LD抽运Nd∶GGG热容激光器实验研究

报道了激光二极管抽运单片Nd∶GGG热容激光器,实验获得平均输出功率为1. 49 kW 的激光输出,光- 光转换效率为24. 1%。同时对介质不同截面内抽运光、温度及温度梯度分布的瞬态三维分布进行了计算模拟。     

LD抽运Nd∶GGG热容激光器实验研究

报道了激光二极管抽运单片Nd∶GGG热容激光器,实验获得平均输出功率为1.49 kW的激光输出,光-光转换效率为24.1%。同时对介质不同截面内抽运光、温度及温度梯度分布的瞬态三维分布进行了计算模拟。     

LD端面抽运Nd∶GGG激光器热效应研究

为了研究激光二极管端面抽运掺钕钆镓石榴石Nd∶GGG激光器的热效应,采用实验测量与理论计算结合的方法,进行了激光器的连续运转,测量了激光器的热焦距、本征损耗和热损耗。结果表明,采用凹-平腔结构,当抽运功率为28.8W时,得到最大连续波输出功率为13.2W,对应最大斜效率为51.5%,光光转换效率为49.5%,Nd∶GGG晶体的本征损耗测量值为0.86%/cm;测量结果与理论计算吻合得很好。所得结果为LD抽运Nd∶GGG激光器的进一步设计优化提供了实验和理论依据。     

矩形截面Nd:GGG热容激光器热分析

为了研究长方体型Nd:GGG热容激光晶体的热效应,通过对激光晶体工作特点的分析,采用半解析各向异性热分析方法,建立了符合实际工作状态热模型,对长方体型Nd:GGG热容激光晶体进行了热分析,得到了激光晶体抽运阶段和冷却阶段晶体内部温度场计算公式,定量分析了晶体宽度和厚度对温度场的影响。结果表明,当使用输出功率为8100W、脉冲频率500Hz、脉冲宽度0.2ms的LD抽运晶体4s时,抽运面中心最高温升为169.1℃;停止抽运120s时,晶体最高温升下降到0.97%。所得结果为热容激光器的优化设计提供了理论依据。     

LD端面抽运Nd∶YAG 1338 nm单波长激光器

通过LD端面抽运Nd∶YAG激光腔镜膜系的合理设计,抑制Nd∶YAG晶体最强跃迁对应的1064 nm波长和相邻的1319 nm波长的激光振荡,成功实现了1338 nm单波长激光输出。实验中对比了平平和平凹腔型,研究了连续运转和声光调Q模式下的激光输出。连续运转模式时,在12.9 W的抽运功率下,获得了最高3.25 W的1338 nm激光输出;声光调Q模式下,1338 nm激光的平均输出功率和脉冲宽度随着重复频率的减小而下降。在12.9 W的抽运功率下,当声光调Q重复频率从15 kHz减少到5 kHz,平均输出功率由2.8 W降低到1.9 W,对应的脉冲峰值功率由1.7 kW升高到5.4 kW。     

激光二极管侧抽运Nd∶YLF多程放大实验研究

进行了激光二极管侧抽运Nd∶YLF多程放大实验研究。设计了高增益的激光二极管侧抽运Nd∶YLF放大腔,通过对放大器的优化设计避免了自激的出现。放大器工作波长为1053nm,工作物质为c轴Nd∶YLF,重复频率1Hz,采用单个放大腔四程放大的光路结构,放大腔总抽运功率为1.8kW,激光二极管的中心波长为797nm,放大腔中激光二极管采用环状密耦合的方式,实现了高效抽运。种子激光能量为0.1μJ,脉宽为7.5ns,M2≤1.1,稳定性为±8%。放大器输出能量为2.9mJ,脉宽为6.7ns,M2平均为1.65,稳定性为±6.9%,总增益为2.9×104倍。     

双端抽运Nd:YVO4激光晶体的半解析热分析

通过对激光二极管双端抽运Nd:YVO4晶体的分析,建立符合实际工作条件的热模型和边界条件,利用半解析热分析方法得出了激光晶体内部温度场和端面的热形变计算公式,并对影响温度场分布的各种因素进行了理论分析与计算。所得出的结论可以推广到其它激光晶体,为有效地解决激光晶体热效应问题提供了理论基础。     

热容模式下LD阵列泵浦Nd:GGG圆盘的温度场分析

为了研究Nd:GGG激光晶体圆盘在热容运行模式下的温度场分布及变化问题,根据实际情况建立物理模型进行了分析.从热传导微分方程出发,通过格林函数法求得激光器工作、冷却阶段晶体内部温度场的解析解,在一定程度上可以反映温度场的变化情况.数值计算了矩形LD光斑尺寸3 cm,泵浦功率8100 W、脉冲频率500 Hz、脉冲宽度0.2 ms条件下泵浦4 s后圆盘的温度场以及变化曲线,得到4 s末的最大应力已经达到晶体断裂极限的47%.采用280 K、290 K的温度分别对圆盘进行背面冷却时,需要60～70 s左右的冷却时间;当采用280 K对圆盘进行背面和侧面同时冷却时,冷却时间缩短到30 s左右.     

