倍频固体激光抽运双级染料激光放大系统的实验

报道了用倍频Nd∶YAG绿光激光器抽运双级染料激光放大系统的实验过程。实验应用两台高平均输出功率、高脉冲重复频率的倍频Nd∶YAG绿光激光器,通过精确的脉冲同步控制技术,实现了对双级染料激光放大系统的抽运,获得了放大级最高提取效率16. 8% ,总提取效率10. 6% ,最高输出功率9. 2W的实验结果。得到了抽运激光提取效率随染料激光波长、染料溶液浓度和抽运激光峰值功率的变化关系。     

输出功率50 W的脉冲染料激光放大器

推导了准稳态下横向抽运的脉冲染料激光放大器的简化速率方程,提出了双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的设计原则和设计方法.应用高功率脉冲染料激光放大器的物理设计结果,研制了输出功率为50 W的脉冲染料激光放大器的实验装置.采用铜蒸气激光(CVL)作为抽运光,在此染料激光放大器上进行了实验研究,获得染料激光输出功率为52 W,抽运激光功率提取效率为41%.给出了染料激光波长、注入染料激光功率以及抽运激光的时间和空间匹配特性与染料激光放大器输出激光功率和抽运激光功率提取效率的相互关系,讨论了染料溶液浓度对双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的输出光束质量的影响.     

双侧横向抽运的染料激光放大器的实验研究

染料激光器以其激光光谱覆盖范围广、激光波长连续可调节、可以实现窄激光脉宽和窄激光线宽运转等特点在激光光谱学、激光受控化学反应、激光大气传播等许多领域得到了广泛的应用.为了获得高输出功率的染料激光,通常将染料激光振荡器输出的激光注入到染料激光放大器进行功率放大.本文对我们自己研制的双侧横向抽运方式的染料激光放大器进行了实验研究. 实验获得了染料激光输出功率34 W,抽运激光功率提取效率37%的结果.文中对实验结果进行了必要的分析,讨论了染料溶液浓度、染料激光波长、注入染料激光功率及抽运激光功率对染料激光放大器输出激光功率以及抽运激光功率提取效率的影响,给出了相应的实验结果曲线.(OC36)     

抽运染料激光主振荡-功率放大链的固体激光脉冲时序控制

对于多台固体激光器抽运的脉冲染料激光主振荡-功率放大(MOPA)链,在放大器中,抽运激光与染料种子激光不仅在空间上要求匹配,而且激光脉冲在时间上也要求匹配。为此,提出了进行激光脉冲时序的控制方法。该方法采用光纤、光开关和随机重复采样等技术实现快速激光脉冲的计算机数据采集。根据实验,抽运和染料激光脉冲的时间匹配最好时,它们的峰值几乎是重合的,由此提出以脉冲峰值处作为延迟时间的测量点来排除脉宽变化的影响,以及采用二次多项式曲线拟合的数据处理技术来排除峰值处延迟时间的测量干扰,实现抽运激光脉冲时序纳秒级的测量和闭环控制。控制系统的手动单步控制误差和延迟时间测量误差小于±0.2 ns,闭环控制精度可达±1 ns。     

横向抽运染料激光振荡器效率分析

染料激光器由于不同的抽运方式,在出光效率和最佳输出耦合率等参数上有很大的不同.根据速率方程理论,分析了铜蒸气激光器(CVL)511 nm横向抽运染料罗丹明6G(Rh6G)激光振荡器的光-光转换效率问题.得出染料对激光的自吸收损耗效应是造成横向抽运和纵向抽运两种方式光-光转换效率与输出耦合率差异的主要原因.对不同的染料Rh6G浓度和不同的输出耦合镜反射率进行横向抽运实验,得到8.2%的最高光-光转换效率.实验结果显示横向抽运时较低的Rh6G浓度可以降低染料自吸收效应对出光效率的影响.同时,最佳输出耦合镜的反射率比纵向抽运时小.     

