微型高重复频率激光二极管抽运固体激光器的窄脉宽抽运技术

微型化激光二极管(LD)抽运高重复频率固体激光器在工程应用方面总是存在器件散热与体积之间的矛盾。窄脉宽激光二极管抽运技术的使用,不仅提高了产品的光电技术指标,而且将关键元器件的散热功率降到原先的30%,有效地解决了微型元器件散热与体积之间的矛盾,使激光器的整体性能有了显著提高。在工作重复频率2.5 kHz,抽运脉宽120 μs的条件下,实现了峰值功率12.1 kW,脉冲宽度约为7.7 ns,光束质量因子M2约为1.7的激光脉冲输出,并使激光器在－55～＋75 ℃温度条件下长期稳定工作。窄脉宽抽运技术使整机系统存在很大的拓展空间,在用户需要时可将工作重复频率提高到5 kHz,甚至更高。     

大功率LD端抽运固体激光器谐振腔的研究

提出一种新方法在谐振腔内加入补偿透镜的方法,可消除热透镜效应的不利影响,从根本上解决纵向抽运的大功率化问题,并从理论上进行了系统的分析和实验上进行了验证. 对于端抽运二镜直谐振腔,目前均采用平凹腔,但平凹腔输出发散角较大.在腔内加入补偿透镜后,改用平行平面腔,可获得更小的输出发散角. 对于四透镜折叠谐振腔,通常腔长较长,当大功率LD端抽运时由于热效应的影响,根本无激光输出.但在腔内加入补偿透镜后,则很容易出光.实验上,用连续功率12 W的LD端抽运时,在腔长1.5 m情况下,获得1.14 W激光输出,转换效率近10%.(OC16)     

激光二极管阵列抽运高增益钕玻璃棒状放大器

宽带高增益钕玻璃放大器在惯性约束聚变(ICF)激光驱动器研究中具有重要意义.对影响激光二极管阵列(LDA)抽运钕玻璃棒状放大器增益的各因素进行分析,确立了放大器的优化参量.建立了模拟环形LDA侧面抽运钕玻璃棒状放大器功率沉积过程的光线追迹模型,并开发相关程序.在模拟计算基础上,分别优化了LDA直接耦合抽运和LDA准直耦合抽运这两种构型的放大器参数.最后引入了指向误差分析,比较了这两种耦合方式的优劣,最终将放大器定为直接耦合抽运方式.按照优化后的结构加工了8.1 kW激光二极管抽运的2 mm钕玻璃放大器,放大器的荧光分布均匀,当抽运功率为7.7 kW时,得到了40倍的小信号增益,且放大器后增加偏振片时所测增益稳定性较好.     

千瓦级激光二极管抽运热容固体激光器

开展了热容激光二极管(LD)抽运固体激光器理论和实验研究工作,进行了抽运源耦合结构的光线追迹和优化设计,针对热容工作模式下激光介质的激光特性进行了初步理论分析,数值模拟了不同抽运条件下激光介质的增益分布及温度梯度、应力梯度,确定了激光器的安全运行条件。初步完成了热容激光器实验平台的建立:采用两个220 Bar的激光二极管面阵对直径为50 mm,厚度为15 mm的Nd∶GGG晶体进行抽运,耦合方式为微透镜准直加正交柱透镜组,耦合光斑的大小为30 mm×30 mm,谐振腔采用平平腔,实验结果表明该激光器在平均抽运功率为8100 W的激励条件下获得了1385 W的激光输出,光-光转换效率约为17%。     

晶体热效应对激光二极管抽运调Q固体激光器转换效率的影响

研究了在考虑晶体热效应的情况下,如何最优化设计激光二极管(LD)端面抽运的固体激光器。综合考虑抽运光束分布、抽运功率、谐振腔结构以及激光介质的热效应对激光器转换效率的影响,给出设计激光器的一套仿真计算算法。结果表明,热致衍射损耗与抽运光半径、抽运功率、腔长、振荡光半径以及晶体材料有关,与输出镜透射率以及重复频率无关。在考虑热致衍射损耗的情况下,当抽运功率一定时,最佳的抽运光参数和谐振腔参数能使Nd:YAG的转换效率最大。     

大功率激光二极管端面抽运的Nd：YVO4激光器

报道了利用掺杂浓度为0．3at．-％，通光长度为10mm的Nd：YVO4晶体作为增益介质，带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd：YVO4激光器。在抽运功率为27．365W时，获得了14．85W的TEM00模输出，光-光转换效率为60．49％，斜率效率达64．5％。在上述基础上对晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析。     

