组合增益介质双波长激光器的功率均衡机制研究北大核心CSCD

研究了激光二极管端面抽运的组合增益介质双波长激光器的功率调谐特性。研究表明,组合增益介质的内部抽运光束腰位置和温度是影响双波长信号相对功率比的重要因素;当固定抽运光束腰位置,增益介质发射截面随温度的变化率不同,导致双波长信号相对功率随温度而改变。进行了相关的验证实验,对于特定参数的组合增益介质双波长激光器,固定抽运功率为3 W,固定抽运光束腰位置在增益介质内1.5 mm,当热沉温度从5℃升温至32.3℃,输出双波长信号达到功率均衡,总输出功率为435 mW,实验结果与理论仿真符合较好。     

掺钕双频微片激光器功率均衡实验研究

为了探究掺钕晶体对激光器功率均衡机制的影响 ,实验对不同参数的掺钕晶体双频微片激光器进行了功率均衡实 验研究。在实验中,通过改变抽运功率和调节热沉温度等手段,研究了双频微片激光器功率 在均衡状态时,热沉温度、 抽运功率和双频激光功率积等参数之间的关系。研究结果表明:对于功率均衡的掺钕双频微 片激光器,当抽运功率增加 时,热沉温度随之降低且与之呈负相关,需要降低热沉温度以实现双频激光的功率重新均衡 ;重新均衡后的双频激光波 长与频差不随抽运功率的变化而变化;功率均衡的双频激光功率积随抽运功率的增大而增大 ,且呈正相关。此结果说明 对于不同参数的掺钕晶体双频微片激光器,均可通过改变抽运功率和热沉温度可以实现功率 可调的功率均衡的双频激光 信号输出。这种输出功率可调谐的双频微片激光器在光生毫米波等领域有较大用途。     

产生太赫兹辐射源的Nd∶YAG双波长准连续激光器

产生太赫兹波辐射的方法可分为电子学和光子学两大类。在光子学领域,非线性光学差频方法是获取高功率、低成本、便携式、室温运转太赫兹波的主要方法之一。实验研究了激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YAG1319nm/1338nm双波长准连续线偏振运转激光器,理论计算了输出双波长在非线性晶体DAST(4-N,N-di methylamino-4′-N′-methyl-stilbazolium tosylate)中差频产生太赫兹辐射的平均功率。在重复频率50kHz时,双波长激光平均输出功率达到2.22W,斜率效率12.72%,线偏振度0.983,脉冲宽度71.91ns。M2因子仅为1.165,不稳定性小于0.487%。根据非线性差频理论,计算出可在1mm厚DAST晶体中获得4.71mW的3.23THz高相干性太赫兹波辐射。这两条非常接近的谱线为进一步通过非线性光学差频方法获得高相干性太赫兹波提供了理论基础。     

LD抽运Nd∶YVO_4/LBO腔内和频橙黄光连续激光器

报道了一种激光二极管抽运Nd∶YVO4晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态橙黄色激光器的设计和实验结果。橙黄色激光由Nd∶YVO4晶体的1064nm和1342nm谱线腔内和频产生,输出波长为593.5nm。实验采用了双镜谐振腔结构,在1.6W的808nm注入抽运功率下,获得了最高功率为84mW连续波TEM00的橙黄色低噪声激光输出,光-光转换效率为5.3%,光束质量因子M2<1.2。实验和分析表明,采用激光二极管抽运Nd∶YVO4晶体、LBOⅠ类临界相位匹配腔内和频是获得橙黄色激光的实用方法,并可以应用到Nd∶YVO4晶体的其它谱线或具有多条谱线的其它激光增益介质,获得更多不同颜色的单谱线激光输出。     

LD抽运Nd∶KGW薄片激光器的研究

为了解决Nd∶KGW的热效应问题,提出了端面冷却方法,并研究了LD面抽运Nd∶KGW薄片激光器的性能。针对LD端面抽运Nd∶KGW激光器,计算了激光介质表面的温度分布。计算结果表明,Nd∶KGW晶体的热效应相当严重。该激光器外推抽运阈值为300mW。虽然谐振腔损耗高达4.06%,激光器的最大斜效率仍达到30.49%。输入功率为3.2W时晶体被打裂,比类似文献中报道的数值高出大约1W。     

LD抽运Nd:YAG/Nd:YVO4腔内和频500.9nm激光器

报道了一种采用复合腔进行腔内和频的500.9nm激光器。激光器由两个子谐振腔组成。在两个子谐振腔中,分别利用两个激光二极管抽运Nd:YAG晶体和Nd:YVO4晶体,并分别选择946nm波长与1064nm波长振荡进行和频。采用双端复合Nd:YAG晶体以减小高功率下激光晶体的热透镜效应,并结合热效应对高功率抽运下谐振腔进行优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式匹配。在两个子腔的交叠部分,利用KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频,得到和频激光输出。当Nd:YAG与Nd:YVO4晶体上抽运功率分别为10.6 W和17.8 W时,获得了730mW的500.9nm青绿光激光输出,光-光转换效率为2.6%。实验结果和分析表明,利用复合腔和频是获得500.9nm激光输出的有效方法。     

Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4晶体发射截面谱及微片激光器光谱的实验研究

实验研究了Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4晶体发射截面谱的温度特性,并根据发射截面谱与激光波长的对应关系,进一步研究了温度对Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4双频微片激光器输出光谱的影响。实验结果表明,在所研究的温度范围内,随着温度的升高,Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4晶体发射截面谱的中心波长发生红移、峰值下降,且均与温度呈准线性关系;对应的双频微片激光器波长也随温度升高呈现线性红移,但双频频差保持不变;在晶体发射截面谱和激光波长的共同红移作用下,双频激光分量的功率均衡度发生变化。     

增益开关型双波长同步脉冲Nd∶GdVO4激光器

设计了一种基于Nd∶GdVO₄晶体的增益开关型正交偏振双波长同步脉冲激光器。建立了对应的速率方程数学模型，分析了增益开关型Nd∶GdVO₄双波长同步脉冲激光器中的几何损耗对双波长脉冲时域特性的影响。搭建了基于布儒斯特偏振片的Y型腔结构的双波长脉冲激光器进行实验验证，通过调制抽运源电流实现了增益开关。实验结果表明，通过调节输出镜的倾斜角度，可实现双波长脉冲的同步输出。最后，当泵浦功率为6 W时，实验输出了脉冲重复频率为30.7～100.0 kHz可调、最高平均输出功率分别为215 mW和176 mW的正交偏振双波长[1063 nm(π偏振)和1065 nm(σ偏振)]同步脉冲。实验与理论结果吻合较好。     

双频Nd:YVO4微片激光器功率均衡研究

根据微片激光器工作温度、增益介质发射谱和谐 振波长三者的关系,研究了双频Nd:YVO₄微腔激光 器的功率均衡机制。在实验中,通过温控调节双频激光波长和发射谱的相对漂移,实现了双 频激光的相对 功率可调。实验结果表明,当激光器温度在2.5～22.5℃范围增加时 ,双频激光的右峰/左峰相对功率比从 6.471变化到0.028;当温控在9. 1℃时,双频 激光的相对功率比约为1.00∶1.00,实现了功率均衡;当温控在 7.5℃时,双频激光的相对功率比为1.89∶1.00,此时双频激光的功率乘积最大,可实现最高拍频效率。     

双端抽运双Nd∶YVO4连续绿光激光器

为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率,设计并使用了双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器.通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵,分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响,设计了双端抽运双激光晶体折叠腔.在双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器系统中,LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式,当抽运光功率为26.56 W时,获得了5.5 W的稳定连续绿光输出,其光-光转换效率为20.7%.结果同时表明,在谐振腔内插入双激光增益介质,不仅可以提高激光器的光-光转换效率,而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性.     

LD端面抽运Nd:YLF/Nd:YAG多波长脉冲激光器

报道了一台激光二极管(LD)双端面抽运Nd:YLF和Nd:YAG双晶体串接多波长输出脉冲激光器。在抽运能量40.5mJ,电光调Q重复频率500Hz的工作条件下,获得单脉冲能量约为6mJ的1064nm/1053nm双波长激光脉冲输出,光-光转换效率约为14.8%。相同抽运条件下在腔内插入I类相位匹配LBO晶体作为非线性频率转换器,获得了脉冲总能量为3.6mJ的526.5、529.0、532.0nm三波长同时输出,由抽运光到输出绿光脉冲的转换效率约为8.9%,测得光束质量因子分别为M2x=1.61,My2=1.25。     

Nd:LiNbO3laser

Laser action at 1.0845 μm is demonstrated in a neodymium-doped LiNbO3crystal pumped by 0.7525-μm krypton laser, which happens to coincide with a Nd absorption line. Although LiNbO3is a good laser host, with good electrooptic and acoustooptic properties, laser damage limits its applicability at present unless one is willing to maintain the crystal at 165°C.     