10kW级固体板条激光放大器设计与实验研究

针对传导冷却和端面抽运的激光增益模块特点,设计了一台10kW级高功率全固态板条激光放大器实验装置。分析了激光注入功率密度和入射角度等参数对激光放大器提取效率的影响。实验测试了注入功率密度与激光增益模块光-光转换效率的关系,实验结果与理论分析基本吻合。激光放大器实验装置的种子源通过一级预放大器和两级主放大器放大后获得了高功率和高光束质量的激光输出,激光放大器输出功率达为11.3kW,光束质量7.56倍衍射极限,出光时间110s,光-光转换效率达30%。     

10 kW级表层掺杂板条激光放大器研究

报道了一种在室温下运转的高功率Yb∶YAG表层掺杂板条激光放大器,该放大器基于主振荡功率放大结构(MOPA),以光纤激光器作为种子源,种子光经预放大器放大后,再进入表层掺杂板条中进行功率放大。建立了放大器增益模块的提取功率和提取效率的理论模型,并进行了实验研究。放大器在3.5 kW的1030 nm信号光注入和22.4 kW的940 nm激光二极管抽运条件下,输出激光功率10.6 kW,从单增益模块中提取功率7.1 kW,提取效率达到31.7%,实验结果和理论计算结果基本相符。同时对板条的透射波前进行了测量,PV=1.6μm。     

激光功率密度对低浓度若丹明6G染料激射寿命的影响

把固体染料激光器工作介质激射寿命的概念推广到液体染料激光器中,同时提出了一种针对液体激光染料激射寿命的双激光光路测试方法.该方法使用波长为532 nm的Nd:YAG脉冲激光器作为抽运光来模拟染料激光器中的抽运条件,用波长相同的低功率连续激光作为监测染料分子在抽运光作用下失效速率的手段.利用半导体制冷器件,PID温控仪和水浴槽实现了液体染料的恒温控制.测量了激光平均功率密度从6.3×103～2.2×104 W/m2变化范围内R6G染料乙醇溶液的激射寿命.实验结果表明,染料的激射寿命与抽运光功率密度成反比,比例系数可以解释为染料分解一半时,分子单位吸收截面上累积的辐照能量.用该系数表征染料的激射寿命特征更具有普遍意义.     

Nd：YAG倍频激光泵浦的染料激光器的研究

本文报道Nd：YAG倍频激光泵浦的放大式染料激光器的实验装置和实验结果。染料激光器采用Littman腔型的振荡器并带有一级放大器，其线宽小于0.04A，峰值输出功率大于300kW。     

LED带抽运Nd∶YAG激光器

为了研究抽运光源光谱与增益介质吸收光谱对发光二极管(LED)带抽运激光器输出效率的影响,进一步提高输出效率,将光谱信息引入激光速率方程中,建立了LED带抽运速率方程, 采用该方法对LED带抽运Nd∶YAG激光器进行了理论分析和实验验证。结果表明,利用红外LED对Nd∶YAG激光器进行侧面抽运,当抽运能量为9.1mJ时,取得了能量为607μJ的1064nm激光输出,达到实验中最高的倾斜效率15.5%,此时光转换效率为6.67%;速率方程的计算求解和实验的输出能量二者基本吻合。这一结果对研究提高LED带抽运激光器的输出效率是有帮助的。     

激光二极管端面抽运Tm:YAG激光器

研究了输出波长为2.018μm的激光二极管(LD)抽运Tm∶YAG激光器。通过准三能级系统的速率方程,分析了激光系统的抽运阈值和斜率效率。同时,利用ABCD矩阵分析了平凹腔和双凹腔的腔型稳定条件和模式匹配情况。实验时采用785 nm的光纤耦合半导体激光器为抽运源,当采用平凹直腔,Tm∶YAG晶体为5℃时,获得了4.04 W的连续激光输出,激光器斜率效率为35.4%,光-光转换效率为26.4%。实验比较了不同晶体温度下Tm∶YAG激光器的阈值、功率和效率。实验结果与理论分析基本吻合。此外,还研究了激光器腔型对激光输出功率和效率的影响。     

