激光介质热沉积百分比精确解析模式及其应用

为研究固体激光介质热效应,文中将能量传输上转换效应和激发态吸收效应引入速率方程,以此推导激光产生过程中各类物理效应所产生热量的解析表达式。设计了激光二极管端面泵浦的Nd:GdVO41 342nm激光器,通过测量流经热电制冷片电流的方法对该激光器的热沉积百分比进行了实际测量。结果表明:热沉积百分比同被吸收泵浦功率呈增函数关系,且实验测量结果和理论计算结果相符合。     

周期结构光学介质实现和频波长变换分析

建立了周期结构的非线性介质在准相位匹配条件下进行和频波长变换的数学模型.以AlGaAs为例,利用该模型数值模拟了波导传输损耗、波导长度和变换效率的关系以及泵浦功率和和频功率间的关系. 结果显示,泵浦光功率、传输损耗和器件长度是影响变换信号的主要因素.     

固体激光器中泵浦光束尺寸优化

热效应是限制固体激光器输出功率提高的关键因素,为进一步减小热效应,研究了热致衍射损耗和泵浦光束半径之间的关系,引入了激光介质实际温度因子.实验中选用Nd∶GdVO4为激光介质,并通过简易平凹谐振腔实现1 342nm波段的红外激光.研究结果表明:在激光介质实际温度的影响下,热致衍射损耗为泵浦光束半径的显著减函数.可以通过优化泵浦光束半径减小热致衍射损耗并提高激光器输出功率.优化的泵浦光束半径为300μm,对应的输出功率为10.4 W,较前期激光器输出功率提高10%.     

高效高功率LD抽运被动调Qc切Nd:GdVO_4自拉曼激光器

采用长度为15mm的c切Nd:GdVO_4作为自拉曼晶体,Cr:YAG作为饱和吸收体,曲率半径为300mm的后腔镜进行了激光二极管(LD)抽运的被动调Q自拉曼激光器实验研究,分析了抽运功率和腔镜曲率对输出功率,脉冲能量以及脉冲宽度的影响。在6.28W的输入泵浦功率下获得了716m W的1176nm激光输出,从LD到拉曼光的转换效率达到11.4%,这是目前公开报道的LD泵浦被动调Q Nd:GdVO_4/Cr:YAG自拉曼激光器最高的输出功率和转换效率。     

蓝光LD抽运Pr~(3+):YLF直接获得橙红光的实验研究

对蓝光二极管(LD)泵浦Pr:YLF晶体输出橙红光进行了实验研究,分析了不同偏振方向的晶体和不同透过率的输出镜对橙红光输出功率的影响。在a切Pr~(3+):YLF晶体吸收功率为4.5W时最高输出639.7nm激光功率为491m W。c切Pr~(3+):YLF晶体在吸收功率为3.3W时最高输出607.3nm激光功率为177m W。     

光纤激光泵浦外腔MgO:PPLN高效率3.4μm光参量振荡器研究

选用1 065 nm掺镱光纤激光泵浦外腔MgO:PPLN光参量振荡（OPO）,实现高功率3.4μm中红外激光输出。以高稳定性的分布式反馈激光器（DFB）作为光纤激光脉冲的种子源以降低泵浦光光谱展宽。实验中,采用双路光纤激光泵浦MgO:PPLN-OPO,实验研究发现重频、脉宽的最佳匹配对系统的参量光功率提升有着显著的正向影响。在泵浦功率为25.03 W、重复频率100 kHz、脉宽200 ns条件下,获得最大输出功率为3.536 W的3.44μm的激光输出。对应脉冲宽度为128 ns,光光转换效率为14.12%。     

端面泵浦光的焦斑位置对DPL性能的影响

为了研究端面泵浦固体激光器时,泵浦光焦斑位置对激光器输出性能的影响,建立了交叠积分的计算模型,计算了确定的谐振腔结构和泵浦光束分布时的交叠,数值模拟出了不同泵浦光焦斑位置时,激光器的输出性能.得到了该结构下泵浦光的焦斑位置,以及焦斑位置对激光器输出性能的影响.结果表明最佳阈值泵浦功率和斜效率对焦斑位置比较敏感,且焦斑位置位于增益介质中距离泵浦面1.3 mm时,激光输出功率最大,泵浦效果最佳.     