端面抽运Nd:YAG圆棒热容激光晶体热分析

为了准确研究LD端面抽运圆棒热容激光晶体Nd:YAG时产生的热效应,采用以半解析热分析理论为基础、结合弹性力学理论的研究方法,得出了圆棒热容激光晶体抽运阶段和冷却阶段的温度场、热应力场和端面形变量半解析计算方法。结果表明,当抽运总功率为200W,4阶超高斯LD对Nd:YAG抽运2s时,Nd:YAG圆棒热容激光晶体的端面最大应力为52.9MPa,低于晶体断裂阈值下线的50%;此时激光晶体端面形变为3.05μm。所得结果为优化热容激光器提供了理论支持。     

激光二极管侧抽运长方形Nd:YVO4激光晶体热分析

以解析分析理论为基础,研究长方形Nd∶YVO4激光晶体受到具有高斯分布半导体激光侧端面抽运时,晶体温度场和热形变的分布情况。通过对激光二极管(LD)侧面抽运晶体工作特点分析,建立了符合实际工作情况的热模型,利用正交各向异性材料热传导方程,得出长方形Nd∶YVO4晶体温度场和热形变场通解表达式,并提出了两种有效减小晶体热形变的方法。研究结果表明,当使用输出功率为30 W的激光二极管侧面中心抽运Nd∶YVO4激光晶体时,在抽运端面中心获得240.0℃最高温升和4.73μm最大热形变量。偏心0.6 mm时,端面最大热形变量减少31.1%。晶体厚度减小30%时,端面最大热形变量减少23.5%。     

不同抽运光分布的Nd:GGG热容激光器介质热应力分析

从固体瞬态热传导微分方程出发并结合弹性力学的基本方程,利用有限元方法对Nd:GGG热容激光器介质的瞬态温度和热应力进行了数值模拟.数值模拟并分析了介质端面抽运光为均匀分布和高斯分布两种情况下,介质的温度、应力的瞬态分布.模拟中考虑了由介质的吸收特性导致的介质热沉积功率不均匀分布和介质热容随温度的变化关系.结果表明,抽运光功率一定时,抽运光均匀分布时介质的最高温度较低,温度梯度较小,介质所受热应力较小.     

基于二极管泵浦Nd：YAG激光器的紫外微加工系统研制

自行研制紫外微加工系统,系统有效工作范围120 mm×120 mm,最小加工线宽80 μm,系统操作简单、运行稳定高效.实验中完成对Nd:YAG紫外激光器、XY扫描振镜以及F-Theta平场透镜设计.实现波长355 nm紫外激光最高平均功率2.13 W稳定输出,1 h内输出功率波动小于7%;XY振镜最大扫描角度 28°,线性响应速度0.35～0.5 ms;F-Theta视场角为±25°,有效焦距为250 mm.最后对系统存在的问题进行了分析.     

LD侧面泵浦板条激光器热分布研究

建立了二极管侧面泵浦板条激光介质模型,给出了相应的热传导方程,应用有限差分法对热传导方程进行求解,得出了介质内的温度分布。分析了不同吸收系数下以及采用单、双侧泵浦时介质吸收的光强分布及温度分布,并讨论了在单、双侧泵浦条件下,泵浦功率变化对介质温度分布的影响。结果表明采用双侧泵浦更利于获得均匀的温度分布,泵浦功率增大时热效应将显著增大。     

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。     

Nd:GGG激光晶体的缺陷研究

Nd:GGG晶体是热容固体激光器的一种重要的工作介质.采用提拉法沿〈111〉方向生长出直径为60 mm的Nd:GGG单晶,利用应力仪、偏光显微镜和环境扫描电子显微镜及化学腐蚀等仪器和手段,对晶体的宏观和微观缺陷进行了观察和分析,可为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供指导.     

LD变半径抽运Nd∶GdVO_4晶体棒热效应

为了研究LD抽运晶体在实际谐振腔中,LD变化半径在晶体中产生的热效应,采用了理论上与理想模型下所求解的结果相比较的方法,得到了当输出功率为15W时,抽运端面中心获得199.545℃最高温升和1.33μm最大热形变量、实验值与理论值基本一致的结果.结果表明,这种新的研究方法可以更准确地应用到其它激光晶体热问题的研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据.     

脉冲LD 端面泵浦Nd:YAG 晶体温场研究

为解决脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体产生瞬态热效应的问题,对激光晶体内的温场分布进行了解析分析与定量计算。通过对脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点分析,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型,考虑到Nd:YAG晶体导热系数与其温度的函数关系,引入弦截法求解含时热传导方程,得出了变热传导系数方形Nd:YAG晶体时变温度场的一般解析表达式。定量分析了变热传导系数方形Nd:YAG晶体在不同超高斯阶次和光斑半径下内部温度场时变情况。计算结果表明:使用平均输出功率为60 W 的脉冲激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG 晶体,若入射的3阶超高斯光束泵浦光光斑半径为400 m,则晶体尺寸为4 mm4 mm8 mm的Nd:YAG晶体在达到准热平衡状态时的最高和最低温升分别为364 K和337 K。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并对解决激光晶体热效应问题提供了理论依据。