激光二极管抽运的被动调Q Nd∶GdVO_4激光器

利用激光二极管作为抽运源,分别用Cr4+∶YAG,GaAs和染料片作为饱和吸收体,研究了Nd∶GdVO4激光器的被动调Q特性。Nd∶GdVO4晶体尺寸为4mm×4mm×6mm,掺Nd浓度为1%。利用小信号透过率分别为91%和95%的Cr4+∶YAG,调Q的阈值分别为063W和057W;在抽运功率为369W时,分别得到了脉宽为64ns,80ns,脉冲能量为366μJ,341μJ,重复率为325kHz,378kHz的稳定调Q脉冲。利用580μm厚的GaAs调Q的阈值为039W,在抽运功率为369W时,得到了脉宽为78ns,脉冲能量为215μJ,重复率为366kHz的稳定调Q脉冲。利用初始透过率为70%的染料片调Q获得的脉冲最窄,但是其插入损耗大,抽运阈值高,输出也不稳定。     

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%。     

激光二极管抽运的Nd:NYW/LBO绿光激光器

报道了用激光二极管(LD)抽运的掺钕钨酸钇钠[Nd3 :NaY(WO4)2](简称Nd:NYW)绿光激光器。腔内采用Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)作为倍频晶体,阈值抽运功率为410mW,在抽运功率为1.5W时获得了87mW的530nm连续激光输出,基频光-光转换效率大于25%,斜率效率为7.98%。     

吡咯甲川激光染料在凝胶玻璃中的光谱及激光性质

研究了新型激光染料吡咯甲川 56 7在 Si O2 - Ormosil和 Ti O2 - Ormosil介质中的光谱性质。以调 QNd:YAG激光器倍频光为泵浦源 ,实现了 Ormosil基质高转换效率、长寿命、可调谐固态染料激光器的成功运转。     

连续波500W全固态Nd∶YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块,Nd∶YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模 块结构参数的程度。从增益分布特性等方面,介绍了研究其输入 输出功率特性的实验装置,随着抽运功率的增加, Nd∶YAG激光输出以斜率效率47%线性增加,最大输出功率达到575W,光 光转换效率达26.1%。采用He Ne 激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距,分析了其热透镜效应:热透镜焦距与抽运 功率成反比,抽运功率很小时,热焦距大,热透镜效应很小,被Nd∶YAG棒的修凹面补偿,所以此时热焦距较大,热 效应不显著。随着抽运功率的增大,热焦距减小,热透镜效应越来越显著。     

小信号双级染料激光放大器的优化设计

利用染料激光放大器的横向稳态抽运理论，研究了小信号双级染料放大器的抽运能量分配以及染料池长度的选取对激光增益的影响。对于其他参量确定的放大系统，存在着最佳的抽运能量分配比例和最佳的染料池长度的选取方法。通过自编程序的计算，可方便地找出特定系统染料池长度和抽运能量分配比例的最佳值。     

激光二极管抽运Nd∶GdVO_4微片激光器

报道了一种新型激光二极管(LD)端面抽运Nd∶GdVO4微片激光器,测量了抽运输入功率与激光输出功率的关系,激光阈值功率为83 mW,在2 W的抽运功率下得到860 mW的1.064μm基横模连续激光输出,光-光转换效率为43%,最大斜度效率达到47%。     

半导体可饱和吸收镜调Q的Yb∶LSO激光器

报道了一个激光二极管(LD)抽运多波长连续输出的激光器和一个被动调Q的固体激光器。该激光器的增益材料是一种新型掺Yb3 的晶体Yb3 ∶Lu2SiO5(Yb∶LSO)。当吸收的抽运功率为2.57 W时,连续输出的最大功率为490 mW,斜率效率为22.2%,光-光转换效率为14.2%,激光阈值为299 mW,输出激光波长为1084 nm。多波长输出时,波长调谐范围为1034~1085 nm。利用InGaAs可饱和吸收镜实现调Q输出时,斜率效率为3.0%,激光波长为1058 nm。脉冲重复频率为25~39 kHz,重复频率随着抽运功率的增加而增加。