KTP晶体环形腔外腔倍频Nd:YAG激光光束特性的研究

为了解决精细聚焦问题，采用Nd：YAG倍频技术以获得短波长激光器。在激光烧结技术、获取短波长激光的方法、短波长激光光束特性等方面进行了研究和探讨。从理论和实验两方面，研究了利用KTP晶体对Nd：YAG激光进行环形腔外腔倍频的方法。这种倍频所利用的基频光最大平均功率为50W，采用声光调Q技术，频率约为1005Hz。当基频光平均功率约为35W的情况下，实验中光—光转换效率约为31．4％。利用BEAMCODESYS光束质量分析系统对二次谐波与基波光束质量进行了比较，并比较研究了二次谐波与基波的聚焦特性。实验中测定的二次谐波TEM00模所占比例约为95％。利用短波长可以获取更小聚焦尺寸，可以在激光粉末成型中得到更微小的成型尺寸，展示了二次谐波在微成型方面应用的初步成果。     

高转换效率Nd∶YAG倍频激光器

介绍了两种Nd∶YAG倍频的方法 :折叠腔腔内倍频和腔外环形腔倍频 ,并着重对腔外环形腔倍频进行了研究 ,这种方法在 1kHz调QNd∶YAG激光 5 0W平均功率输入的情况下 ,获得了 1 7 5W平均功率的绿光输出 ,光 光转换效率达 35 % ,较好地解决了激光微细聚焦问题 ,更适用于激光微成型     

Nd∶YAG/Cr∶YAG键合晶体的355nm激光器

报道了一台基于Nd∶YAG/Cr∶YAG键合晶体的全固态355nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果。采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064nm基频光。在谐振腔外,未聚焦的1064nm基频光经KTP晶体倍频产生532nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355nm紫外激光输出。实验中发现尽管Nd∶YAG与Cr∶YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率。而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内。综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计。当激光二极管(LD)抽运功率为8W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28kW,最终获得平均功率为124mW的355nm紫外激光。     

Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的355 nm激光器

报道了一台基于Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的全固态355 nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果.采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064 nm基频光.在谐振腔外,未聚焦的1064 nm基频光经KTP晶体倍频产生532 nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355 nm紫外激光输出.实验中发现尽管Nd:YAG与Cr:YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064 nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率.而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内.综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计.当激光二极管(LD)抽运功率为8 W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28 kW,最终获得平均功率为124 mW的355 nm紫外激光.     

LD抽运Nd∶YAG激光器声光调Q高效内腔谐波转换

报道了一台半导体激光器 (LD)抽运的声光调Q高效内腔谐波转换Nd∶YAG激光器 ,当注入抽运功率为 12W时 ,声光调Q的基频波 (1 0 6 4μm)输出平均功率为 2 6W ,采用内腔倍频技术 ,在简单腔情况下 ,二次谐波 (5 32nm)输出平均功率达到了 2 1W ,光 光转换效率分别达到 2 1 7%和 17 5 %。     

新颖的短波紫外激光器

正短波紫外激光是指波长介于200~300 nm的紫外激光,在微电子、微机械、光存储、精细标记等领域具有重大的应用价值。提出了全新技术途径,开发了高功率高光束质量全固态1.1μm Nd:YAG激光器和性能优良的CBO非线性光学晶体。全固态1.1μm激光器采用大功率LD侧面泵浦Nd:YAG激光晶体,通过精密谱线选择技术,获得高功率高光束质量1112 nm和1123 nm基频激光;再通过非线性光学晶体LBO及CBO,实现高效率二倍频及四倍频激光产生,从而获得高功率短波紫外激光、首次在理论上研究了利用CBO晶体获得1112 nm和1123 nm为基频激光的四次谐波产生性能,分析了CBO晶体实现高功率短波紫外激光的可行性;实验方面,首次获得了四次谐波278 nn及281 nm高功率短波紫外激光,它们的输出功率分别达到1.5 W和1.3 W。     

83 W 659.5 nm全固态红光激光器

报道了采用双抽运头串联的对称直通腔结构及KTP晶体腔内倍频实现高功率红光激光输出的实验结果.在激光二极管(LD)抽运功率为1250 W,声光Q开关工作重复频率为10 kHz条件下,获得平均功率为83 W,波长为659.5 nm的红光激光输出,光-光转换效率为6.7%,斜率效率为17%.激光器采用平-平腔结构,每个抽运头使用了一个连续运转的高功率激光二极管侧面抽运组件,组件内由35只20 W的激光二极管呈五边形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒.采用镜片镀膜的方法使Nd∶YAG工作在1319 nm波长,经腔内倍频得到单一波长659.5 nm红光输出,并对该激光器的基频及倍频输出特性进行了实验研究.     

