低温CTH∶YAG激光器的实验研究

为提升钬激光输出特性,分析了CTH∶YAG激光器能级跃迁全程,根据CTH∶YAG激光器准三能级的特点,采用BaSO4漫反射聚光腔,测试了不同频率,不同冷却温度、不同输出镜反射率和不同CTH∶YAG晶体面型对钬激光输出能量的影响。实验结果表明,在水温为10 ℃,输出镜反射率R=85%,采用双凹面型晶体时,在注入131 J时,8 Hz下的激光能量输出达到了5.5 J。     

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。     

LiNbO_3∶MgO∶Nd_2O_3晶体的光谱特性

本文用Czochrolski法生长出了LN:Mg~(2+):Nd~(3+)单晶,对其光谱参数进行了计算分析,并用激光泵浦,观察到了该晶体的激光输出。     

小型Cr~(4 )∶YAG调Q重频热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器研究

对小型Cr4 ∶YAG被动调Q重频热传导自然冷却 (Nd ,Ce) :YAG激光器进行了理论与实验研究。采用氙灯泵浦 ,注入能量 3.6～ 4 .8J ,实现重频 (2～ 5pps)单脉冲能量输出 10～ 15mJ ,最大单脉冲输出能量 2 5mJ ,脉宽 6～ 12ns ,对应的静态能量输出 2 0～ 30mJ ,动静比达 50 % ,实现了器件的小型化和工程化 ,器件工作的环境温度范围达 6 0℃～ - 4 0℃ ,可用于机载激光测距。     

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。     

稳定的高重频Cr4 + ∶Nd3 + ∶YAG自调Q激光器

在平平腔的Cr4 ∶Nd3 ∶YAG激光器中,采用内置f=70mm双凸透镜形成等效腔和用1mm小孔光阑进行横模限制的方法,获得了高重频、高光光转换效率、稳定的激光脉冲序列。在泵浦功率17. 2W时,获得了平均功率4. 7W,其光光转换效率达到了27. 3%。此时的重复频率及其标准方差为42±1kHz,脉宽及其标准方差为9. 57±0. 187ns,示波器采集的光脉冲值幅度及其标准方差为471±36μW。对应的峰值功率和单脉冲能量分别达到了13kW和115μJ。据我们了解,这是迄今为止LD端面泵浦的自调Q激光器获得的重复频率最高且稳定的实验结果。     

LiNbO_3∶Fe∶Cu晶体中双色全息存储技术的研究

采用365nm的门光束和633nm的记录光,在LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中实现了双色记录和无损读出。通过适当的预敏化,在门光束光强与记录光强分别为20mW/cm2和390mW/cm2时,得到的灵敏度和饱和衍射效率分别为0.004cm/J和37%。同时还研究了LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中的暗保存时间、光擦除时间常数以及用脉冲光作门光束时的双色存储性质。     

氙灯抽运Nd∶GdVO4晶体的脉冲激光性能

利用闪光灯作为抽运源研究了Nd∶GdVO4晶体的脉冲激光性能。激光晶体样品尺寸为 4mm× 4mm× 6mm。当输出镜透过率T =15 % ,抽运能量为 6 .32J时 ,激光器静态输出能量为 31.7mJ。对T =7%的输出镜 ,抽运阈值为 0 .13J。用厚度为 1.5mm ,小信号透过率为 5 4 .7%的Cr4+ ∶YAG晶体片实现了激光器的被动调Q运转 ,测得动态和静态激光能量输出之比约为 1∶3。在T =15 %的输出镜透过率下 ,当抽运能量为 3.89J和 6 .32J时 ,分别得到了脉冲宽度为 4 8.0ns和 39.2ns的单脉冲输出     

Ce∶Mn∶LiNbO3晶体紫外记录研究

采用紫外光作记录光在Ce∶Mn∶LiNbO3晶体中实现非挥发全息记录,灵敏度可达0.0803 cm/J,衍射效率(固定)为5.07%,比采用红光为记录光,紫外光为敏化光的非挥发双中心记录方案均提高了50多倍。分析表明,采用紫外光作为记录光,深能级电子被激发比例极大提高,参与光折变过程的电子平均运动周期变短,提高了衍射效率和灵敏度;深浅能级电子光栅的同相位,使得固定空间电荷场变强。文中还研究了退火对记录性能的影响。     

稳定的高重频Cr4 + ∶Nd3 + ∶YAG自调Q激光器

在平平腔的Cr4 + ∶Nd3 + ∶YAG激光器中,采用内置f = 70mm双凸透镜形成等效腔和用<1mm小孔光阑进行横模限制的方法,获得了高重频、高光光转换效率、稳定的激光脉冲序列。在泵浦功率17. 2W时,获得了平均功率4. 7W,其光光转换效率达到了27. 3%。此时的重复频率及其标准方差为42 ±1kHz,脉宽及其标准方差为9. 57 ±0. 187ns,示波器采集的光脉冲值幅度及其标准方差为471 ±36μW。对应的峰值功率和单脉冲能量分别达到了13kW 和115μJ。据我们了解,这是迄今为止LD端面泵浦的自调Q激光器获得的重复频率最高且稳定的实验结果。     

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。     

Q-switched and Mode-locked Characteristics of Cr4+:YAG Crystal

The passively Q-switched and mode-locked(QML) characteristics in a diode-pumped Nd:GdVO4 laser with Cr4 :YAG saturable absorbers have been demonstrated. A maximum average output power of 710 mW has been obtained in the QML laser. The maximum energy of a single Q-switched pulse is 52.5 μJ,with the corresponding pulse width of 30 ns and the peak power of 1.75 kW,at the incident pump power of 7.75 W. The repetition rates of the Q-switched envelope and the mode-locked laser pulse are 16.7 kHz and 680 MHz,respectively.     

