低温下运行的光纤耦合激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF激光器

为了实现小型化、高功率、高效率连续2μm激光输出,采用中心波长792nm激光二极管(LD)抽运双掺杂Tm,Ho∶YLF晶体,将晶体封装在装有350mL液氮的杜瓦装置中,使其工作在77K温度条件下。光纤耦合激光二极管出纤功率14.8W,数值孔径0.3,芯径400μm。激光二极管端面抽运Tm,Ho∶YLF激光器,产生2.05μm线偏振连续激光输出,最大功率5.2W。由于Tm3+离子能级间的交叉弛豫效应导致的高抽运量子效率,实验获得的光-光转换效率为35%,斜度效率达到40%。采用双端面抽运结构,两个激光二极管注入功率29.6W时,Tm,Ho∶YLF激光器输出功率达10.2W,相当于光-光转换效率33%,斜度效率36%。     

低温下运行的光纤耦合激光二极管抽运 Tm,Ho:YLF激光器

为了实现小型化、高功率、高效率连续2μm激光输出，采用中心波长792nm激光二极管(LD)抽运双掺杂Tm．Ho：YLF晶体，将晶体封装在装有350mL液氮的杜瓦装置中．使其工作在77K温度条件下。光纤耦合激光二极管出纤功率14．8W．数值孔径0．3，芯径400μm。激光二极管端面抽运Tm，Ho：YLF激光器，产生2．05μm线偏振连续激光输出，最大功率5．2W。由于Tm^3-离子能级间的交叉弛豫效应导致的高抽运量子效率，实验获得的光-光转换效率为35％，斜度效率达到40％。采用双端面抽运结构．两个激光二极管注入功率29．6W时，Tm，Ho：YLF激光器输出功率达10．2W，相当于光光转换效率33％，斜度效率36％。     

激光二极管双端抽运Tm:YLF 1.9 μm激光器

报道了一种激光二极管(LD)双末端抽运Tm:YLF激光器,在1.9 μm处获得了连续波(CW)输出。1.9 μm激光可用于抽运Ho晶体获得2 μm激光。在理论上,分析了掺Tm3+激光器的运转机制和能量转换损耗,计算出Tm:YLF激光器在理论上的斜率效率达到50%。在实验上,抽运源使用工作波长为792 nm的光纤耦合激光二极管,抽运光均分为两束双端抽运Tm:YLF晶体,两块晶体串接在折叠腔内。Tm:YLF 晶体的掺杂原子数分数为4%, 尺寸为3 mm×3 mm×12 mm。测量了输出镜在不同透射率情况下激光器的输出激光波长,当输出镜透射率T=26%时,在1.9μm处获得20.1 W的连续波激光输出,相应的抽运功率为75 W,阈值抽运功率为9 W,斜率效率为34%,光-光转换效率为27%。     

激光二极管抽运10.5Wc轴切割Tm,Ho:YAP连续激光器的研究

设计并研究了高功率和高效率2044 nm c轴切割Tm,Ho:YAP连续激光器。利用中心波长为794.75 nm激光二极管双端面抽运c轴切割Tm,Ho:YAP晶体,晶体尺寸为4 mm×4 mm×7 mm,其中Tm3+和Ho3+掺杂原子数分数分别为5%和0.3%,晶体采用液氮制冷。激光晶体的两个端面均镀有792~796 nm和1900~2100 nm的高透膜。c轴切割Tm,Ho:YAP激光器的谐振腔由一个平凹镜和一个平镜构成平凹腔,谐振腔的物理腔长为150mm。通过改变激光二极管的温度变换抽运波长,实验获得了10.5 W的连续输出功率和37.4%的光光转换效率。     

可调谐掺铥光纤激光器共振抽运的Ho:YLF固体激光器

用包层抽运的宽带可调谐掺Tm光纤激光作为抽运源研究了Ho:YLF 2μm固体激光输出特性.利用光纤激光共振抽运固体激光增益介质的光纤-体块混合激光器技术可使得大部分热量产生于光纤中,体块激光介质中只有很少的量子亏损热,有效地降低了热产生,有利于实现高功率、高效率的2μm激光输出.研究了不同抽运波长下Ho:YLF激光的输出特性,并与激光晶体的吸收光谱进行对比,对最佳抽运波长与晶体吸收峰不一致的现象进行了分析.在最佳抽运波长下,当抽运功率为9.4 W时,得到5.3 W近衍射极限的TEM00模线偏振光输出,激光中心波长2066 nm,光束质量因子M2约为1.1,斜率效率达到70%.     

低温下运行的LD抽运Tm,Ho:YLF激光器

研究了在低温条件下,利用功率为2 W的激光二极管(LD)抽运液氮制冷Tm(6%),Ho(0.5%):YLF激光器,产生波长为2.05 μm的线偏振连续激光输出,最大功率350 mW,光-光转换效率为20%.     

2 μm Tm,Ho:YLF激光抽运ZnGeP2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12 μm),较大的非线性系数(d36=75 pm/V),最高损伤阈值能量密度为10 J/em2,较高的热导率(0.18 W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体.理论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5 μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～55.2°之间.实验上,以15 W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05 μm高重复频率声光调Q Tm,Ho:YLF激光器作为抽运源,其最大平均功率4 W,脉冲宽度小于40 ns,脉冲重复频率100 Hz～10 kHz可调.为降低准三能级系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho:YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77 K温度条件下.非线性频率转换晶体ZnGeP2长15 mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20 mm.在3.6 W的抽运功率下,脉冲重复频率10 kHz,实现了4.1 μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20 ns,平均输出功率为0.7 W,光-光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65 W.     

