小型Cr4+:YAG调Q重频热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器研究

对小型Cr4+:YAG被动调Q重频热传导自然冷却(Nd,Ce):YAG激光器进行了理论与实验研究。采用氙灯泵浦,注入能量3.6～4.8J,实现重频(2～5pps)单脉冲能量输出10～15mJ,最大单脉冲输出能量25mJ,脉宽6～12ns,对应的静态能量输出20～30mJ,动静比达50%,实现了器件的小型化和工程化,器件工作的环境温度范围达+60℃～-40℃,可用于机载激光测距。     

小型热传导冷却(Nd，Ce)∶YAG激光器热稳定性研究

在小型Cr4+∶YAG被动调Q热传导冷却(Nd,Ce)∶YAG激光器中,采用定向反射器取代平行平面腔中的全反射镜,大大提高了器件的热稳定性,获得了重复频率5pps的激光输出,单脉冲激光能量输出20～25mJ,调Q激光脉宽15ns,束散3～5mrad,工作温度范围－40℃～+55℃,激光器总长度小于130mm。     

小型热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器热稳定性研究

在小型Cr4+:YAG被动调Q热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器中,采用定向反射器取代平行平面腔中的全反射镜,大大提高了器件的热稳定性,获得了重复频率5pps的激光输出,单脉冲激光能量输出20～25mJ,调Q激光脉宽15ns,束散3～5mrad,工作温度范围-40℃～+55℃,激光器总长度小于130mm。     

LD抽运的Nd∶YLF /Cr4 + ∶YAG被动调Q激光器

报道了激光二极管(LD ) 抽运的Nd ∶YLF 激光器, 采用平凹腔结构, 分别用两片 Cr4 + ∶YAG可饱和吸收晶体,实现了被动调Q,输出激光波长为1053nm。采用厚度为0. 5mm小信号透过率为90%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为60. 6ns,平均功率为1. 5W,重复频率为9. 5kHz,单脉冲能量为157. 9mJ;采用厚度为0. 55mm小信号透过率为95%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为68. 6ns,平均功率为1. 35W,重复频率为14kHz,单脉冲能量为96. 4mJ。     

调Q脉冲紫外光Nd∶YAG激光器的研究

研制了一种大能量紫外光脉冲Nd∶YAG激光器。由漫反射聚光腔、VRM非稳腔、电光 调Q输出高光束质量基频激光;采用Ⅱ类KTP晶体倍频与Ⅱ类LBO 晶体混频,获得紫外 355nm激光输出;单脉冲能量达140mJ,光束发散角1. 5mrad, 1064～355nm光- 光转换效率达22. 2% ,重复频率5Hz,脉宽9. 7ns,光束直径6. 5mm。     

Cr,Tm, Ho:YAG激光器输出的实验研究

为了研究Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出脉冲能量和晶体温度的关系,利用有限元的方法计算了不同制冷温度和抽运功率情况下晶体内温度的分布,从而分析温度分布对激光实验输出的影响。控制制冷液温度在15℃、重频5Hz时,获得最大能量为217mJ的脉冲输出,斜效率约为1.4%;而重频10Hz时,最大单脉冲输出仅为56mJ,斜效率约为0.9%。结果表明,制冷温度和频率的增加都将大大增加激光的抽运阈值,同时降低输出效率。     

LD抽运的Nd:YLF/Cr4+:YAG被动调Q激光器

报道了激光二极管（LD）抽运的Nd：YLF激光器,采用平凹腔结构,分别用两片Cr^4＋：YAG可饱和吸收晶体,实现了被动调Q,输出激光波长为1053nm。采用厚度为0．5mm小信号透过率为90％的Cr^4＋ YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为60．6ns,平均功率为1．5W,重复频率为9．5kHz,单脉冲能量为157．9mJ;采用厚度为0．55mm小信号透过率为95％的Cr^4＋ YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为68．6ns,平均功率为1．35W,重复频率为14kHz,单脉冲能量为96．4mJ。     

板条型脉冲Nd∶YAG激光器的研究

本文研制了尺寸为124×12×6mm~3的Nd:YAG晶体板条型脉冲激光器,自由振荡单脉冲输出24J,器件总体效率2.5％,电光调Q单脉冲输出860mJ,脉宽12～15ns,Q开关效率72％。     

LDA泵浦Cr4+:YAG被动调QNd:YAG激光器实验研究

采用300W准连续激光二极管阵列LDA端面泵浦Nd:YAG晶体,微柱透镜和透镜导管耦合,Cr4 :YAG可饱和吸收体被动调Q,实现调Q脉冲输出,激光腔长4.5cm,Cr4 :YAG晶体初始透过率Tcr=73.2%,泵浦能量63.48mJ,输出单脉冲激光,脉冲宽度10ns,单脉冲能量3.42mJ,输出脉冲被调制并产生明显尾脉冲现象,分析了原因,说明调制脉冲是由于空间电磁辐射干扰,Cr4 :YAG晶体的慢恢复可饱和吸收特性导致尾脉冲产生。     

双调Q复合腔Nd∶YAG-Cr4+∶YAG激光器的研究

报道一种有实用价值的、构思新颖的双调Q ,双波长输出的Nd∶YAG Cr4+∶YAG激光器。在由两个平凹腔耦合而成的复合腔中 ,Cr4+∶YAG晶体既作为可饱和吸收体对Nd∶YAG发射的 1 0 6 μm激光被动调Q ,又作为增益介质在 1 0 6 μm激光脉冲作用下发射中心波长 1 4 4 μm的激光脉冲。该激光器实现了 1 0 6 μm激光被动调Q和 1 4 4 μm激光增益调Q的双波长激光振荡 ,输出的 1 0 6 μm和 1 4 4 μm激光脉冲的能量和脉冲宽度分别为 18mJ,5 2ns和0 2 5mJ,19ns ;后者的脉冲宽度约为前者的三分之一。理论上 ,根据Cr4+∶YAG的能级结构和复合腔特点 ,分析了双调Q的工作机理 ;从速率方程出发导出双调Q复合腔激光器输出的 1 4 4 μm激光脉冲宽度和腔内 1 0 6 μm激光功率的关系。 1 4 4 μm激光脉冲时间宽度的理论计算值 ( 2 1 7ns)与实验结果 ( 19ns)基本相符。     

