高功率激光二极管抽运Nd∶YAG连续双波长激光器

通过双波长理论计算确定了双波长运转时腔镜介质膜在不同波长的最佳透射率以及激光腔内不同波长的衍射损耗,最终利用四腔镜双谐振腔结构实现了激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG激光器在1064 nm和1319 nm的双波长同时连续运转,并分析了激光腔长与双波长激光输出功率比值之间的关系以及抑制1338 nm等其他波长运转的方法。在抽运功率为500 W时,实现了平均功率超过45 W的连续激光输出,1064 nm和1319 nm单一波长连续输出功率均超过20 W。两波长输出的光束质量因子M2分别为32和39。输出功率不稳定性均小于5%。     

激光二极管抽运Nd:YAG晶体间歇振荡双波长激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG晶体间歇振荡1064 nm和1319 nm双波长激光器。采用间歇振荡技术,可有效地控制上能级的反转粒子数,避免激光振荡谱线之间的双波长竞争效应,而且对输出镜镀膜精度的要求大大降低,稳定的间歇振荡双波长激光输出较容易获得。两声光间的延迟时间连续可调,因此可以通过调节延迟时间来改变双波长激光的输出功率之比。在抽运电流为22 A,声光重复频率为4 kHz,延迟时间为10 μs时获得1319 nm激光偏振输出功率6.2 W,1064 nm激光偏振输出功率5.1 W。根据间歇振荡双波长激光器的四能级速率方程模型进行了数值计算和分析,理论结果与实验相符。     

高功率准连续激光二极管泵浦的Nd：YAG激光器

对高功率准连续激光二极管侧面泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ固体激光器进行了理论和实验研究。当泵浦能量为１３５ｍＪ时，得到脉冲能量为１６ｍＪ和１０６４ｕｍ激光，重复频率可达４００Ｈｚ。     

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，以连接波运转平均功率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％。     

激光二极管阵列抽运Nd:YAG腔内双波长运转589 nm和频激光器

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)抽运Nd:YAG晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态589 nm激光器的设计和实验结果.黄激光是由Nd:YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生的,其对应能级跃迁分别为4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2.实验采用三镜折叠腔结构,在808 nm的15 W抽运功率下,获得了最高功率为860 mW连续波TEM00的589 nm黄激光输出,光-光转换效率为5.7%,激光输出功率噪声低,光束质量因子M2＜1.2,4 h功率稳定度优于±3.4%.实验结果表明采用三镜折叠腔进行腔内和频是获得589 nm黄激光的有效方法,并可以应用到Nd:YAG晶体的其他谱线或具有多条谱线的其他激光增益介质,获得更多不同波长激光输出.     

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%。     

激光二极管阵列抽运Nd∶YAG腔内双波长运转589nm和频激光器

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态589 nm激光器的设计和实验结果。黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生的,其对应能级跃迁分别为4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2。实验采用三镜折叠腔结构,在808 nm的15 W抽运功率下,获得了最高功率为860 mW连续波TEM00的589 nm黄激光输出,光-光转换效率为5.7%,激光输出功率噪声低,光束质量因子M2<1.2,4 h功率稳定度优于±3.4%。实验结果表明采用三镜折叠腔进行腔内和频是获得589 nm黄激光的有效方法,并可以应用到Nd∶YAG晶体的其他谱线或具有多条谱线的其他激光增益介质,获得更多不同波长激光输出。     

侧面抽运Nd:YAG连续激光器

介绍了一种二极管侧面抽运的Nd:YAG连续激光器,获得了37.9W的连续1064um的激光输出,光-光转换效率为23.7％。用光线追迹法对实验中的具体参数进行了数值模拟,指出了实验中的不足之处,对侧面抽运结构的设计作了分析讨论。     

激光二极管抽运Nd:YAG双薄片激光器

激光介质的热效应是高平均功率固体激光器面临的最大挑战,采用薄片激光介质是解决热效应的有效手段之一。当在抽运区尺寸远大于薄片厚度并且抽运光均匀分布的条件下,热流近似为沿厚度方向的一维分布,从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。设计了四通光学耦合系统,通过提高二极管激光器阵列输出激光强度分布的均匀性,并优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。采用两片1 mm厚的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个峰值功率2000 W,占空比为15%的二极管激光器阵列抽运下,获得了峰值功率1440 W,平均功率216 W的准连续激光输出,光光转换效率达到36%,电光转换效率超过16%,在稳腔下测得的光束质量M2 因子约为12×13。     