LD泵浦全固体355nm紫外脉冲激光器

采用最大输出功率为1W的LD泵浦Nd：YAG，Cr^4 ：YAG被动调Q激光器，输出1064nm波长激光，经KTP腔外倍频和LBO腔外和频，得到355nm紫外脉冲激光。利用长聚焦的方法实现了高效全固体355nm紫外脉冲激光输出。基波1064nm平均功率为70mW时，得到紫外355nm输出平均功率为106μW，峰值功率约为635mW，且紫外光斑的椭圆度达0．91。     

63 W灯抽运声光调Q腔内KTP倍频Nd:YAG激光器

报道了输出532 nm平均功率为63 W的灯抽运声光(AO)调Q腔内KTP倍频Nd∶YAG固体激光器.分析双灯抽运金属镀金腔结构、抽运均匀性以及KTP倍频晶体的冷却均匀性及可靠性,并设计一种可靠性高的倍频晶体冷却装置.激光谐振腔采用L型腔结构,通过对声光调制器频率和倍频晶体温度对输出倍频激光功率影响的实验研究,得到激光器工作的最佳几何腔长为549 mm.在抽运功率为4.9 kW,声光调制频率为4 kHz时,532 nm倍频激光最大输出44 W,脉宽为80 ns;声光调制频率为10 kHz时,532 nm倍频激光最大输出为63 W,脉宽为140 ns,倍频效率为64%,总电-光效率为1.2%,光束质量为M2＝11.1.     

LD抽运Nd:YAG激光器声光调Q高效内腔谐波转换

报道了一台半导体激光器(LD)抽运的声光调Q高效内腔谐波转换Nd:YAG激光器,当注入抽运功率为12W时,声光调Q的基频波(1.064 μm)输出平均功率为2.6 W,采用内腔倍频技术,在简单腔情况下,二次谐波(532nm)输出平均功率达到了2.1 W,光-光转换效率分别达到21.7%和17.5%.     

基于正交频率变换的高功率蓝绿全固态激光器

对多横模全固态激光器使用正交频率变换进行了分析,计算了频率转换效率与激光发散角的关系。使用双KTP晶体正交倍频的方法,对Nd∶YAG激光器输出的含有高阶横模的激光进行倍频实验研究。在1064 nm Nd∶YAG激光基波功率密度为121 MW/cm2时,其谐波转换效率达到75.5%。研究表明,对于光束质量较差的基波激光,采用正交频率变换的方式,适当选择晶体参数,同样可以获得较高效率的二次谐波输出。     

高效率高功率全固态紫外激光器

报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd∶YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器,用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的腔外倍频方法,并利用凹面反射镜的方式进行聚焦,避免了1064nm和532nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应,有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3W,声光调Q激光器的调制频率为20kHz的工作条件下,基频光输出功率为7.28W时,得到紫外激光输出功率为1.86W,1064nm基频光到355nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%,此外,对紫外激光光束质量的测试表明,该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。     

腔内倍频Nd~(3 )∶GdVO_4/LBO深蓝456nm激光器的工作特性

在激光二极管(LD)抽运腔内倍频Nd3 ∶GdVO4/LBO深蓝456 nm激光器中,为对比激光晶体掺杂浓度对倍频输出功率的影响,利用同样尺寸为3 mm×3 mm×2 mm,稀土离子掺杂原子数分数分别为0.15和0.25的Nd3 ∶GdVO4晶体作为对比。实验中利用同样长为20 mm的线性直腔,在使用10 mm长、按基频光为914 nm方向切割的Ⅰ类相位匹配倍频晶体LBO,在抽运功率为2.85 W时,前者获得了输出功率为105 mW的深蓝456 nm激光,明显高于后者。通过对准三能级激光晶体的最佳长度分析表明,掺杂原子数分数为0.15的Nd3 ∶GdVO4晶体与0.25的相比,其实际长度更加接近于最佳长度。通过对倍频晶体LBO的最佳切割角和温度控制等分析表明,利用针对914 nm基频光切割的LBO晶体在912 nm激光器中,其切割角的差别可以通过温控的改变得到补偿。     

全固态瓦级388 nm紫外连续激光器

采用自行研制的776.9 nm半导体激光器作为种子源,经过锥形半导体放大器并整形后得到2.3 W的基频光,再利用Ⅰ类相位匹配的三硼酸锂晶体和蝶形倍频腔产生了388.4 nm紫外连续激光。分析了锥形放大器中热透镜效应对光束质量的影响,并通过透镜、柱面镜、棱镜对光束进行整形,提高了倍频腔的输入耦合效率。进一步通过优化倍频腔的束腰尺寸和腔参数,提高了紫外激光二次谐波的转换效率。最终2.3 W的基频光产生940 mW的紫外倍频光输出,倍频效率达到41%。     