高能量输出的皮秒Nd：YAG激光器的研究

分别研究了2种闪光灯泵浦的高能量输出的皮秒Nd:YAG激光器。一种是Cr^4 ：YAG晶体作为可饱和吸收体，在强光作用下Cr^4 ：YAG的激发态吸收导致了激光器的被动锁膜，获得能量25mJ、脉宽150ps的单脉冲序列，并从速率方程导出Cr^4 ：YAG激发态吸收的可饱和光强和小信号吸收系数；另一种是在折叠腔激光器内插入LiF:F2^-晶体作为调Q器件、CS2作为克尔自聚集介质，利用自聚焦和腔内合适位置的光阑相结合形成的克尔透镜效应，实现激光器在调Q包络下的锁模运转，输出激光能量达15mJ、脉宽为80ps.     

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。     

1319nm Nd:YAG脉冲电光调Q激光器的研究

为了研究脉冲输出波长为1319nm的Nd:YAG激光器,通过分析Nd:YAG激光介质的辐射跃迁能级,采用镀制高选择性介质膜的方法抑制1064nm等其它波长的起振,最终实现1319nm激光单脉冲输出。实验中采用闪光灯抽运、水冷Nd:YAG激光器,KD*P调Q,平平腔结构,获得1319nm激光静态输出能量340.9mJ,动态输出76.8mJ,重频1Hz,脉宽17ns,束散角2.7mrad。结果表明,通过镀制高选择性介质膜的方法可以实现1319nm激光调Q脉冲输出。     

Yb∶YAG单碟片再生放大器实现107 mJ激光输出

基于Yb∶YAG单碟片模块设计并搭建了激光再生放大器，实现了重复频率为1 kHz、脉冲能量为107 mJ、脉冲宽度为1.2 ns的近衍射极限激光输出，x的光束质量因子(M_x²)和y方向的光束质量因子(M_y²)分别为1.07与1.05，光光转换效率为11%。激光中心波长为1031.7 nm，光谱宽度为2.04 nm，该光谱宽度支持将激光的脉宽压缩至735 fs。据我们所知，这是国内首次使用单碟片激光再生放大器实现重复频率为1 kHz、单脉冲能量为107 mJ的激光输出。     

二极管抽运高重复频率被动调QNd∶YAG激光器

对采用Cr4 ∶YAG作为被动调Q元件的二极管抽运Nd∶YAG激光器的输出特性参数进行了计算机模拟,模拟计算了在不同抽运能量、不同Cr4 ∶YAG晶体的初始透过率、不同谐振腔的输出耦合率条件下,激光输出能量和脉宽的变化规律,根据模拟结果,选用参数优化的Cr4 ∶YAG晶体和谐振腔,实现了单脉冲能量为13mJ,脉宽为12ns,重复频率达到100Hz的调Q激光输出。     

凸-ARR非稳腔中Cr~(4+)∶YAG调Q激光器的研究

在带抗共振环 (Anti resonantRing ,ARR)的非稳腔Nd∶YAG激光器中 ,采用Cr4+ ∶YAG作为被动调 Q 元件 ,获得单脉冲能量 >85mJ,脉宽 40ns和能量起伏 0 4%的高能量、高稳定调Q激光脉冲。同时对平 凸非稳腔和平 平介稳腔进行实验比较 ,并对腔型和实验结果进行了初步分析。     

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。     

重频Cr,Tm,Ho∶ YAG激光器输出特性的实验研究

根据对 2 .1 μm波长Cr ,Tm ,Ho∶YAG激光器输出特性的实验研究 ,详细分析了腔长、输出镜透过率、全反镜曲率半径和水温等因素对激光器输出的影响。在镀银腔情况下 ,重频 5Hz时 ,激光阈值为 4 7J,斜效率为 1 .3% ,输入能量为 1 4 4J时 ,最大输出为 7.9W。重频 1 0Hz时 ,激光阈值为 4 5J,斜效率为 1 .1 % ,输入能量为 1 2 1J时 ,最大输出为 9.7W。     

调Q脉冲紫外光Nd:YAG激光器的研究

研制了一种大能量紫外光脉冲Nd：YAG激光器。由漫反射聚光腔、VRM非稳腔、电光调Q输出高光束质量基频激光;采用Ⅱ类KTP晶体倍频与Ⅱ类LBO晶体混频,获得紫外355nm激光输出;单脉冲能量达140mJ,光束发散角1．5mrad,1064～355nm光一光转换效率达22．2％,重复频率5Hz,脉宽9．7ns,光束直径6．5mm。     

准连续激光二极管抽运的Yb∶YAG微晶片激光器

采用峰值功率 1W的国产InGaAs激光二极管作抽运源 ,在室温下实现了光束质量因子M2 <1 4的基横模长脉冲激光振荡。当LD输入电流为 2 15A时 ,使用掺杂浓度为 10at %的Yb∶YAG ,获得了平均功率 1 6 4mW ,单脉冲能量为 16 4 μJ的 1 0 4 9μm激光输出。同时对准三能级结构激光弛豫振荡过程和准连续 (QCW)输出脉冲宽度进行了理论分析 ,得到了跟实验相符的结果。