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。     

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。     

Tm:YLF激光器温度场分布计算与实验

设计并研究了双晶四端泵浦的Tm:YLF激光器。利用Ansys软件中的稳态热分析模块计算了散热底板水通道在热交换系数分别为1000W/（m2℃）、4 000W/（m2℃）、8000W/（m2℃）和15000W/（m2℃）以及采用TEC制冷时对应的晶体夹具及散热底板的温度分布。根据计算结果,在采用水温16℃中等强制对流及以上时与TEC制冷控温18~20℃时对Tm:YLF晶体冷却效果近似,可近似等效于TEC制冷。根据模拟计算的结果,设计了可用光纤耦合半导体激光器泵浦的U型腔结构Tm:YLF激光器。在采用16℃冷却水直接冷却晶体夹具时,单晶双端泵浦和双晶四端泵浦的Tm:YLF输出功率分别达到了25。9W和46W的激光输出,对应的斜效率分别为40。7%和37。1%。在实验过程中,晶体夹具未出现温度过高。实验结果说明设计的直接传导冷却系统可有效地冷却泵浦功率在140W时的双晶四端泵浦结构Tm:YLF晶体。     

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。     

2μm波段Tm,Ho:YAlO_3激光器研究进展及展望

2μm波段激光在医疗、环境监测、激光雷达、遥感探测、测距领域具有十分广阔的应用,近年来成为中红外光源研究的热点。Tm,Ho:YAlO3晶体具有较好的机械和热性能,能实现多种2μm波段激光连续及脉冲输出。对国内外2μm波段Tm,Ho:YAlO3激光器的研究进展进行了归纳与总结,包括Tm/Ho单掺YAlO3激光连续及脉冲振荡技术手段,Tm,Ho:YAlO3激光连续及脉冲振荡技术手段,高功率Tm,Ho:YAlO3激光器研究的最新进展等。技术手段涉及主动调Q、被动调Q、Tm激光抽运Ho激光等,并对Tm,Ho:YAlO3激光器的进一步发展及应用给予了展望。     

2μmTm,Ho∶YLF激光抽运ZnGeP_2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12μm),较大的非线性系数(d36=75pm/V),最高损伤阈值能量密 度为10J/cm2,较高的热导率(0.18W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体。理 论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～ 55.2°之间。实验上,以15W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05μm高重复频率声光调QTm,Ho∶YLF激光 器作为抽运源,其最大平均功率4W,脉冲宽度小于40ns,脉冲重复频率100Hz～10kHz可调。为降低准三能级 系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho∶YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77K温度条件下。 非线性频率转换晶体ZnGeP2长15mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20mm。在3.6W的抽 运功率下,脉冲重复频率10kHz,实现了4.1μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20ns,平均输出功率为 0.7W,光 光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65W。     

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。     

室温工作的全固态Tm：YAP激光器

研究了室温工作的Tm：YAP 2μm激光器,采用795 nm激光二极管泵浦Tm：YAP激光晶体,晶体采用热电制冷及风冷的致冷方式,实现1.99μm激光输出,最大输出功率为13.5 W,光转换效率28.2%,斜效率高达36%.并对影响激光输出的腔型、晶体工作温度等进行实验分析.     

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。     

激光二极管泵浦微片Tm，Ho：YLF激光器的实验研究

本文对激光二极管泵浦(Tm，Ho)：YLF平-平腔微片激光器进行了实验研究．(Tm，Ho)：YLF晶体中Tm^3 为感光离子，Ho^3 为激活离子。Tm^3 在近红外区是很好的感光物质。与Tm相比，Ho激光器的激光上能级寿命与Tm相同，但是它有比Tm更大的受激发射截面。这是Ho比Tm更适合做激活离子的原因．     

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。     

不同切割方向Ho...YAP晶体激光输出特性的实验研究

不同切割方向的Ho…YAP晶体的激光输出特性存在差别。针对掺杂浓度为0.5%(原子数分数)的Ho…YAP晶体开展a、b、c三种切割方向的激光输出特性实验研究。采用最大输出功率为44.3W的1915nm掺铥光纤激光器端面泵浦Ho…YAP晶体,在三种切割方向上均获得了大于20 W的连续激光输出,其中b向切割晶体输出激光的中心波长近2118nm,最大功率为23.6W,斜率效率为61.98%,a向切割晶体与b向切割晶体的输出结果相近,c向切割晶体在达到最大输出功率时的中心波长为2129nm;当采用腔内声光调Q获得脉冲输出时,a、c向切割晶体出现了中心波长偏移和多波长起振现象,而b向切割晶体则获得了中心波长近2118nm的稳定脉冲输出,且其在重复频率为20kHz时的最大平均输出功率为22.3W,脉宽为20ns,斜率效率为55.22%,光束质量因子分别为M~2_x=1.81和M~2_y=1.50。选用b向切割的Ho…YAP晶体更有利于实现稳定且高效的2118nm连续激光及纳秒级脉冲激光输出。     

2 μm波段Tm:YAP晶体半导体可饱和吸收镜连续波锁模激光器

使用半导体可饱和吸收镜,实现了光纤耦合半导体激光抽运Tm:YAP晶体的全固态连续波锁模激光运转。根据ABCD矩阵理论设计激光器参数,通过控制谐振腔的像散和模式分布,获得了稳定的皮秒锁模激光输出。当最大抽运功率为7.96 W时,获得锁模激光的最大平均输出功率为0.73 W,相应的斜效率为15.6%。此时锁模脉冲宽度约为1.7 ps,对应的重复频率为88.7 MHz,中心谱线为1 982.4 nm。结果表明:Tm:YAP晶体是一种具有较好的热学、机械性能的2 m波段超快激光晶体。