率和效率的影响。     

二极管端面抽运Tm∶YAP激光器热透镜效应研究

分析了Tm∶YAP晶体热透镜焦距产生的原因,并理论计算热透镜焦距值.阐明了利用平平非稳腔法测量LD端面泵浦Tm∶ YAP固体激光器有效热透镜焦距的简单方法.通过改变腔长,找到谐振腔失谐点,便可得到晶体吸收的泵浦功率和对应的热透镜焦距的关系.对不同Tm∶YAP晶体棒进行了测量,并且加以比较.此方法不需要特别的仪器,且操作简单,实验值与理论计算的值偏差小于10％.     

基于碳纳米管的Tm∶YAP 2μm脉冲激光特性实验研究

采用结构简单、紧凑的直线腔设计,用单壁碳纳米管(SWCNT)为饱和吸收体,实现了激光二极管(LD)抽运Tm∶YAP晶体的2μm波段被动调Q和调Q锁模(QML)脉冲激光运转。当腔长为30mm时,实现了稳定的2μm被动调Q激光输出,抽运功率为8.64 W时,最大平均输出功率为507mW,最高重复频率26.91kHz,最窄脉宽262ns,相应的单脉冲能量18.8μJ。腔长增加到80mm时,得到调Q锁模激光运转,最大平均输出功率和调Q包络脉冲的最高重复频率分别为387mW和34.61kHz,调Q包络下锁模脉冲的重复频率为1.87GHz。     

室温下高效率连续波激光二极管端面抽运Tm:YAP激光器

报道了一种室温下高效率运行的激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP连续波激光器.抽运源使用波长为795 nm的光纤耦合二极管激光器,Tm:YAP晶体c轴切割,掺杂原子数分数为3%,尺寸为3 mm×3 mm×7 mm.当输出镜透过率T为10%时,获得8.12 W的1.94 μm连续波激光输出,相对应的抽运功率为26.2 W,阈值抽运功率为4.67 W,斜率效率为52.1%,光一光转换效率为31.0%.使用光栅单色仪测得激光器输出中心波长为1938.2nm,谱线半峰全宽约为2.9 nm.     

GSA和ESA双波长泵浦2.3 μm波段Tm:YAP激光器

Tm³⁺离子³F₄能级的粒子数捕获效应是影响2.3μm掺铥激光器高效运转的重要因素。报道了基态吸收（GSA,³H₆→³H₄）和激发态吸收（ESA,³F₄→³H₄）双波长泵浦2.3μm波段Tm∶YAP激光器。使用785 nm（GSA）和1470 nm（ESA）双波长泵浦方案能够精准减少³F₄能级的粒子数,有效增加³H₄能级粒子数布居。在双波长泵浦沿a轴切割的Tm∶YAP晶体中,使用透过率T=1.5%的输出镜,2274 nm和2383 nm双波长激光最大输出功率为2.28 W,相比于单波长泵浦方案提高了65.2%。使用T=2.8%输出镜,2383 nm激光的最大输出功率为942 mW,较单波长泵浦方案提高了84.3%。通过采用特殊镀膜的输出镜,进一步实现了2446 ...     

LD双端同向偏振泵浦Tm∶YLF激光器

基于同向偏振泵浦技术,实现了LD双端同向偏振泵浦Tm∶YLF激光器的19μm高效输出。在激光器实际运行状态下,对晶体内温度分布进行了模拟仿真并开展实验研究。实验采用偏振分束器和半波片,使两束不同方向的泵浦光转换为同向偏光振注入晶体。晶体掺杂浓度为3%at,尺寸为3mm×3mm×14mm。激光器采用长度为80mm的“L”形平凹腔。输出镜透过率T=15%,曲率半径R=150。当泵浦功率为4742W时实现了1472W的功率输出。波长为19076nm,线宽为126nm。光束质量为M2x=319和M2y=329,斜效率为3724%,光-光转化效率为31％。     

109.5W输出1.94μm波长Tm:YAP固体激光器

报道了一种高功率Tm:YAP激光器实验装置,采用b轴切割的YAP/Tm:YAP/YAP复合晶体作为激光增益介质,使用中心波长为795 nm的LD模块进行双端泵浦,当增益介质冷却温度为20℃,LD总泵浦功率为301.4 W时,获得了最高109.5 W的1.94 m波长线偏振激光输出,光-光转换效率约为36.3%,斜率效率约为45.8%,在此输出功率条件下测得光束质量M2因子为3.8。     

