LD泵浦Yb∶YAG固体激光器研究进展

Yb3+离子掺杂YAG晶体(Yb∶YAG)作为一种性能优良的激光晶体已广泛应用于高效、 高功率激光领域,在光纤温度传感器、激光切割钻孔以及军用领域都具有重要的应用价值。本文分析了Yb∶YAG作为激光增益介质的优势,对近年来国内外激光二极管泵浦Yb∶YAG激光器的研究进展进行了总结,分别介绍了Yb∶YAG透明陶瓷激光器、掺镱光纤激光器,可调谐Yb∶YAG激光器、Yb∶YAG薄片激光器以及双波长Yb∶YAG激光器的最新研究情况,并对其发展前景进行了展望。     

高重频LD泵浦Er∶YSGG固体激光器

2.7~3.0 μm 激光器在医疗、军事等方面具有重要的应用价值,本文简单分析了Er∶YSGG晶体的能级结构以及激光特性,重点描述了采用968 nm LD泵浦Er∶YSGG晶体产生2.79 μm激光,在500 Hz的泵浦频率下获得最高功率14.3 W的2.79 μm激光输出,光光转换效率达到7.1 %,斜效率达到11 %,同时采用二氧化碲(TeO2)作为Q开关,实现10 W的脉冲输出,动静比达到70 %,脉冲宽度63.18 ns,这对于2.79 μm激光在中长波激光器中的应用具有重要意义。     

LD 泵浦的Cr4 + ∶YAGPNd∶YLF 激光器

文中介绍的小型LD 端面泵浦的Nd∶YLF 激光器,采用Cr4 + ∶YAG作为被动Q 开关,在1 -100Hz 的重复频率下可以实现脉冲能量30～40μJ ,脉宽4～5ns 的1053nm 的单纵模激光脉冲输出。     

LD双端同向偏振泵浦Tm∶YLF激光器

基于同向偏振泵浦技术,实现了LD双端同向偏振泵浦Tm∶YLF激光器的19μm高效输出。在激光器实际运行状态下,对晶体内温度分布进行了模拟仿真并开展实验研究。实验采用偏振分束器和半波片,使两束不同方向的泵浦光转换为同向偏光振注入晶体。晶体掺杂浓度为3%at,尺寸为3mm×3mm×14mm。激光器采用长度为80mm的“L”形平凹腔。输出镜透过率T=15%,曲率半径R=150。当泵浦功率为4742W时实现了1472W的功率输出。波长为19076nm,线宽为126nm。光束质量为M2x=319和M2y=329,斜效率为3724%,光-光转化效率为31％。     

LD泵浦的高效率全固体低噪声绿激光器

介绍了一捉LD泵浦的高效率全固体Nd:YVO4/LBO低噪声绿激光器。使用LBO晶体腔内倍频避免了KTP易出现的灰线问题;用三镜折叠腔结构可减少Nd:YVO4对绿光的吸收;满足了基模光斑与泵浦光斑的模匹配条件;使LBO在高的基频光功率密度下可得到较高的倍频效率。实验证明,该结构能够实现高效率的稳定绿光输出。在泵浦光功率为1．6W时,稳定输出功率达248mW,光光转换效率达16．1％。     

LD泵浦的Cr~(4+)∶YAG/Nd∶YLF激光器

文中介绍的小型LD端面泵浦的Nd∶YLF激光器,采用Cr4 ∶YAG作为被动Q开关,在1-100Hz的重复频率下可以实现脉冲能量30～40μJ,脉宽4～5ns的1053nm的单纵模激光脉冲输出。     

激光二极管泵浦室温Tm,Ho∶YLF微片激光器的实验研究

对激光二极管泵浦Tm, Ho∶YLF平平腔微片激光器进行了实验研究。在室温下获得 2μm连续激光输出,最大输出功率343mW,最大光- 光效率为16. 8% ,斜率效率为21. 8%。讨论了激光晶体的热效应以及激光模半径与泵浦光斑半径匹配对激光输出功率和输出光束质量的影响。     

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%。     

二极管抽运高功率Nd∶YAG棒状激光器

介绍Atsushi Takada等人研制的全固态棒状激光器,平均功率大于10kW,用于高速和高精度材料加工,如切割和焊接。2000年他们开发了全固态棒状激光器系统,平均功率在3kW量级,以连续波运转平均功率5.1kW,用连续波和准连续波组合运转得到3.3kW。连续波运转时,电光效率22%,准连续波操作时,平均功率2kW,电光效率26%。     

LD泵浦的Yb∶ YAG激光器最新进展

简要介绍了Yb∶ YAG晶体的激光特性,重点介绍了LD泵浦的Yb∶ YAG激光器在几个国际著名的研究机构的最新进展,并展望了高功率Yb∶ YAG激光器发展趋势.     

