一种双棒串接大功率固体激光切割系统

介绍了一种以大功率脉冲固体激光器做为光源的激光切割系统,该系统主要由双棒串接1000W激光器、大幅面数控工作台、z轴随动系统、导光聚焦系统构成,该系统可满足1mm至8mm内的碳钢、不锈钢、铝、铜等金属材料的切割要求,可广泛应用于钣金切割行业。同时对比分析了单棒500W激光器、双棒串接500W激光器,双棒串接1000W激光器三种固体激光切割系统的特点,证明双棒串接1000W激光器具有更大的切割厚度和切割速度。     

双棒串接Nd3+:YAG激光器的研究

采用光学传输矩阵的方法对内含多元件热透镜介质的谐振腔稳定性参数和模体积进行了分析，从而得到多棒串接高功率固体激光器谐振腔的优化设计，在双棒串接的连续Nd^3 ：YAG激光器实验中获得了0-700瓦的稳定功率输出。     

环形激光二极管抽运激光棒的热致退偏分析

利用自行编制的热效应模拟软件，采用光线追迹方法获得激光棒内的热沉积分布，在此基础上利用热传导模型和热力光学模型，对高功率环形激光二极管阵列抽运的棒状激光放大器中动态热致退偏进行了详细模拟计算．并比较了不同输入功率下的热致退偏情况。结果表明，采用基于光线追迹的发热模型，可以很好地计算环形激光二极管抽运激光棒中的热效应问题；瞬态下的光程差分布和同消色线退偏图案的环数与棒内瞬态温升分布有关；输入功率越高，热效应引起的相对光程差就越大，波前畸变就越大，引起的热致退偏也就越严重，在同消色线图案中的环数就越多。     

双棒串接Nd：YAG激光器的稳定特性研究

采用激光谐振腔的矩阵理论对双棒串接的Nd:YAG激光器的稳定特性进行了分析，给出了对称放置的平行平面腔稳区范围。计算结果表明，合理选择棒的位置及工作参数，可以提高激光器的输出功率。根据理论分析的结果，设计了双棒串接激光器，获得了840W的输出功率。     

管状固体激光器中的热致退偏分析

对非均匀发热的管状YAG激光器的热应力双折射和热致退偏进行了深入研究,计算模拟了不同管壁厚度和泵浦功率下的热致双折射光程差和热致退偏损耗。     

双棒对称热稳定谐振腔分析

本文使用一组辅助参量，分析了双棒对称谐振腔的热性质，得到了它的稳定区分布状况，热稳条件（ｇ１＝－ｕ１／ｕ２，ｕ＾２２＞ｕ＾２１）及热敏感程序，并对这些结果进行了充分的讨论。     

双热焦距激光热近非稳腔系统

多热焦距激光谐振腔与单热焦距谐振腔相比,具有结构灵活、热管理简便等优点,然而其热稳定性受到激光头分布等因素影响,需要优化设计以实现多热焦距激光谐振腔高功率稳定输出.理论分析了激光头分布对多热焦距激光谐振腔热稳定性的影响,对比了单热焦距双棒谐振腔、双热焦距3棒对称谐振腔和双热焦距3棒非对称谐振腔的热稳定性.根据理论分析,采用不同热焦距的激光头构成双热焦距3棒串接对称热近非稳腔,通过优化设计,当抽运功率为3480 W时,该连续波1064 nm Nd∶YAG激光系统获得稳定输出,最高输出功率达1125 W,光-光转换效率达32%,光束质量约15 mm·mrad.     

复合棒改善热性能

高能固体激光器激光棒中过剩热量的建立由于会引起诸如热透镜之类效应往往对激光运转有害。因此，对激光器设计人员来说，热操纵是关键设计问题。解决这个问题的一个途径是用复合材料，即使用由非掺杂晶体和掺杂晶体粘合组成的激光棒，该设计使棒端面与产生热量的激活区分离，非掺杂部分起散热器作用。激光棒部分通过扩散粘合进行连接，在此粘合中，这部分端面是精确抛光和光学接触，然后在低于晶体熔点温度下作热处理，以增强粘合强度。没有使用有机或无机辅助粘合或粘结。当该过程完成后，用户可进行研磨、抛光和对抛光的复合棒镀膜，同时…     

双棒串接望远镜腔的理论模拟和实验研究

通过激光器谐振腔理论,结合光学系统变换矩阵的分析方法,针对侧面泵浦的高功率双棒串接望远镜腔激光器的设计,进行简化的理论分析和模拟,并通过计算机进行运算求解,寻找满足一定要求的腔型设计参数,并在实验中进行了验证。     