V型折叠双通Nd:YAG介质LD脉冲侧面泵浦激光器

为了使振荡光束在谐振腔往返周期内四次通过Nd:YAG晶体,搭建了V型折叠双通LD脉冲侧面泵浦激光器实验平台。首次与往返周期内两次通过Nd:YAG介质的普通直腔激光器的激光输出特性进行对比分析。实验结果表明,在注入能量55mJ,输出镜透过率为48%时,V型折叠腔和直腔输出能量分别为13.2mJ和7.8mJ,整体转化效率提高10%,即V型折叠腔激光器具有降低激光阈值,提高激光输出能量的优点。理论分析验证了实验结果。对中小功率泵浦激光器输出性能的改善和提高具有借鉴意义。     

热透镜球差效应对基模光束质量影响的研究

研究了激光晶体热透镜的球差效应对谐振腔的输出光束质量、腔内损耗和输出功率等特性的影响。通过对二极管端面抽运条件下激光晶体的热效应进行分析,计算了热透镜球差系数的大小,得到了激光晶体热透镜球差系数与抽运光功率和振荡激光半径间的函数关系。实验验证了球差效应对激光谐振腔中基模光束质量的影响,与理论分析符合得很好。     

全固态连续单频671nm Nd∶GdVO_4-LBO红光激光器的设计及实现

为实现Nd∶GdVO4激光器单纵模运转,以环形腔选模的方法为基础,设计了"8"字形环形谐振腔来实现激光器单频运转,同时以Nd∶GdVO4为激光介质,LBO为倍频晶体,通过内腔倍频技术得到671nm的单频红色激光.通过调节谐振腔长度改变激光介质中振荡激光模大小,从而优化激光介质中振荡激光模和泵浦激光模之间的交叠比率以提高输出功率,实验测得最大输出功率为0.9W.     

LD泵浦Nd~(3+)∶YAG晶体被动调Q激光器的实验研究

研究影响Cr4+∶YAG被动调Q激光输出特性的因素;构造了端面泵浦的实验结构,对Cr4+∶YAG被动调Q的Nd3+∶YAG激光器进行了实验,得到了泵浦电流、腔长和输出镜透过率对脉冲激光输出功率和脉冲重复率的影响.结果表明,输出功率和脉冲重复率均随泵浦电流的增大而增大,随腔长的增大而减小;对确定的谐振腔结构,存在一最佳输出镜透过率,使得激光器输出功率最大,且输出脉冲重复率的变化范围最小.     

激光二极管泵浦Cr：LiSAF内腔倍频激光器研究

研究了Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体腔内倍频激光二极管泵浦的Cr:LiSAF激光器。在吸收泵浦功率为547mW时,可获得6mW、430nm的蓝色激光输出。     

双程前向结构掺铒光纤光源的稳定性研究

为了获得高稳定宽谱光源,实验研究了双程前向结构掺铒光纤光源稳定性.分析了铒纤长度和泵浦功率对光源的平均波长、输出功率和谱宽的影响,通过优化铒纤长度和泵浦功率来减小铒纤本身和泵浦功率对光源稳定性的影响.实验结果表明:在铒纤优化长度10.10m和泵浦优化功率160mW时,掺铒光纤光源的稳定性达到最优,其平均波长和输出功率变化分别为0.005nm和0.035mW.     

