准连续TEM00模被动调Q Nd:YAG激光器的研究

采用峰值功率为500 W准连续激光二极管(LD)阵列侧面泵浦Nd:YAG晶体,Cr4+:YAG可饱和吸收体作为被动调Q元件,在重复频率为40 Hz时实现了单脉冲能量为8.24 mJ、脉冲宽度约7 ns的1 064 nm TEM00模调Q激光脉冲输出,脉冲峰值功率达到1.2 MW,从而为主振荡功率放大(MOPA)系统提供高峰值功率、高光束质量的种子源。对泵浦功率和泵浦脉冲宽度对输出脉冲特性的影响进行了实验研究。     

大能量短纳秒脉冲Nd：YAG激光

报道了一台大能量高光束质量激光二极管侧面泵浦的短纳秒脉冲Nd:YAG激光器。激光器包括纳秒电光调Q振荡器和两级侧面泵浦Nd:YAG棒状放大器。振荡级采用Nd:YVO₄晶体作为增益介质可减少热致双折射效应并降低腔内损耗。放大级采用两级串联放大的方式以提高放大倍数。最终，在脉冲重复频率为10 Hz时，获得了最大单脉冲能量为377 mJ、脉冲宽度为5.9 ns、平均光束质量因子为1.86的1064 nm激光输出。这种大能量、窄脉宽、高光束质量激光器有望用于远距离高精度的激光测距。     

25kHz、约2ns声光调Q Nd:YVO4激光器研究

为了获得高重频窄脉冲高光束质量激光输出,采用LD抽运Nd:YVO₄晶体声光调Q方案,进行了相关理论分析和实验验证,振荡级获得了重频25kHz、单脉冲能量22.4μJ、脉冲宽度2.19ns、光束质量因子M2 < 1.2的种子激光,光光转换效率为24.3%;放大级获得了重频25kHz、单脉冲能量585μJ、脉冲宽度2.26ns、光束质量因子M2 < 1.7的激光输出,提取效率为15.6%。结果表明,采用LD抽运Nd:YVO₄晶体声光调Q方案能够获得高重频、窄脉冲、高光束质量激光输出,其实验现象与理论计算结果较为符合。     

高光束质量窄纳秒脉宽Nd∶YVO4板条脉冲串激光器

提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO₄板条晶体掺杂区域的纵横比，结合腔模的最佳设计，限制腔内的高阶模式振荡，获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO₄板条晶体，采用电光调Q技术，研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下，获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑，获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出，对应的x和y方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。     

LD 脉冲泵浦被动调Q 窄脉冲大能量全固态激光器

利用Nd:YAG/Cr4+:YAG 键合微片激光晶体研制了被动调Q 大能量窄脉冲的全固态激光器,激光器采用脉冲激光二极管泵浦方式,设计了本振级和两级放大结构,分析了激光器系统的自激振荡和其抑制方法,在激光器本振级获得稳定脉冲激光输出的基础上,当两级放大器泵浦电流分别为83A 和85 A 时,获得了最大单脉冲输出能量为120 mJ,脉冲宽度为1.28 ns 的1 064 nm 激光输出,激光通过倍频后可得到65 mJ 的532 nm 绿光输出,其窄脉宽和高光束质量特性可为飞秒激光器啁啾放大提供良好的泵浦源。     

高峰值功率窄线宽固体激光器技术

报道了一种高峰值功率、窄线宽、高光束质量的主动调Q脉冲固体激光器,具有体积小、结构紧凑、环境适应性强等优点。采用LD侧面空间补偿泵浦、升压式RTP晶体电光调Q、利用布拉格体光栅VBG压窄线宽等技术。在工作频率20 Hz时,获得了脉冲宽度10 ns,单脉冲能量200 mJ,光束发散角2 mrad,在室温25 ℃时,中心波长1064 nm,中心波长漂移量≤0.05 nm,线宽(半高宽)≤0.1 nm的激光输出。     

大能量窄脉宽高平均功率绿光激光器

研制了在大能量窄脉宽情况下实现高平均功率输出的绿光激光系统。利用激光二极管抽运Nd∶YAG晶体,采用RTP晶体电光调Q和主振荡功率放大的功率分摊技术,实现大能量窄脉宽高重复频率532 nm绿光激光输出。输出基频光波长1064 nm,脉冲平均能量213 mJ,工作频率100 Hz,光-光转换效率12%。采用Ⅱ类相位匹配高抗灰迹KTP晶体腔外倍频,输出绿光波长532 nm,脉冲平均能量127 mJ,工作频率100 Hz,脉冲宽度7.2 ns,光束质量20mm.mrad,532 nm插头效率2.1%。     