LD双端泵浦高功率声光调Q Tm:YAP激光器

以两个65 W的793 nm激光二极管(LD)作为泵浦源,采用U型谐振腔结构进行高功率声光调Q运转实验研究。采用三种b轴切割的板条状镀金Tm∶YAP晶体作为增益介质,分析比较三种增益介质和不同腔参数组合对激光输出性能的影响。当最大泵浦功率为130 W时,连续激光输出的最大功率为42.5 W,斜率效率为42.5%。经过声光(AO)调制后,当重复频率为10 kHz时,调Q激光的最大平均输出功率为33.2 W,脉冲宽度为200 ns。将重复频率提高至40 kHz时,获得最短脉冲宽度为64 ns,相应平均功率为30 W,中心波长为1944 nm的激光输出。采用MATLAB软件仿真输出脉冲激光光斑的三维能量分布,光斑能量呈典型的高斯分布,可见光束质量较好。高功率Tm∶YAP激光器可作为3～5μm中红外光学参量振荡器的泵浦源,在众多领域具有良好的应用前景和巨大的发展潜力。     

1.7μm LD共振泵浦Tm∶YAG单晶光纤激光器

单晶光纤（SCF）具有长径比高、比表面积大、散热好等优势,近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法,模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7μm激光二极管（LD）作为泵浦源进行共振泵浦,将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合,实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转,在～2.02μm处获得了7.85 W的功率输出,对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。     

Tm∶YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm∶YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱。结果表明,Tm∶YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20cm2和1.35×10-20cm2。荧光光谱表明Tm∶YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19cm2。根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3 在Tm∶YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20cm2,Ω6=0.3181×10-20cm2。结果表明,Tm∶YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出。     

10W二极管泵浦Er:YAP中红外激光器

在室温条件下,采用脉冲激光二极管侧面泵浦原子数分数为10%掺杂浓度的Er∶YAP晶体,实现了工作波长为2712 nm的中红外固体激光器成功激射,并得到最大静态平均输出功率10.12 W,光束质量5.6,对应光-光转换效率5.5%,斜效率6.4%。这也是目前已报道的唯一实现平均功率10 W量级的Er∶YAP激光器。此外,利用声光调Q技术,还实现了脉冲重复频率500 Hz,脉冲宽度63 ns,单脉冲能量为5.8 mJ的脉冲激光输出,为推动国内中红外波段激光应用提供了强有力的技术支撑。     

2μm波长Tm,Ho:YLF微片激光器的实验研究

通过钛宝石激光器泵浦Tm,Ho:YLF微片,获得90mW的2μm波长激光连续输出。得到了泵浦功率和输出功率之间的关系以及泵浦光与振荡光之间的转换效率关系。同时也给出了温度对激光输出效率的影响。     

基于黑磷可饱和吸收体的被动调Q Tm∶YAP激光器

介绍了一台2μm波段的被动调Q(PQS)模式Tm∶YAP激光器。该激光器采取直形腔结构,用输出中心波长为792 nm的激光二极管作为泵浦光源,用新型二维材料黑磷制备的可饱和吸收体作为PQS调制器件。实验结果表明：在连续波模式运转下,当泵浦功率为8.8 W时,Tm∶YAP激光器的输出功率为1.0 W,输出中心波长为1994.8 nm,相应的斜率效率为17.3%;在PQS模式运转下,当泵浦功率为8.8 W时,Tm∶YAP激光器的平均输出功率为0.9 W,输出脉冲宽度为1.3μs,重复频率为135.8 kHz;当平均输出功率为0.9 W时,Tm∶YAP激光器的输出中心波长为1986.7 nm,相应的斜率效率为14.2%,光束质量因子M_x²=1.10、M_y²=1.06。     

Tm∶YAP激光波长调谐及脉冲运转性能的研究

报道了由LD泵浦的Tm∶YAP激光器的研究工作。Tm∶YAP激光器采用波长为793 nm的LD进行端面泵浦,腔内声光调Q运转。当激光工作重复频率为300 Hz、输入泵浦功率为37.07 W时,获得了最大单脉冲能量为17.06 mJ、脉冲宽度为26.9 ns的1936 nm激光输出,相应的峰值功率为634.2 kW,在目前已报道的该晶体峰值功率数值中较高。在最大泵浦功率下,激光器在水平和垂直方向上的光束质量分别为1.41和1.34。此外,在激光器连续运转下,采用双法布里-珀罗标准具对激光波长进行调节,光谱调谐范围1932.11～1942.07 nm。     

激光二极管泵浦室温Tm,Ho∶YLF微片激光器的实验研究

对激光二极管泵浦Tm, Ho∶YLF平平腔微片激光器进行了实验研究。在室温下获得 2μm连续激光输出,最大输出功率343mW,最大光- 光效率为16. 8% ,斜率效率为21. 8%。讨论了激光晶体的热效应以及激光模半径与泵浦光斑半径匹配对激光输出功率和输出光束质量的影响。