LDA端泵浦固体激光器的耦合系统-空心导管的设计

对高效的用于面阵激光二极管阵列(LDA)的光学耦合系统一空心导管进行了系统地研究。用光线追迹方法描述了空心导管的传输特性,并与透镜导管做了比较。结果表明,面阵LDA出射的空间非连续分布的激光束通过空心导管后在近场可以获得近高斯型光场分布,空心导管不仅兼具透镜导管的特性,而且克服了透镜导管的缺陷,其传输效率为93％。     

透镜导管的优化设计

针对透镜导管出射光线发散角较大的问题,对其结构进行了优化设计。用光线追迹的方法给出了透镜导管的传输规律,通过计算机模拟得到其最佳参数。结果表明,优化后的透镜导管较好地均衡了面阵激光二极管阵列(LDA)出射的快慢轴2个方向上不匹配的拉格朗日不变量,改善了其空间分布不连续的状况,近场输出为近高斯型的场分布,从透镜导管端面出射的激光束发散角为37°,传输效率高达90%。实验结果和理论分析吻合。     

空心透镜导管的模拟与设计

采用大口径、高功率激光二极管(LD)阵列的大型全固化二极管抽运激光系统(DPSSLs)能够产生高功率、大能量、高重复频率的优良激光。为了实现对介质的高效抽运，将空心透镜导管应用于大口径高功率激光二极管阵列耦合系统。基于三维光线追迹的数值计算方法，编制了LD纵向抽运耦合系统模拟软件，对空心透镜导管进行模拟与设计，使系统耦合效率超过90％的同时，增益介质表面抽运场具有良好的均匀性，实现了对介质的高效均匀抽运；同时通过改变空心透镜导管的参数进行模拟比较，得出了空心透镜导管设计的经验公式，为大型DPSSLs耦合系统的设计提供了有益的参考。     

高效大功率激光二极管阵列端面抽运耦合系统

利用光线追迹法为12 kW激光二极管(LD)阵列抽运的Yb∶YAG激光器设计了一套空心导管型耦合系统并开展了耦合实验, 以研究大功率LD阵列端面抽运结构的高效耦合技术及模拟设计方法.基于LD结构和发光特性,以高斯型微激射元为基本单位建立单条LD和LD阵列光源模型,设计了由透镜和镀银板构成的抽运光汇聚传输系统.实验结果表明,该耦合系统实现了对抽运光的高效耦合,且强度分布与模拟结果一致.该耦合系统传输损耗低,反射板的反射率为94%时耦合效率达92.3%;输出光束具有良好的传输性能,有效抽运区域接近理论值,且增益介质表面分布均匀,满足实验要求.     

微柱阵列和两种透镜导管耦合系统的三维光线追迹与设计

微柱阵列和透镜导管组成的耦合系统在激光二极管阵列(LDA)抽运的全固态高能量激光器中起着重要的作用,其光束耦合性能直接影响激光器的最终输出能量和光束质量。为了设计微柱阵列和透镜导管耦合系统的最佳结构参数,需要研究抽运光在耦合系统内部以及在激光晶体端面的分布。利用几何光学理论,对LDA的发射光线经微柱阵列和透镜导管的传输进行三维空间追迹,并计算其能量传输效率和光束整形效果。比较了六面体导管和渐细圆台形导管的耦合性能。仿真分析结果表明,六面体导管需要长度较大,能量传输效率略高,而圆台形导管可以较短,耦合整形后的光斑更接近圆形。     

大口径激光二极管阵列端面抽运耦合系统设计模拟

根据光线追迹原理,研究用于端面抽运的大面阵激光二极管(LD)抽运源的耦合系统设计。结合当前大口径激光二极管阵列常用的空心导管型耦合系统,分别从耦合效率、抽运强度分布、抽运光传输等方面,讨论大口径激光二极管阵列耦合系统的一般设计准则,提出了将激光二极管阵列单元平面排布改为球面排布的办法。针对100 kW激光二极管阵列,将子阵列作球面排布后,仅用一空心导管来汇聚抽运光,这种设计获得了传输性能优良的大区域均匀分布的抽运场,抽运场起伏小于5%,抽运强度大于20 kW/cm2,耦合效率98%,有效抽运区域内效率达90%。     