高效高功率侧面抽运腔内倍频连续绿光激光器

激光二极管(LD)侧面抽运的内腔倍频激光器技术是实现高功率、高稳定且低成本连续绿光激光器的有效方法。为满足激光彩色显示、激光加工、数据存储、医疗卫生和科研等领域对连续绿光激光器的需求,研制了一台高效、高功率侧面抽运腔内倍频Nd∶YAG/KTP连续绿光激光器。采用优化的平-凹-平三镜折叠腔结构,Ⅱ类相位匹配KTP晶体内腔倍频,当808 nm激光二极管抽运功率约为180 W时,得到最高18.7 W的连续绿光激光输出,对应的光-光转换效率为10.4%。在输出功率15.4 W时测量激光功率稳定性,其功率不稳定度小于0.5%。输出光束平滑,远场为类高斯分布,用刀口法测量了激光器不同输出功率时的光束质量,光束传输因子M2小于7。     

LD端泵Nd∶YAG/Cr∶YAG腔外变频产生高功率紫外

报道了对激光二极管端面泵浦的Nd∶YAG晶体, Cr∶YAG被动调Q产生的1. 064μm脉 冲激光器,用KTP晶体进行腔外和、倍频,分别用LBO、BBO晶体三倍频、四倍频产生355nm、266nm紫外激光。首次采用了一种新颖的腔型设计,用20W的激光二极管阵列(LDA) ,在泵浦功率为14. 5W的情况下,红外(1064nm)调Q输出平均功率为2. 2W,峰值功率高达12kW。用KTP腔外二倍频, 532nm绿光输出平均功率为1. 2W, LBO腔外三倍频、BBO腔外四倍频,355nm、266nm功率分别高达340mW、300mW。     

输出功率达230W的绿光固体激光器

介绍了一种高功率Nd:YAG绿光激光器实验装置,采用非垂直入射式漫反聚光腔,解决了高泵浦功率密度下增益分布均匀性问题,采用双泵浦头串联的对称直通谐振腔结构,在LD泵浦功率1 400 W时,获得了400 W基频输出,采用Ⅰ类温度匹配方式LBO晶体内腔倍频,在声光Q开关重复频率10 kHz条件下,获得了平均功率达230 W的532 nm绿光激光输出,脉冲宽度小于56 ns,光一光转换效率16.8%,光束质量约30 mm·mrad.该激光器结构简单,可靠性好,适合于工程应用.     

二极管侧面抽运的高平均功率倍频Nd∶YAG激光器

对高平均功率输出的二极管侧面抽运声光调Q腔内倍频Nd∶YAG固体激光器进行了研究 ,当采用 35个 15W的连续激光二极管阵列抽运时 ,在重复频率为 10kHz下 ,实现了最大平均功率为 5 6W的 5 32nm倍频激光输出。光 光转换效率为 11% ,电 光转换效率为 3 7%。     

单透镜望远镜腔型连续锁模倍频Nd:YAG飞秒激光泵浦源

本文着重介绍了具有单透镜望远镜腔的CW(连续)锁模倍频Nd∶YAG飞秒激光泵浦源的腔型设计和动态稳定性能实验研究。在单灯3.5kW连续激励下,获得了脉宽约100ps,平均功率约1.7W的CW锁模倍频绿光输出,其稳定度优于3％。     

LD抽运的全固态三倍频紫外激光器

激光二极管(LD)抽运全固态激光器具有效率高、体积小、价格低、使用维护方便等优点,LD抽运固体激光通过频率变换产生紫外激光是目前的研究热点之一.目前已有用LD抽运Nd∶YAG激光器经四倍频在266 nm处输出20.5 W的报道,国际上广泛开展了全固态紫外激光的研究,研究主要集中在LD抽运Nd∶YAG调Q激光进行三倍频、四倍频,以及采用外腔谐振技术的连续Nd∶YAG激光的四倍频技术,对于连续输出的全固化三倍频激光(355 nm)还很少见报道. 实验中的激光介质为φ4 mm×10 mm的Nd∶YAG,两端镀1.064 μm及808 nm高增透膜,采用球面镜作为腔镜,二倍频晶体为II类位相匹配的KTP晶体,晶体尺寸为5 mm×5 mm×7 mm,三倍频晶体采用Ⅱ类位相匹配的LBO晶体,晶体尺寸为4 mm×4 mm×10 mm,R=100 mm平凹镜为全反射镜,R=30 mm的平凹镜为输出镜,对1.064 μm及532 nm高反射同时对紫外光355 nm高透过;三倍频晶体放在腔内的束腰处,腔长约120 mm,接近共焦腔.在半导体抽运Nd∶YAG全固态激光的基础上,采用内腔倍频技术,当半导体注入抽运功率为8 W时,产生约3 mW连续运转的355 nm紫外激光,当采用声光调Q运转时,产生的三倍频紫外激光输出平均功率超过50 mW.(OC2)