光学混频效应的理论探讨

以BBO晶体为冽,对光学混颊效应的稳态理论和瞬态理论进行了研究,讨论了泵浦光参数(光强、光波长、脉宽、发散角、线宽等)对光学混频效应的转换效率、脉宽及最佳晶体长度的影响。结果表明,为得到高的转换效率,应努力改善泵浦光束质量,使晶体长度处于最佳值,并注意适当选择泵浦光强、波长和脉宽。     

基于新型分光技术的简并四波混频实验研究

为解决简并四波混频光谱技术中光路的稳定性问题,在前向布局中采用了新型分光技术,研究了共振介质(加碘的酒精溶剂)中的简并四波混频(DFWM)效应.实验发现,由于采用补偿分光技术,抑制了激光漂移带来的影响,得到了稳定的DFWM信号输出.此外,还考察了吸收介质碘的酒精溶液中前向DFWM信号能量与泵浦激光能量的关系.     

侧面级联耦合器对连续光纤激光器的影响

为了研究侧面级联耦合器对光纤激光器的影响,对自主研制的(1+1)×1侧面泵浦耦合器,以及某商品化的(2+1)×1耦合器进行了研究.实验中分别测试了2种耦合器的耦合效率,泵浦光传输损耗,以及信号光泄露等参数,然后用2种结构的耦合器分别搭建了光纤激光器.在耦合器为(1+1)×1结构的激光器中,注入975 nm泵浦功率444 W时,1 080 nm激光功率输出344 W,光-光转换效率77%;在耦合器为(2+1)×1结构的光纤激光器中,当975 nm泵浦功率注入444 W时,1 080 nm激光功率输出260 W,激光器的光-光转换效率59%.对比2种结构的激光器可以看出:对于目前商用的(2+1)×1耦合器来说,由于传输损耗比较大,很难实现级联结构,而实验室自主研制的侧面耦合器能够实现5个级联.     

可见光波段超连续谱产生机制的实验及理论研究

针对光子晶体光纤(PCF)在可见光波段的光谱展宽机制和特点,实验研究了入射激光的功率和中心波长等对超连续谱(SS)产生的影响,理论分析了光谱展宽的机制以及平坦度增大的原因。结果发现:在入射激光功率较低的情况下,利用包含色散、自相位调制、自变陡及脉冲内拉曼散射效应的非线性薛定谔方程可以准确地分析光谱的展宽情况,理论分析和实验结果一致;但是,当功率较高时,交叉相位调制及四波混频效应成为光谱在短波方向展宽不可忽略的重要因素。     

高效率侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷激光器

研究了808nm侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷棒的激光输出特性和热透镜效应,并与相同尺寸、相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体进行了对比。当泵浦功率为60W时,陶瓷获得了21.6W的1064nm连续激光输出,光-光转换效率为36%,斜效率达到46.9%,在相同的泵浦条件下,Nd:YAG晶体的输出功率为23.9W,光-光转换效率为39.8%,斜效率为50.3%。实验结果表明,Nd:YAG陶瓷的性能已经接近于Nd:YAG晶体。     

保偏光子晶体光纤激光器实验研究

以中心波长976 nm、输出功率70 W的半导体激光器作为泵浦源,掺镱双包层保偏光子晶体光纤为增益介质,采用法布里-珀罗光学谐振腔结构,利用后向泵浦,实现了波长约1 040 nm、最大功率5.3 W的激光输出,并就保偏光子晶体光纤在不同缠绕轴向及缠绕半径时输出激光的偏振特性进行了实验研究.     

单LD双端同向π偏振泵浦Tm:YLF激光器

2μm激光作为高相干辐射光源,在激光医疗、激光雷达、光电对抗、材料加工等领域有非常重要的应用价值。通过建立考虑能量传递上转换效应的Tm:YLF激光器速率方程,从而分析了能量传递上转换（Energy Transfer Upconversion,ETU）效应对Tm:YLF激光器输出特性的影响;仿真分析双端偏振泵浦Tm:YLF晶体泵浦光分布情况。基于上述仿真分析结果,为获得更高的激光输出功率,采用单LD双端同向π偏振泵浦Tm:YLF激光器方法,提高增益介质的增益效果;当注入功率为47.43 W时,实现了稳定的最大激光输出功率为15.23 W,中心波长为1 907.46 nm,输出线宽为1.62 nm,对应光-光转换效率为32.11%,斜率效率为37.24%。