半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd∶YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜 (SESAM ) ,在 5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd∶YAG激光中 ,实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模 ,获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量 ,其锁模激光脉冲宽度小于 10 ps。实验采用直腔结构的谐振腔 ,该腔结构简单 ,易于调整 ,实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时 ,光 光转换效率达到 19%。     

SESAM实现脉冲式Nd∶YAG激光器的被动锁模特性研究

为了研究半导体可饱和吸收镜的被动锁模特性,采用中科院半导体所提供的半导体可饱和吸收镜,实现了脉冲式Nd:YAG激光器1.06μm激光的被动锁模,获得了稳定的皮秒激光脉冲序列输出.经自相关实验装置测量,其锁模激光脉冲宽度大约为48.2ps,脉冲序列的能量为24mJ,实验中采用直腔结构的谐振腔,该腔结构简单、易于调整.理论上分析了1.06μm半导体可饱和吸收镜结构及被动锁模基本原理,计算并模拟了半导体可饱和吸收镜中布喇格反射层不同周期时对应的反射谱图以及不同周期时中心频率处布喇格反射层的反射率曲线.结果表明,随着布喇格反射层周期数的增加,其中心波长处的反射率也随着增加.当周期数大于13时,其中心波长反射率超过99%.半导体可饱和吸收镜是实现Nd:YAG激光器的被动锁模的理想锁模器件.     

半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd:YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜(SESAM)，在5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd：YAG激光中，实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模，获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量，其锁模激光脉冲宽度小于10ps。实验采用直腔结构的谐振腔，该腔结构简单，易于调整，实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时，光～光转换效率达到19％。     

主被动调Q-锁模Nd∶YAG激光器的实验研究

对脉冲氙灯泵浦的调Q-锁模Nd∶YAG固体激光器进行了实验研究。比较和分析了声光主动锁模、Cr4 ∶YAG晶体被动调Q-锁模以及这两种机制联合锁模情况下Nd∶YAG激光器的输出特性。在Cr4 ∶YAG晶体被动调Q-锁模时得到了深度80%以上的锁模输出,但是锁模不完全,且波形和能量稳定性低,脉宽为1.9~3.6ns。而主被动联合锁模克服了这一缺点,可获得幅值和能量抖动小于±5%、锁模深度100%、脉宽小于650ps、能量近300mJ的超短脉冲输出。     

以砷化镓为锁模元件的被动锁模Nd:YAG激光器

报道以厚400μm、(100)向的砷化镓替代染料为锁模元件的全固态被动锁模Nd:YAG激光器。锁模脉冲宽度为16ps,单脉冲平均能量10μJ,锁模几率大于90％。     

主被动锁模Nd∶YLF激光器

在脉冲抽运主动锁模Nd∶YLF激光器中 ,用倍频晶体CLBO和双色镜构成的非线性镜取代输出镜 ,实现了主被动锁模 ,与纯主动锁模相比 ,脉冲宽度压缩了 8倍 ,获得了 15ps的锁模脉冲     

纳米Si/SiNx薄膜的制备及对Nd:YAG激光器的被动调Q

为了研究纳米硅镶嵌氮化硅(nanoscale-Si-particle embedded in silicon nitride thin films,简称nc-Si/SiNX)薄膜材料的被动调Q特性,采用射频磁控反应溅射法结合热退火处理在单晶硅衬底上制备该薄膜。用该样品作为可饱和吸收体,在凹—平腔中实现了氙灯抽运Nd:YAG激光器的被动调Q运转,在抽运重复频率1Hz情况下获得脉宽最小可达19ns的调Q单脉冲输出。并且研究了该薄膜结构特性、激光器参数,如：抽运电压、腔长对调Q脉冲输出性能产生的影响。在此基础上,对实验现象产生的原因做了分析讨论。结果表明,nc-Si/SiNX薄膜有一定的调Q效果,具有潜在的研究及应用价值。     

纳米Si/SiNx超晶格实现Nd:YVO4激光被动调Q

采用射频磁控反应溅射法和热退火处理制备了纳米Si/SiNx超晶格薄膜材料。把薄膜作为可饱和吸收体插入激光二极管泵浦的平凹腔Nd∶YVO4激光器内,实现了1 342 nm激光的被动调Q运转,获得脉冲宽度约20 ns、重复频率33.3 kHz的调Q脉冲序列输出。分析了纳米Si/SiNx薄膜可饱和吸收的产生机制,认为双光子吸收是产生1 342 nm激光被动调Q的主要原因。对纳米Si/SiNx薄膜材料调Q激光器的速率方程组进行了数值求解,得到的调Q脉冲时间宽度的理论值和实验结果基本相符。     

LD抽运锁模Nd:YAG激光器研究

利用Cr4+:YAG和声光锁模器联合对光纤耦合LD抽运Nd:YAG激光器进行主被动锁模,比较和分析了Cr4+:YAG被动锁模,声光锁模器主动锁模及两者联合主被动锁模三种情况下平均输出功率的特性,结果表明主被动联合锁模克服了主动锁模稳定性差、被动锁模输出功率低、锁模不完全的缺点,得到幅值和能量抖动小于±6％、锁模深度100％、脉宽小于410ps、输出平均功率290mW的绿光锁模脉冲。     