1645 nm单频脉冲Er:YAG陶瓷激光器

设计和研制了1645 nm Er∶YAG单频脉冲激光器系统,采用注入种子技术和对称泵浦的双Er∶YAG陶瓷结构,当脉冲重复频率为200 Hz时,获得了最大平均脉冲能量为22.75 mJ、脉冲宽度为223.1 ns的单频调Q脉冲激光输出,x和y方向上的光束质量因子分别为1.16和1.15,0.5 h内单频脉冲的中心频率稳定性为578 kHz,激光脉冲输出能量的不稳定性小于0.5%。     

二极管端面抽运千赫兹激光器

大功率千赫兹激光器作为雷达系统的核心部分之一,在大气科学的研究中显得极为重要。实现大功率千赫兹激光器的可行方式之一是采用主振荡功率放大器。为了获得窄脉宽、高光束质量的千赫兹主振荡器,采用二极管端面抽运的千赫兹电光调QNd:YAG激光器的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了重复频率1kHz、脉冲宽度5ns、单脉冲能量2.7mJ的1064nm激光输出,光光转换效率40%、光束质量M2=1.2。结果表明,该研究为1kHz,500W,10ns绿光主振荡功率放大器提供了合格的种子源。     

用于空间探测的结构紧凑高功率纳秒激光脉冲光源

报道了基于Nd∶YAG晶体的传导冷却端面泵浦板条放大器结构实现高重复频率、高功率纳秒激光放大输出,系统采用主振荡功率放大结构,整个系统主要包括调Q纳秒激光种子源,小尺寸板条预放大器以及主放大模块。纳秒激光种子源在重复频率为400 Hz的工作条件下,输出激光功率为1.6 W,单脉冲能量为4 mJ,最终获得207 W功率放大激光输出,单脉冲能量超过0.5 J,输出激光脉冲宽度为6.55 ns,激光脉冲峰值功率超过75 MW。     

高重频高峰值功率窄线宽激光放大器

高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4块状晶体实现高增益的一级放大,808 nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。在重复频率10 kHz时,获得了峰值功率5 MW,线宽154 pm,脉冲宽度0.6 ns,平均功率31.5 W,光束质量M2为1.98的激光输出。从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。     

100MW级高峰值功率高光束质量Nd:YAG激光器

报道了一台高峰值功率、高光束质量、高稳定性的100 MW级脉冲灯泵浦Nd:YAG激光器。激光器整机采用种子注入功率放大方式,由激光脉冲放大理论出发,理论分析了影响放大级输出能量密度的因素,结合腔型结构优化设计,合理地选取了实验器件参数。实验中,本振级采用基模动态稳定腔结合电光调Q方式,实现了42mJ基模脉冲激光稳定输出,发散角为0.9mrad。当重复频率为10Hz时,经过腔外两级放大,激光器最终获得了1.146 J的1 064 nm动态激光,脉宽为9.2 ns;输出光束为平顶高斯型分布,发散角为0.3 mrad,1 h内的能量不稳定度RMS≤2.88%。     

棱镜组压缩腔内光束的电光调Q Nd:YVO4 板条激光器

理论研究了棱镜组对非稳腔内激光光束的压缩.并在实际的非稳腔-稳腔混合腔板条电光调QNd:YVO4激光器内部加入棱镜组,在非稳腔方向上压缩腔内光束,从而有效减小电光晶体BBO所需的体积,同时仍然能保证在激光晶体上有较大的基模体积,满足大功率输出的要求.当连续泵浦为66 W的时候,得到重复频率2 kHz脉冲激光的平均功率为3.6 W,平均每个脉冲能量为1.8 mJ.脉冲宽度为6 ns.实验结果表明,在加入棱镜组后,激光光束仍能保证很好的光束质量,并能获得高重复频率、高强度的短脉冲.     