End-pumped Nd:LaF3 and Nd:LaMgAl11O19 lasers

Nd:LaF₃ and Nd:LaMgAl₁₁O₁₉ (LMA) are promising candidates for pulsed diode-laser-pumped lasers because they have relatively long upper state lifetimes and large absorption bandwidths compared to other Nd³⁺ doped materials. Crystal growth of LMA and the spectroscopic properties of both materials are described. Continuous-wave (CW) end-pumped lasers have been demonstrated in these materials using a Ti:Al₂O₃ laser to simulate the diode-laser pump source. Slope efficiencies of 47% for Nd:LaF₃ and 32% for Nd:LMA were obtained. The results for Nd:LaF₃ are typical for end-pumped, CW, Nd³⁺ lasers; the lower slope efficiency for Nd:LMA is attributed to excited-state absorption     

Internally folded Nd:YAG and Nd:YVO4 lasers pumped bylaser diodes

An efficient, scalable, diode-pumped Nd laser design is reported. The gain element can be longitudinally pumped along five separate axes and is relatively simple to fabricate. Both Nd:YAG and Nd:YVO₄ gain media were evaluated. Using five single-stripe laser diodes to pump the Nd:YAG, 3.94 W of absorbed power produced 2.1 W CW at 1.06 μm. The slope efficiency was 54 percent and the output was TEM₀₀. The threshold power was 40 mW. No evidence of thermal saturation was observed up to the maximum pump power. Repetitively Q-switched operation is also reported. The maximum output power for Nd:YVO₄ obtained with 2.9 W of pump power was 1.3 W. The slope efficiency was 47 percent     

三明治腔结构的Nd:YVO_4激光器

报道了一种三明治腔结构（Ｓａｎｄｗｉｃｈ－ｔｙｐｅｒｅｓｏｎａｔｏｒ）的ＮｄＹＶＯ４全固态激光器。用发射波长８０６ｎｍ的光纤耦合二极管激光器（ＬＤ）泵浦ＮｄＹＶＯ４晶体，泵浦光功率为７Ｗ时获得１．０６４μｍ连续波（ＣＷ）ＴＥＭ００模最大输出功率为３．７Ｗ，光学斜效率为６２％；将ＫＴＰ放入腔内倍频，当泵光为５．６Ｗ时，获得ＣＷ绿光输出６２０ｍＷ。光－光转换效率达１１％。     

Power scaling of diode-pumped Nd:YVO/sub 4/ lasers

The evaluation of pump capability and scaling the output power of Nd:YVO/sub 4/ (vanadate) lasers are presented in this paper. Taking into account thermal fracture limitation and fundamental mode operation, systematic investigations of vanadate crystals have been conducted in an effort to scale the output power of diode-pumped lasers to higher levels. Based on the limitation of pump power, the input versus output power and beam propagation factor of vanadate lasers are optimized with knowledge of the thermal lensing effect and maximum pump power. The theoretical analyzes provide a good prediction for the output power of diode-pumped Nd:YVO/sub 4/ lasers, which is in agreement with the experiment. A practical example of a single-end-pumped vanadate laser is demonstrated with continuous-wave output powers of 9.8 W in the TEM/sub oo/ mode and 12.4 W in multimode.     

激光二极管抽运的Nd:NYW/LBO绿光激光器

报道了用激光二极管(LD)抽运的掺钕钨酸钇钠[Nd3 :NaY(WO4)2](简称Nd:NYW)绿光激光器。腔内采用Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)作为倍频晶体,阈值抽运功率为410mW,在抽运功率为1.5W时获得了87mW的530nm连续激光输出,基频光-光转换效率大于25%,斜率效率为7.98%。     

670.7 nm电光调Q Nd:YAP/LBO激光器

介绍了一台高峰值功率的脉冲红光固体激光器.通过激光晶体和非线性光学晶体的对比与选择,采用掺杂浓度为1 at%的b-轴切割的Nd:YAP晶体作为激光增益介质,并通过电光调Q,输出1341.4 nm波长的激光脉冲,再选用Ⅰ类临界相位匹配三硼酸锂(LBO)作为倍频晶体,其匹配角度为θ=86.13°,φ=0°,进行腔外倍频的实验研究.当1341.4 nm电光调Q的基频激光输出能量为126 mJ时,获得51.1 mJ、脉宽为40 ns的670.7 am脉冲倍频红光输出,二次谐波的能量转换效率为40.5%.由于采用电光调Q运行模式,脉宽可窄到40 ns,670.7 nm红光的峰值功率高达1.277 MW,大大拓宽了在激光美容、医学治疗等领域的应用.     

LD抽运被动调Q Nd:YAG/LBO绿光激光器

报道了一种LD抽运Nd:YAG,LBO腔内倍频,Cr:YAG被动调Q结构的绿光激光器.在注入抽运功率为600 mW时,得到平均功率27 mW,脉冲宽度15.2 ns,重复频率16.4 kHz,峰值功率108.1 W的被动调Q脉冲绿光输出.     

LD抽运Nd:YVO4、Nd:GdVO4和Nd:YAG激光特性比较

报道了在相同实验条件下，分别用Nd：YVO4、Nd：GdVO4和Nd：YAG三种晶体作激光介质，实现了连续波和Cr^4 ：YAG被动调Q1．06μm激光输出，分析对比了三种增益介质的泵浦阈值、转换效率及脉冲宽度、重复频率和峰值功率等一系列激光特性，为在不同运转方式下选取合适的增益介质，提供了一定的实验依据。