高功率半导体激光抽运碱金属蒸汽激光器

随着半导体抽运固体激光器向更高的输出功率发展,固体激光工作物质的热效应问题成了该类器件发展的瓶颈,人们开始尝试用高功率半导体激光抽运气体工作物质来代替固体工作物质以实现良好的热管理。半导体抽运碱金属蒸汽激光器（DPAL）结合半导体激光高功率、高效率抽运和气体激光介质良好的热管理和光学特性,以及碱金属原子D线激光跃迁的高量子效率（99%）等优越性,有可能实现好的光束质量（近衍射极限）、高效率（斜率效率大于80%）、高平均功率的近红外激光,在定向能量传输、国防军事、激光钻油气井和激光工业加工等领域具有极好的应用前景。综述了DPAL激光器的工作原理、关键技术、最新研究进展和它的应用前景。     

列阵半导体激光抽运高频YAG激光器

在国家863的资助下,我们研制成功一种线列阵半导体激光抽运YAG激光器,其设计方案是用双管侧面垂直抽运,激光晶体棒为Φ3×50 mm,线列阵管发光长度40 mm,通过光学设计实现了单模抽运技术,不用特殊的选模措施,激光输出即是低阶横模,激光发散角小于0.8 mrad. 为了解决高频工作时的热效应,激光晶体棒和半导体激光管均采用蒸馏水循环冷却,两路冷却水是通过同一水抽运用三通接头连接的,总水量为8 kg,每分钟流量5 kg.用温控措施使水温控制在±1℃以内,最佳工作点为20℃. 通过实验和测试,该机在1000 Hz工作时,静态平均输出功率可达25 W,Q开关状态平均输出功率达15 W,激光脉宽12.5 ns,峰值功率约1.2 MW,激光系统具有很好的稳定性,连续工作2小时,激光衰减小于2%.激光头初步实现了小型化,包括密封系统总重量为3.5 kg.(PC4)     

高功率半导体激光器和二极管抽运固体激光器

1　引言1 .1　二极管激光器转换效率的基础总效率是所有高功率器件的重要问题。半导体激光器的高效率极其重要 ,因为其主要参数 (首先是阈电流和微分量子效率 )对温度非常敏感。简单激光二极管的输出功率为Pop =ηiln( R1 R2 ) - 1 / 2 [αi L ln( R1 R2 ) - 1 / 2 ]- 1( hω/e) ( I - Ith)其中 hω为光子能量 ,ηi为内部效率 ,αi为光损耗系数 ,L为腔长 ,R1 、R2 为反射系数 ,I为抽运电流 ,Ith 为阈值电流。总效率通常由下式决定ηt=Pop/Pel =Pop/[I( Vj IRs) ]其中 Vj为结电压 ,Rs为串联 (残余 )二极管电阻。对于高总效率的激…     

列阵半导体激光侧面抽运研究

目前国内外在半导体抽运激光器中有多种侧面抽运方案,如多管四周均布,三管1200均布等方案,这些抽运方案虽成像较好,但结构复杂,成本高,抽运效率却无明显提高.本文采用双LD列阵侧面垂直径向入射抽运方案.本方案中所用准连续列阵半导体激光器长4 cm,发射线宽1 μm,垂直于结方向发散角近似400,平行于结方向发散角接近100,配合Nd∶YAG激光晶体棒选择合适几何尺寸的柱面镜,并充分利用LD列阵400的发散角,使每个LD列阵发出的抽运光以900会聚径向入射到Nd∶YAG激光晶体棒内,并沿同一径向使抽运光全反入射到晶体内.由于抽运光是沿Nd∶YAG激光晶体棒径向入射,降低了晶体棒表面反射损耗,在晶体内沿每一径向有抽运光通过,抽运光在晶体内分布比较均匀,并充满了整个晶体.同时在腔体表面镀有对808 nm抽运光高透和全反膜,增加入射抽运光透射率和回程抽运光反射率.因此整个装置结构简单,损耗小,抽运效率高.经实验测试,在高重复率电光调谐激光器中,静态激光输出转换效率25%,动态激光输出转换效率15%,输出低阶模.可以看出该列阵半导体激光侧面垂直抽运体积和模体积交叠较好,整个激光器具有结构紧凑,体积小,抽运效率高等优点.该侧面抽运方式具有良好的应用前景.(PC3)     

半导体激光抽运碱金属激光器研究进展

半导体激光抽运碱金属激光器(DPAL)具有很高的斯托克斯效率、高光束质量、近红外光谱等优异的特性, 得到了广泛的关注和较快的发展。作为典型的三能级激光器, 碱金属激光器连续输出的近红外波长分别为895nm(铯), 795nm(铷), 770nm(钾)。介绍了半导体激光抽运碱金属激光器的物理机理和重要研究进展, 以及作者团队在碱金属激光器方向做的理论和实验研究情况, 讨论了该领域存在的问题和难点, 并对碱金属激光器的未来发展进行了分析和展望。     

半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是一种具有广阔应用前景的激光器,近年来发展迅速。使用碱金属铷所需要的中心波长为780nm的半导体激光器线阵作抽运源,采用平面衍射光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.13nm,并使用斩波器将半导体激光变为脉冲输出形式。采用透镜组合对窄线宽半导体激光进行光束扭转整形,整形后光斑近似为方形。半导体激光经线宽压窄和光束整形后,被聚焦进铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。控制铷蒸气泡温度为145℃,注入谐振腔的抽运光峰值功率为最高13W时,获得了峰值功率2.8W的线偏振铷激光输出,光-光转换效率达21%。     