LD纵向泵浦固体激光器参数优化

通过对四能级系统速率方程的分析,采用Ｍ＾２因子来描述泵浦光在激活介质中的传播规律,给出了含有泵浦光光束质量因子Ｍ＾２和激活介质特征参数在内的泵浦阈值、输出功率和斜转换效率的解析表达式大激活介质中泵浦光有效 浦体积最小的条件下,对输出功率进行了最佳化,从而确定激光腔的最优参数选择。据上述理论,对ＬＤ纵向泵浦、自聚焦透镜耦合的Ｎｄ：ＹＶＯ４激光器进行了研究,实验结果与理论相符。     

1.7μm LD共振泵浦Tm∶YAG单晶光纤激光器

单晶光纤（SCF）具有长径比高、比表面积大、散热好等优势,近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法,模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7μm激光二极管（LD）作为泵浦源进行共振泵浦,将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合,实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转,在～2.02μm处获得了7.85 W的功率输出,对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。     

LD抽运的Nd∶YLF /Cr4 + ∶YAG被动调Q激光器

报道了激光二极管(LD ) 抽运的Nd ∶YLF 激光器, 采用平凹腔结构, 分别用两片 Cr4 + ∶YAG可饱和吸收晶体,实现了被动调Q,输出激光波长为1053nm。采用厚度为0. 5mm小信号透过率为90%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为60. 6ns,平均功率为1. 5W,重复频率为9. 5kHz,单脉冲能量为157. 9mJ;采用厚度为0. 55mm小信号透过率为95%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为68. 6ns,平均功率为1. 35W,重复频率为14kHz,单脉冲能量为96. 4mJ。     

高功率固体激光器

本文详细讨论了设计高平均功率固体激光器的有关问题,包括激光材料性质、棒状和板条状几何结构,聚光器和光学谐振腔等。分析表明,板条状几何结构固体激光器提供了达到千瓦级功率水平同时又保持良好光束质量的可能性。     

LD泵浦Nd∶YAG946nmCW激光器研究

文章简述了 Nd∶ YAG 946nm激光器特别是 LD泵浦的 Nd∶ YAG 946nm激光器的发展 ,在国内首次实现了 LD泵浦 Nd∶YAG946nm激光器的连续运转 ,报道了初步的实验结果并对此进行了详细的分析 ,提出了改进方案     

LD泵浦高功率固体激光器的最新进展

高功率二极管阵列自８０年代中期出现以来，在这１０年间，二极管泵浦固体激光器在海外已取得实质性进展，最后，多模工作中，１．０６μｍ的ＣＷ输出功率已超过３００Ｗ，单频工作中也已获得了２０Ｗ的ＣＷ功率，高的光束质量、１ｋｍ高的平均功率，可重复性脉冲激光系统也已研制出来。本文概述了世界上高功率二极管泵浦固体激光器的最新进展，包括Ｑ开关激光器，特别感兴趣的是工业应用，如：激光材料加工。     

LD泵浦Nd∶YVO_4倍频调Q激光器的输出特性

根据四能级非线性速率方程 ,对连续LD泵浦Nd∶YVO4 /Cr4 + ∶YAG/KTP腔内倍频被动调Q绿光激光器的输出特性进行了数值模拟。理论分析与实验相一致 ,所得结果对该类器件参数优化具有参考价值。     

LD泵浦固体激光器的光谱匹配问题

实验研究了LD泵浦Nd:YAG固体激光器的光谱匹配问题,如匹配方法、匹配效率、匹配chirp现象等:考察了LD光谱随温度、电流、时间的变化,讨论了这些变化对光谱匹配效率的影响。     

低温下运行的光纤耦合激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF激光器

为了实现小型化、高功率、高效率连续2μm激光输出,采用中心波长792nm激光二极管(LD)抽运双掺杂Tm,Ho∶YLF晶体,将晶体封装在装有350mL液氮的杜瓦装置中,使其工作在77K温度条件下。光纤耦合激光二极管出纤功率14.8W,数值孔径0.3,芯径400μm。激光二极管端面抽运Tm,Ho∶YLF激光器,产生2.05μm线偏振连续激光输出,最大功率5.2W。由于Tm3+离子能级间的交叉弛豫效应导致的高抽运量子效率,实验获得的光-光转换效率为35%,斜度效率达到40%。采用双端面抽运结构,两个激光二极管注入功率29.6W时,Tm,Ho∶YLF激光器输出功率达10.2W,相当于光-光转换效率33%,斜度效率36%。