164W LD侧抽运准连续Nd:YAG/HGTR-KTP高功率绿光激光器

为了研究百瓦级高光束质量绿光激光器,采用激光二极管侧面抽运双棒串接、双声光调Q的方法,依据光束传输矩阵,分析比较了V型折叠腔内分别置入单、双激光晶体时,其热透镜效应对谐振腔稳定性、折叠臂内光场分布以及倍频晶体处子午光斑和弧矢光斑大小的影响,倍频晶体选用具有抗灰迹特性的Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体。当总抽运功率为1200W、重复频率为27.2kHz时,得到了脉冲宽度为130ns的164W准连续绿光输出,光光转换效率为13.7%,光束质量因子Mx2=10.46,My2=10.59。结果表明,使用双棒串接、双声光调QV型腔结构,可以获得百瓦级高功率、高光束质量532nm绿光输出。     

新型大功率双波长半导体激光器的研制

提出了一种新结构半导体双波长激光器 ,即用隧道结把两个发射不同波长的激光器结构通过外延生长的方法连接起来。通过计算和设计 ,制备了性能良好的大功率激射的双波长半导体激光器。双波长器件的实际激射波长分别为 95 1 nm和 987nm,为基模激射。器件在 5 3 0 m A直流工作时输出功率达到 5 0 0 m W,斜率效率为1 .3 3 W/A。在 2 A电流时功率达 2 .4W,斜率效率为 1 .3 8W/A;3 A电流时功率达 3 .1 W,斜率效率为 1 .2 1 W/A。     

产生太赫兹辐射源的Nd:YAG双波长准连续激光器

产生太赫兹波辐射的方法可分为电子学和光子学两大类.在光子学领域,非线性光学差频方法是获取高功率、低成本、便携式、室温运转太赫兹波的主要方法之一.实验研究了激光二极管(LD)端面抽运Nd:YAG1319 nm/1338 nm双波长准连续线偏振运转激光器,理论计算了输出双波长在非线性晶体DAST(4-N,N-dimethylamino-4'-N-'methyl-stilbazolium tosylate)中差频产生太赫兹辐射的平均功率.在重复频率50 kHz时,双波长激光平均输出功率达到2.22 W,斜率效率12.72%,线偏振度0.983,脉冲宽度71.91 ns.M2因子仅为1.165,不稳定性小于0.487%.根据非线性差频理论,计算出可在1 mm厚DAST晶体中获得4.71 mw的3.23 THz高相干性太赫兹波辐射.这两条非常接近的谱线为进一步通过非线性光学差频方法获得高相干性太赫兹波提供了理论基础.     

激光二极管列阵抽运Nd:YAG/LBO大功率蓝光激光器

报道了激光二极管列阵(LDA)端面抽运全固体腔内倍频大功率蓝光激光技术的研究。采用复合Nd：YAG晶体作为增益介质，并利用半导体致冷器(TEC)对激光晶体的温度进行精密控制。倍频晶体采用Ⅰ类临界相位匹配方式切割的LBO晶体。谐振腔为Ⅴ型结构。根据大功率抽运条件下激光晶体热透镜效应严重，且热透镜的焦距会随着抽运功率的增大逐渐变短的特点，计算出最大抽运功率条件下激光晶体的热透镜焦距，依据此数据来优化谐振腔结构，使激光器实现最佳模式匹配和倍频效率，得到高效蓝光激光输出。在可吸收抽运功率为18．5W时，473nm蓝光激光输出功率为1．38w，抽运光-倍频光的光-转换效率为7．5％。     

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。     

激光二极管抽运的高效率Yb:YGG激光器的连续及锁模运转

报道了激光二极管抽运下的高效率Yb:YGG连续及锁模激光器。实验中采用光学浮区法生长的高质量Yb:YGG激光晶体,在6.7 W的入射抽运功率下得到了1.95 W的激光输出,光-光转换效率为29.1%,最大斜率效率为60%。用半导体可饱和吸收镜启动锁模,在没有补偿色散的情况下得到了1 W的激光输出,光-光转换效率为18.2%,脉冲宽度为2.1 ps,中心波长位于1035 nm。     

连续波工作大功率半导体激光器阵列的温度分布

用Ansys 软件模拟了大功率半导体激光器阵列的稳态温度分布,并对自行研制的半导体激光器阵列的温度变化进行了测试,结果表明理论计算与实验结果基本吻合.该模拟结果对大功率半导体激光器阵列的封装设计具有现实的指导意义.     

高平均功率全固态激光器

综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作.围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题,比较了各类激光器的优缺点.总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段,指出减小激光器热效应可能的技术途径.