半导体激光抽运源大通道水冷热沉的接口设计

针对普通大功率半导体激光抽运源用大通道水冷热沉热阻高、工作时热沉表面在大通道水流方向存在明显温升进而导致加载其上的激光bar寿命不一致以及抽运源整体光谱宽度难以控制的问题,利用商用有限元软件ANSYS仿真获得抽运源工作时不同冷却水流量条件下热沉内部温度场分布,分析该结构热沉热阻系统的构成及整体热阻瓶颈所在。实际中通过改变冷却水接口结构,获得“入口效应”,提高了大通道热沉整体换热性能,进一步减小热沉表面温度梯度。利用所设计的新接口大通道水冷热沉获得3 bar线阵120 W连续(CW)输出半导体激光器抽运源,输出中心波长为807.7 nm,光谱宽度(FWHM)为2.8 nm。     

大功率半导体激光光纤耦合技术进展

由于大功率半导体抽运固体激光器在民用和军事等方面显示了越来越重要的地位,大功率半导体激光光纤耦合技术作为其关键技术,日益受到人们广泛关注。对各种大功率半导体激光器光纤耦合技术进行了简介和比较,并对国内外同类产品进行了概述与展望。     

激光抽运铷原子频标的实验研究

研制了激光抽运铷原子频率标准 ,对其多种参数及指标进行了测量 ,分析并提出了如何提高指标的相应措施。     

列阵半导体激光端面抽运Nd：YVO4绿光激光器的研究

报道了采用列阵半导体激光端面抽运Nd：YVO4晶体的KTP腔内倍频绿光激光器。采用多柱透镜法，对列阵半导体激光进行了有效整形，并利用谐振腔折叠产生的像散，实现了抽运光与振荡光较好的模式匹配；由于是直接耦合抽运，因此保证了半导体抽运光以π偏振光入射Nd：YVO4(单轴)晶体，实现了半导体抽运光与Nd：YVO4吸收的偏振匹配。在抽运功率为9．5W时，得到520mW的稳定绿光输出，光-光转换效率为5．5％。     

半导体激光超短脉冲宽度的非共线二次谐波自相关测量

设计了用于高重复率超短脉冲半导体激光脉宽测量的非共线二次谐波自相关测量装置。给出了实际测量结果。从理论上分析了该装置的时间分辨率。     

用于光纤CDMA的超短光脉冲源特性分析

超短光脉冲的产生是光纤ＣＤＭＡ通信的关键技术之一。本文采用半导体激光器多模速率方程模型,分析了增益开关半导体激光器的输出特性,对激光器的本征参数、工作条件与超光脉冲输出特性的关系进行了探讨：也研究了获得取最佳输出特性的条件,可通过控制偏置电汉来调节光脉宽,且在最佳偏置电汉下对市制电流脉宽有一定的宽容度。     

利用高阶光孤子压缩效应获得4．8ps超短半导体激光脉冲

对有损光纤中高阶光孤子压缩进行了理论分析，利用Ｆ－Ｐ光谱窗和高阶光孤子效应使增益开关ＤＦＢ激光器输出光脉冲脉宽由４４．２ｐｓ压缩至４．８ｐｓ，实验结果与理论结果相一致。     

产生皮秒光脉冲的1.5μmInGaAsP锁模激光器

本文描述了产生皮秒光脉冲的1.5μm InGaAsP锁模激光器的结构与制备,详细地叙述了该器件在连续和锁模时的一些激光特性。在重复频率为960MHz下,该激光器可产生脉宽为18.8ps的超短光脉冲。     

半导体激光器稳功率脉冲电源设计

根据半导体激光器的温度-驱动电流-光功率特性,通过脉冲驱动技术、功率控制技术和抗浪涌技术的综合应用,设计、制作了一种实用的半导体激光器脉冲驱动电源,解决了半导体激光器应用中常见的浪涌冲击问题和宽温度范围内脉冲驱动时的发光功率同步控制难题.     

多模光纤复合腔1.3μmInGaAsP激光器产生ps超短光脉冲

本文报道采用多模光纤外腔形式,从1.3μmInGaAsP激光器中产生重复频率为1GHz的1.81ps超短光脉冲的实验结果,并对实验结果进行了讨论。     

AlGaInP红光半导体激光器的增益光开关

通过计算机求解单模耦合速率方程,理论模拟了红光半导体激光器的增益开关特性,得出了光脉冲宽度随调制信号振幅、偏置电流以及调制频率的变化规律.在此基础上进行了实验验证,实验结果与理论符合得很好.     

AlGaInP红光半导体激光器的增益光开关

通过计算机求解单模耦合速率方程,理论模拟了红光半导体激光器的增益开关特性,得出了光脉冲宽度随调制信号振幅、偏置电流以及调制频率的变化规律.在此基础上进行了实验验证,实验结果与理论符合得很好.     

前景美好的半导体激光器

半导体激光器已成为当今光电子技术领域中最活跃和应用最广泛的器件。本文评论了它的发展概况并对应用情况作了分析。指出LD将对其它一些激光器件进行全面挑战。