激光二极管抽运Nd:YAG双薄片激光器

激光介质的热效应是高平均功率固体激光器面临的最大挑战,采用薄片激光介质是解决热效应的有效手段之一。当在抽运区尺寸远大于薄片厚度并且抽运光均匀分布的条件下,热流近似为沿厚度方向的一维分布,从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。设计了四通光学耦合系统,通过提高二极管激光器阵列输出激光强度分布的均匀性,并优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。采用两片1 mm厚的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个峰值功率2000 W,占空比为15%的二极管激光器阵列抽运下,获得了峰值功率1440 W,平均功率216 W的准连续激光输出,光光转换效率达到36%,电光转换效率超过16%,在稳腔下测得的光束质量M2 因子约为12×13。     

激光二极管端面抽运的多晶Nd：YAG 1．06μm连续激光器

报道了激光二极管端面抽运的多晶Nd：YAG(polycrystalline Nd：YAG ceramic)1．06μm连续激光器的实验研究。在抽运功率为0．3W时，激光达到阈值开始输出；在抽运功率为9W时．输出功率达到2W，激光器光-光转换效率为22．2％。     

惯性聚变能领域的激光二极管抽运固体激光装置

采用激光二极管抽运固体激光(DPSSL)装置作为驱动器是惯性聚变能源(IFE)领域的重要技术途径,可兼顾高峰值功率和高平均功率.介绍了4种单发能量百焦耳、脉宽纳秒级的重复频率同体激光装置,包括系统的概念设计、实验进展,以及放大器构型、能量提取方案、介质热管理等关键单元技术.     

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。     

高平均功率全固态激光器

综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作.围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题,比较了各类激光器的优缺点.总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段,指出减小激光器热效应可能的技术途径.     

新一代大功率固体板条激光器的技术进展

介绍了固体板条激光器为了获得大功率和高光束质量而采用的新技术,阐述了新一代大功率固体板条激光器的最新进展,分析了新一代大功率固体板条激光器的技术特点,并对其应用前景进行了展望.     

固体板条激光器的半导体激光抽运结构

介绍了近几年来在固体板条激光器抽运结构设计方面的进展,对板条状工作介质结构优化结果进行了分析,并对近来出现的抽运结构、冷却系统、光学谐振腔的设计做了简单描述和比较.     

激光二极管抽运复合腔和频连续波589 nm激光器

报道了一种利用复合腔进行腔内和频的589nm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(LD)抽运Nd∶YAG晶体和Nd∶YVO4晶体,并分别选择1319 nm波长(对应Nd∶YAG晶体的4F3/2→4I13/2跃迁)与1064 nm波长(对应Nd∶YVO4晶体的4F3/2→4I11/2跃迁)振荡进行和频.通过谐振腔的优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式与增益匹配.在两个子腔的交叠部分,利用BiB3O6(BIBO)晶体Ⅰ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750 mW和600 mW时,获得了24 mW,589 nm黄橙激光输出.该输出激光光束质量好、噪声低.     

高能半导体泵浦气体激光器

在重新梳理高能激光底层物理问题的基础上,指出半导体泵浦气体激光器将是未来高能激光器的重要发展方向,讨论了半导体泵浦气体激光器的基本原理和核心要求,并以半导体泵浦碱金属蒸气激光器为例进行了详细剖析,对半导体泵浦气体激光器的前景进行了展望。     

泵浦用大功率半导体激光器研制与应用发展状况

详尽地介绍了当前可以使用半导体泵浦的固体激光器泵浦要求，相应的半导体泵浦源的发展状况，存在的问题，最后介绍了列阵和耦合两种提高半导体泵浦源功率，改善其光束质量的方法。     

激光二极管抽运的Tm, Ho: YLF单模激光器

为了获得高效率、小型化、稳定性好的激光器,种子激光器由激光二极管抽运Tm, Ho: YLF微片获得单模输出.短腔的自由光谱区比较宽,易于选单纵模,微片厚度0.9mm,两端镀膜,构成微型谐振腔.微片置于杜瓦瓶中,采用液氮制冷的方式,在低温下工作,增加了输出激光的稳定性.利用光纤延时自拍法进行频率短期稳定度测量,得到单模激光器短期稳定度为2.6kHz/μs,利用示波器估测长期稳定度小于35MHz.获得2.067μm的单模输出,线宽小于40MHz.利用刀口法测量得到光束质量为1.082,最大单模输出功率为32.8mW,斜率效率达到25.2%,光-光转换效率达23.8%,功率输出不稳定性小于1%.