新型Q开关晶体Cr4+:YAG的生长和被动调Q研究

本文工作采用二价Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr^4 :YAG。所生长的晶体在空气中退火（1450℃）50小时后，晶体的颜色明显加深，吸收光谱测量表明晶体中的Cr^4 离子浓度得到显著提高。在闪光灯泵浦的Nd:YAG激光器上对不同透过率、退火后的Cr^4 :YAG晶体进行了被动调Q实验。结果表明所生长出的Cr^4 :YAG晶体对Nd:YAG激光器具有很好的调Q作用。     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器的研究及设计

从晶体的吸收光谱、能量转移及其受温度的影响对Cr,Tm,Ho:YAG激光器的工作特性进行了理论分析。通过试验分析了泵浦功率、谐振腔结构、输出镜透过率及冷却对激光输出的总合影响,探讨了激光系统的优化设计方法。试验中在重复频率为1Hz情况下得到单脉冲能量4.5 J,5Hz情况下平均功率15W的激光输出。     

高效率Cr3+:LiSrAlF6激光器的研究

研究了用有机染料进行抽运光光谱转移提高抽运效率的可能性。氙灯脉冲宽度从 1 81μs降到 1 1 8μs,激光输出斜效率提高了 1 7%。采用 R- 640染料光谱转移实现光谱匹配 ,斜效率提高了1 0 % ,采用 1 2 0μs的脉冲抽运光及用有机染料 R- 640对氙灯抽运光进行光谱转移 ,抽运 Cr3 浓度为 5(at- % ) ,尺寸为 6 mm× 45 mm的 Cr3 :Li SAF6激光晶体 ,中心波长为 830 nm,获得 1 J的激光能量输出     

LD端面泵浦变热传导系数Nd:YAG晶棒温场特性

为了解决激光二极管泵浦激光晶体产生的热效应问题,对激光晶体内的温升进行了解析分析与定量计算。通过对激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点的分析,建立了符合实际工作情况的热模型。考虑到晶体材料热传导系数受其宏观温度变化的影响,应用常数变易法以及特征函数法得到了变热传导系数Nd:YAG晶体棒在端面泵浦情况下温度场的一般表达式。定量计算了激光二极管超高斯分布泵浦光阶次、泵浦功率、光斑尺寸以及晶棒半径对其温度场分布的影响。研究结果表明:使用输出功率为60 W的激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG晶棒,若耦合入射的3阶超高斯光束泵浦光斑半径为400μm,晶棒半径为1.5 mm,长度为8 mm时,Nd:YAG棒内最大温升为343.9℃;而将其热导率视为定值时,晶体的最大温升只有222.7℃。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并为提高全固态Nd:YAG激光器性能提供了理论依据。     

氙灯抽运Nd：GdVO4晶体的脉冲激光性能

利用闪光灯作为抽运源研究了Nd:GdVO4晶体的脉冲激光性能.激光晶体样品尺寸为4 mm×4 mm×6 mm.当输出镜透过率T=15%,抽运能量为 6.32 J时,激光器静态输出能量为 31.7 mJ.对T=7%的输出镜,抽运阈值为 0.13 J.用厚度为 1.5 mm,小信号透过率为 54.7%的Cr4+:YAG晶体片实现了激光器的被动调Q运转,测得动态和静态激光能量输出之比约为1:3.在T=15%的输出镜透过率下,当抽运能量为 3.89 J和 6.32 J时,分别得到了脉冲宽度为 48.0 ns和 39.2 ns的单脉冲输出.     

Cr,Tm, Ho:YAG激光器输出的实验研究

为了研究Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出脉冲能量和晶体温度的关系,利用有限元的方法计算了不同制冷温度和抽运功率情况下晶体内温度的分布,从而分析温度分布对激光实验输出的影响。控制制冷液温度在15℃、重频5Hz时,获得最大能量为217mJ的脉冲输出,斜效率约为1.4%;而重频10Hz时,最大单脉冲输出仅为56mJ,斜效率约为0.9%。结果表明,制冷温度和频率的增加都将大大增加激光的抽运阈值,同时降低输出效率。     

小型Cr4+:YAG调Q重频热传导冷却(Nd,Ce):YAG激光器研究

对小型Cr4+:YAG被动调Q重频热传导自然冷却(Nd,Ce):YAG激光器进行了理论与实验研究。采用氙灯泵浦,注入能量3.6～4.8J,实现重频(2～5pps)单脉冲能量输出10～15mJ,最大单脉冲输出能量25mJ,脉宽6～12ns,对应的静态能量输出20～30mJ,动静比达50%,实现了器件的小型化和工程化,器件工作的环境温度范围达+60℃～-40℃,可用于机载激光测距。     

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%。