高能量MOPA脉宽可调激光器

利用MOPA激光种子源,结合氙灯泵浦行波放大方法研制了高能量脉宽可调1 064 nm波段激光器。激光器采用电调制脉宽方式控制MOPA光纤激光器脉冲信号的输出,在保证高光束质量的前提下,实现了脉宽8.6~220.9 ns可调的1 064 nm种子激光输出。选用双通放大级设计,利用氙灯泵浦Nd:YAG晶体实现五级行波放大,分析讨论了抑制自激振荡方法和行波放大过程中脉宽变窄的原因。当氙灯注入能量为60 J,重复频率10 Hz时,实现了脉宽调范围为4.2~173.3 ns的稳定1 064 nm激光输出,单脉冲能量最高可达158 mJ。     

LD抽运免调试谐振腔被动调Q的固体激光器

将免调试谐振腔应用于二极管抽运固体激光器 ,采用Cr4 + ∶YAG晶体被动调Q ,准连续二极管侧向非均匀抽运Nd∶YAG激光棒 ,传导冷却 ,KTP腔外倍频 ,具有结构紧凑、抗失调能力强的特点。获得了远场近似平顶高斯分布的激光输出 ,输出波长 0 5 3μm ,能量 5 2 2mJ pulse ,稳定性 0 5 % ,电 光转换效率 3 4 % ,脉宽～ 6ns,重复频率 10～ 4 0Hz,发散角 2 8mrad。     

27-W average output power with 1.2*DL beam quality from asingle-rod Nd:YAG laser with phase-conjugating SBS mirror

The beam quality of a single-rod Nd:YAG laser with large mode volume was improved almost up to the diffraction limit by using a phase-conjugating mirror (PCM) based on stimulated Brillouin scattering (SBS). A new resonator design was used with sulfur hexafluoride as the SBS medium. The laser is Q-switched by the nonlinear reflectivity of the PCM. The stable fundamental mode operation and high efficiency via large mode volume was guaranteed by the combination of a highly selective aperture setup and the SBS mirror. The system exhibits a temporal burst structure of up to 50 Hz and a repetition rate of 11 kHz within the burst. The single Q-switch pulse showed a width of 42 ns. The energy, width, and repetition rate of the Q-switch pulses within the burst can be adjusted by varying the parameters of the laser system     

LD抽运高重复频率四通放大MOPA系统中的光纤相位共轭研究

报道了利用多模光纤作为相位共轭镜应用于重复频率100Hz。脉宽20ns的电光调Q四通放大LD抽运激光器的实验研究。由于光纤受激布里渊散射(SBS)存在的阈值效应，可以抑止使用平面全反镜的四通放大系统中难以克服的放大级自振荡(SO)和放大自发辐射(ASE)效应．以获得高能量高光束质量的激光输出。实验中在20ns．100Hz和注入光纤能量4．6mJ的情况下获得了4．1mJ的1064nm的基模激光输出。激光光束模式接近TEMoo模．且脉宽被压缩至4．7ns。在使用了光纤相位共轭镜的四通放大技术后，很好地补偿了由板条放大器热效应造成的光斑畸变。输出光斑很好地复原了振荡级输出光斑的光强空间分布。     

2 μm固体激光器的注入锁定

为了获得满足2 μm相干多普勒激光雷达使用的激光光源,进行了注入锁定固体激光器的实验研究。种子激光器采用双端镀腔膜的Tm,Ho:YLF微片晶体,在低温液氮环境下,获得单纵模稳频激光输出。从激光器采用有利于单纵模运转的环形腔结构,并利用熔融石英声光调Q获得脉冲输出。通过注入锁定,实验获得激光输出波长为2.067 μm,在重复频率大于20 Hz时,激光器的最终单脉冲输出能量2 mJ,脉冲宽度为146 ns。实验论证了注入锁定系统激光器作为雷达光源的可行性,并理论分析了种子注入时环形腔内的初始光场分布。     

高重复率窄脉宽Nd:YVO4板条激光器

部分端面抽运的混合腔板条激光器是一种新型的全固态激光器,采用这种结构,实现了高重复率调Q运转.在脉冲抽运情况下,1 kHz运转时,得到脉宽4.6 ns,单脉冲能量4.5 mJ的激光输出.在连续抽运调Q输出情况下,5 kHz高重复率运转时,获得了脉宽6 ns,单脉冲能量3.1 mJ的脉冲序列输出,平均功率超过15 W;当重复率高达25 kHz时,得到脉宽9.5 ns,单脉冲能量1.2 mJ的激光输出,平均功率达30 W.实验结果表明,输出水平还有很大的提升空间.