面阵半导体激光器的耦合理论设计

用光线追迹方法计算了面阵半导体激光器的光束在透镜导管内传播及分布情况。理论给出了设计透镜导管时主要考虑的参数及其选取原则,在输出平面上得到了近高斯分布的激光输出,理论表明,利用透镜导管对面阵半导体激光器进行耦合能够获得高功率密度的光束输出,这种方法将是今后高功率全固态激光器耦合系统的主要耦合方法。     

半导体激光器阵列耦合系统透镜导管的效率研究

为了将透镜导管应用于激光二极管阵列耦合系统,利用镜像法得到了耦合效率与透镜导管参量之间的关系,即透镜导管长度、曲率半径、输出面边长和快轴发散角均影响透镜导管耦合效率;分析了不同尺寸的半导体激光器面阵耦合到不同尺寸的激光棒中的耦合效率.结果表明,半导体激光器阵列及激光棒的尺寸对耦合效率有一定影响.所得结论为透镜导管的设计...     

LDA泵浦Nd:YVO4/GaAs饱和吸收调Q激光器

用脉冲激光二极管阵列（LDA）作为泵浦源,微柱透镜阵列和透镜导管作为耦合系统,以As^＋注入GaAs可饱和吸收片作为被动调Q元件,实现了Nd：YVO4激光器每泵浦脉冲单涧Q脉冲输出。获得调Q脉冲宽度为7ns,脉冲峰值功率为3．4kW,激光器调Q效率为26．8％。对泵浦脉冲峰值、脉冲宽度和重复频率对调Q脉冲特性的影响进行了实验研究,并对实验结果进行了讨论。     

激光二极管的自聚焦透镜耦合理论与设计

分析了自聚焦透镜对激光二极管(LD)远离透镜主轴的大发散角光束的耦合公式,利用光线追迹法得到了用自聚焦透镜耦合时自聚焦透镜各个参数对耦合结果的影响,从而得到了获得较小聚焦光斑时的自聚焦透镜的最佳参数及在测量面上的相对输出光强分布。为利用自聚焦透镜耦合大发散角的激光二极管光束提供了参考依据。     

大功率半导体激光侧面泵浦Nd：YAG板条激光器

用准连续６０Ｗ半导体激光侧面泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ板条激光器，获得单脉冲能量３．５ｍＪ的激光输出，脉冲重复频率１～１００Ｈｚ，能量输出起伏小于±１％，光－光效率为１５％，斜效率为２９％。实现了声光调Ｑ、电光调Ｑ、ＢＤＮ染料和ＬｉＦ色心晶体被动调Ｑ的激光输出，最大峰值功率超过１００ｋＷ。     

二极管泵浦固体激光器研究的一些新进展

对用于材料加工和惯性约束聚变的二极管泵浦固体激光器近年来研究工作的一些进展作了评述和分析。     

激光器阵列波谱合成模拟中的误差分析

利用激光器阵列波谱合成模拟软件,对808nm半导体激光器阵列的光谱进行了模拟,同时采用光谱仪对半导体激光器阵列的光谱进行了实测,通过对比模拟结果和实测结果,发现存在一定误差。结合激光器的工作原理和半导体激光器阵列制作工艺,对产生误差的原因进行了详细分析,找到了产生误差的原因,并对波谱合成软件的使用条件进行了修正,修正后的软件模拟结果很好地符合了测试结果,使模拟软件具备了工程实用条件,为提高泵浦激光器阵列的光谱参数的一致性及成品率奠定了基础。     

33 W半导体激光器列阵光纤耦合模块

利用光纤柱透镜和光束转换装置压缩半导体激光器列阵（LDA）的发散角，然后通过聚焦透镜将激光束耦合入芯径为400μm的微球透镜光纤。LDA与光纤耦合输出后，实现33W的高出纤功率，最高耦合效率大于80％，光纤的数值孔径（NA）为0．22。     

千瓦级高光束质量半导体激光线阵合束光源

低光束质量严重限制了大功率半导体激光器的应用,为了满足日益增长的工业和国防领域应用需求,发展兼具高功率和高光束质量激光输出的半导体激光光源具有重要意义。采用线阵合束方式集成20个传导热沉封装半导体激光单元,结合斜45°柱透镜阵列整形方法和准直技术,直接均衡激光束快慢轴方向的光斑和发散角,通过波长合束和偏振合束,研制出一种可实用化、连续输出功率1030W、快慢轴方向光参量积分别为18.3mm.mrad和17.7mm.mrad、最大电-光转换效率44%的808nm和870nm双波长半导体激光合束光源,实现了高效率、高功率和高光束质量激光输出,可作为直接光源应用于工业和国防领域。