纳米硅镶嵌薄膜的光学性质及对1342nm激光的被动调Q

采用射频磁控溅射技术和热退火处理制备了石英衬底的纳米Si镶嵌SiN<,x>(ne-SiN<,x>)薄膜.通过对薄膜的小角度X射线衍射和吸收光谱测试,确定了硅晶粒尺寸和光学带隙.采用Z-扫描技术研究了薄膜的三阶非线性光学特性,结果表明薄膜的非线性吸收属于双光子吸收.把ne-Si/SiN<,x>薄膜作为可饱和吸收体插入LD...     

LD泵浦Nd:YVO_4/Cr:YAG激光器的被动调Q锁模

报道了实验中发现的可饱和吸收被动调Q晶体Cr:YAG的调Q锁模现象,在插入不同透过率的Cr:YAG片以及注入不同的泵浦电流时,得到了不同的调Q锁模输出波形,并对这一现象作了初步的讨论,总结出一些规律。     

超短激光脉冲对硅表面微构造的研究

在特定的气体氛围下,用一定能量密度的超短脉冲激光连续照射单晶硅片表面,制备出表面具有准规则排列的微米量级锥形尖峰结构的“黑硅”新材料。不同背景气体下的实验表明,激光脉宽和背景气体对表面微构造的形成起着决定性的作用。具体分析了SF6气体氛围中,皮秒和飞秒激光脉冲作用下硅表面微结构的演化过程。虽然两者均可造成硅表面的准规则排列微米量级尖峰结构,但不同脉冲宽度的激光与硅表面相互作用的物理机制并不相同。在皮秒激光脉冲作用下,尖峰结构形成之前硅片表面先熔化;而飞秒激光脉冲作用下尖峰的演化过程中始终没有出现液相。对材料的光辐射吸收的初步研究表明,该材料对1.5~16μm的红外光辐射吸收率不低于80%。     

表面态型半导体可饱和吸收镜实现Nd:YAG激光器被动锁模

砷化镓半导体材料与空气接触的表面存在密度很高的电子表面态，砷化镓材料内部的电子可以通过这种表面进行驰豫，驰豫时间估计在ps量级。依此原理，制作了一种新型的表面态型半导体可饱和吸收镜，用其作为被动锁模吸收体．实现了半导体端面泵浦Nd：YAG激光器被动连续锁模。在泵浦功率为4W的情况下．获得了连续锁模脉冲序列，重复频率150MHz，锁模脉冲平均输出功率为300mW，脉冲宽度为10ps。     

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。     

同步抽运锁模的掺镱光纤激光器

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术，就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制，实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率，在相应于二次谐波锁模，4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625kHz的二次谐波锁模脉冲序列，脉冲宽度小于20ns，约为抽运光宽度的1／40；平均输出功率2．34mw，能量转换效率约为5％。     

二极管激光侧面泵浦Nd：YAG的色心调Q激光器

报道准连续６０Ｗ线列阵二极管激光器侧面泵浦的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器及用ＬｉＦ：Ｆ２－晶体作饱和吸收体的被动调Ｑ激光器。在重复频率为１０Ｈｚ，泵浦脉宽为４００μｓ，峰值功率为６０Ｗ的泵浦速率下，激光弛豫振荡每周期输出的能量为３ｍＪ，相应的全光光效率为１２．５％。在调Ｑ方式下运转时，每周期可得到３个能量为４００μＪ，脉宽为１１．５ｎｓ的脉冲。通过腔结构的调整，实验中还获得能量为２００μＪ的单横模的单脉冲输出。通过数值模拟讨论了脉冲的形成过程和脉冲特性，并对进一步的研究工作提出了改进方案。     

Nd:YAG固体激光铣削单晶硅表面形貌研究

利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察Nd:YAG固体脉冲激光铣削的单晶硅表面形貌,利用能谱分析仪EDAX对铣削表面进行成分分析。不同功率密度的激光铣削的单晶硅表面形貌差别比较大,其表面化学成分也存在较大差别。     

162 W激光二极管抽运Nd:YAG腔内倍频激光器

根据激光介质的热透镜焦距及其随抽运功率的变化，设计了大模体积高准直稳定性谐振腔以获得较大的模体积．同时使谐振腔对热焦距的变化和机械对准的扰动不灵敏。这种设计可以提高激光器的效率和稳定性．并且使输出激光具有较好的光束质量。采用双声光Q开关提高关断功率，在输出功率1250W的连续激光二极管阵列抽运下，获得了210w的调Q激光输出。采用工作温度80℃的Ⅱ类匹配KTP晶体，以避免KTP晶体的灰色轨迹效应，对KTP晶体采用半导体温控系统控温．在重复频率10kHz时获得了162W的调Q绿光输出，光一光转换效率达到13％，脉宽约为80ns．光束质量M^2因子约为20。