YAG激光晶体热致双折射的非线性分析

为了克服线性模型在描述高功率运转的激光晶体时,热焦距和热致双折射计算值与实测值不符的缺点,采用非线性热传导模型,计算了常用[111]切割方向Nd:YAG激光晶体的热致双折射椭圆分布以及径向和切向热焦距。进行了平均热焦距数据测量和旋转线偏振光干涉实验,实验结果与理论分析吻合。结果表明,非线性模型对Nd:YAG激光晶体在高功率运转时的描述更符合实际情况,普适性更强。这一结果对于设计高功率径向或切向偏振固体激光器是有帮助的。     

双棒串接、声光调Q Nd:YAG激光器

在计算谐振腔稳定参数(A+D)/2基础上,采用双捧串接、声光调Q,获得了75W1.06μm准连续激光输出.在此基础上,腔内插入一块8mm×8mm×7mm的高纯KTP晶体,获得了31.1W的倍频绿光输出.     

热退偏损耗完全补偿的千赫兹电光调Q Nd:YAG激光器

为了同时补偿固体增益介质的热致双折射及热透镜效应,进一步提高重复频率1 kHz激光二极管(LD)侧向抽运高平均功率电光调QNd∶YAG激光器的输出功率,设计了一种完全消除热退偏损耗的双调Q开关谐振腔结构,此结构在传统调Q谐振腔的基础上沿着偏振片的退偏方向增加了一个调Q谐振支路,并使得激光从增益介质方向输出.实验结果表明,此激光器的单脉冲能量比单Q开关结构的非补偿腔输出能量高出74.7%.当侧面抽运的激光二极管输出脉冲能量达到307 mJ时,激光输出能量达到26.2 mJ,光-光转换效率为8.5%,光束发散角为1 mrad.     

双棒Nd:YAG激光器双折射补偿未对准灵敏度的研究

在双棒Nd:YAG激光器中,利用一块90°石英旋转片来改变激光在两棒间的偏振态,利用一个望远镜系统在激光棒的两个主面间构成像传递光学系统,从而达到热致双折射的补偿.在这个补偿系统中,可能会产生激光棒和透镜横向或纵向未校准以及激光棒倾斜而导致的未校准等情况,我们对于激光腔内每一种未校准而产生的退偏损耗进行了理论分析.     

高稳定度大能量三波长脉冲激光系统研究

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源.该系统包括振荡级、放大级及后续波长切换系统.为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究.结果表明:插入波片后振荡级输出能量提高了10％,稳定度明显提高.重复频率为10 Hz时,1064 nm激光经放大后单脉冲能量可达700 mJ,其单次通过倍频晶体BBO,得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ,四倍频后得到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ.1h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6％.     

热不灵敏激光谐振腔补偿特性研究

为了实现热容激光器远场可聚焦性的实时控制,采用角锥棱镜阵列作为准相位共轭反射镜对光束波前进行被动式实时补偿。详细研究了阵列角锥棱镜谐振腔的光学特性,通过优化谐振腔的构型,进行腔内滤波,抑制角锥之间的共轭模式,获得了在保持90%输出能力条件下的单模输出,中心主斑能量集中度提高了约4.5倍,远场可聚焦性与传统的平-凹腔比提高约10倍。结果表明,角锥棱镜阵列谐振腔具有热不灵敏的特性,可显著提高热容激光器的远场聚焦能力。     

关于固体激光器中激光棒热焦距f值的近似计算问题

本文对高重复率脉冲钕玻璃激光器应用光束的传输矩阵等方法，推导出热透镜焦距f值的近似计算公式，经实例证明对热稳腔设计有一定参考价值。     

双棒串接单级与双级Nd:YAG激光器的分析

从理论上，通过计算基模模体积的大小，探讨两根Nd：YAG棒串接单级与双级泵浦的利弊，从而得出大功率激光器设计的最佳途径。     

高功率激光窗的热透镜效应及补偿

本文对GaAs及ZnSe输出腔镜的热透镜效应进行了实验研究和理论分析.用凹面输出腔镜对热透镜效应进行了补偿,使高功率快速流动横向电激励CO_2 激光器的光束质量得到了提高.     

非均匀抽运Nd^3＋：YAG激光棒的热透镜效应

YAG捧的热感应透镜效应是该类激光器的一种重要现象，研究此效应对改善激光束发散度、输出稳定性、教光模式等有一定的意义。鉴于国内对瞬时热建镜效应研究尚少，在文献的基础上，本之计算和比较了非均匀抽运条件TYAG棒的热透镜效应，并给出几种常用的补偿方法。     

多棒固体激光器棒间匹配耦合的研究

采用光学传输矩阵的方法对内含多元件热透镜介质的激光腔进行了分析,给出了棒间匹配耦合的调整方法。理论分析与实验相符,并在三棒串接的CWNd3+:YAG激光器中获得(0～1)kW的稳定功率输出。