LD抽运的高效率内腔倍频绿光激光器

提高绿光总体效率具有重要意义.目前,半导体抽运的绿光单台最高输出功率已经达到315 W,倍频最高效率达到82%. 我们分析了端面抽运情况下抽运光耦合系统的设计,得出了最佳聚焦光斑尺寸,并且指出抽运光斑尺寸对激光器单模运转特性的影响,光斑尺寸并非越小越好,应该综合考虑选取抽运光斑的尺寸为稍大于腔内基模振荡光的光斑尺寸,以便实现最佳模式匹配,同时能够单模运转.对LD抽运的固体激光器声光调Q内腔倍频进行了理论研究,指出降低腔内基波的损耗是提高谐波转换效率的关键.实验采用简单直腔,在输入LD抽运光12 W的情况下,利用4 mm×10 mm的YAG晶体,在放入声光开关10 kHz的重复频率下,1064 nm输出2.6 W;采用KTP晶体内腔倍频得到了532 nm绿光2.1 W的输出功率,在声光调Q情况下基频-倍频光的转换效率超过80%,光-光效率达到17.5%,为今后实现大功率绿光的运转打下了一定的基础.(OC1)     

LD抽运355-nm准连续紫外激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG激光晶体腔内三倍频355 nm紫外激光器.实验中采用声光调Q技术,选用结构简单、紧凑的三镜折叠、平一凹腔设计,在腔内对1064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配LiB3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现三倍频,获得了较好光束质量的准连续紫外激光输出.在激光二极管抽运功率为155 W,声光调Q的调制频率为5.40 kHz的工作条件下,获得脉宽为45 ns,最高平均输出功率为2.14 W,光场均匀分布的355 nm准连续紫外激光,808 nm抽运光到355 nm紫外激光的光-光转换效率达到1.38%,1 h内输出稳定性为3.30%.此外,对影响腔内三倍频转换效率的因素进行了相应的分析研究.     

高效率高功率全固态紫外激光器

报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd∶YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器,用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的腔外倍频方法,并利用凹面反射镜的方式进行聚焦,避免了1064nm和532nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应,有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3W,声光调Q激光器的调制频率为20kHz的工作条件下,基频光输出功率为7.28W时,得到紫外激光输出功率为1.86W,1064nm基频光到355nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%,此外,对紫外激光光束质量的测试表明,该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。     

63 W灯抽运声光调Q腔内KTP倍频Nd:YAG激光器

报道了输出532 nm平均功率为63 W的灯抽运声光(AO)调Q腔内KTP倍频Nd∶YAG固体激光器.分析双灯抽运金属镀金腔结构、抽运均匀性以及KTP倍频晶体的冷却均匀性及可靠性,并设计一种可靠性高的倍频晶体冷却装置.激光谐振腔采用L型腔结构,通过对声光调制器频率和倍频晶体温度对输出倍频激光功率影响的实验研究,得到激光器工作的最佳几何腔长为549 mm.在抽运功率为4.9 kW,声光调制频率为4 kHz时,532 nm倍频激光最大输出44 W,脉宽为80 ns;声光调制频率为10 kHz时,532 nm倍频激光最大输出为63 W,脉宽为140 ns,倍频效率为64%,总电-光效率为1.2%,光束质量为M2＝11.1.     

全固态高输出功率单频Nd:YVO4/KTP激光器

利用光纤耦合输出的半导体激光器(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体,激光谐振腔采用四镜环形腔结构,通过KTP晶体内腔倍频,获得了高功率全固态连续单频绿光激光输出。根据临界相位匹配下椭圆高斯光束的倍频理论,通过旋转Nd∶YVO4晶体的方向选取合适的基频光偏振方向,使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔弧矢面平行,可提高内腔倍频转换效率。当抽运功率为20 W时,激光器最大单频绿光输出功率达4.8 W。作为对比,控制基频光偏振方向使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔子午面平行时,激光器最大单频绿光输出功率为4.1 W。对比两种情形下的实验结果,激光器的光-光转换效率从21.8%提高到25.5%。     

46 W腔内光参量振荡高重复频率2 μm激光器

报道了采用1064 nm激光抽运KTP晶体内腔光参量振荡(OPO)技术实现高重复频率、高效率2 μm激光输出的实验结果.理论计算了KTP OPO双谐振抽运阈值,提出了内腔KTP OPO设计思路.激光器采用两块相同的KTP晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTP晶体按φ=0°,θ=53°切割以获得近简并波长2.128 μm激光输出.在808 nm激光二极管抽运功率为470 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率46.5 W,波长2.128 μm激光输出,光-光转换效率为9.89%,斜率效率为14.5%,光束质量M2<2.8.     

11.2W中红外3.8μm激光器

报道了采用1064nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配技术实现3.8μm激光输出的实验结果。抽运源为二极管激光连续抽运Nd:YAG晶体声光调Q1μm激光器,PPMgLN晶体(MgO掺杂浓度5mol%)单谐振光参量振荡技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数d33(27.4pm/V)。在1064nm激光抽运功率94W,声光Q开关工作频率8kHz的条件下,获得了平均功率11.2W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.5%,对应闲频波长1.47μm激光输出功率约28W。3.8μm激光水平方向和垂直方向光束质量M2因子分别为2.01和5.78。     

双端抽运腔内和频紫外激光器的实验研究

为了获得高功率全固态355nm紫外激光器,采用平平腔结构,通过LD双端抽运Nd:YVO4晶体,在声光Q开关调制作用下产生1064nm脉冲基频光,利用两块LBO晶体分别进行腔内倍频、和频产生355nm紫外激光。在LD抽运功率54W、调制频率40kHz的条件下,获得紫外的最高输出功率为6.67W,脉冲宽度为20ns, M2=1.1。结果表明,腔内和频可得到高效率、高光束质量的紫外激光输出。     

LD抽运Nd:GdVO4/LBO内腔倍频456nm深蓝光激光器

用国产半导体激光二极管抽运Nd:GdVO4晶体,在室温下获得912nm激光连续输出,用Ⅰ类临界位相匹配LBO内腔倍频获得456nm深蓝光激光输出,当注入抽运功率为1.8W时,深蓝光最大输出为53mW,光-光转化效率为2.9%,功率稳定度24h内优于±2.3%.     

LD抽运Nd∶GdVO_4/LBO内腔倍频456nm深蓝光激光器

用国产半导体激光二极管抽运Nd∶GdVO4晶体,在室温下获得912nm激光连续输出,用I类临界位相匹配LBO内腔倍频获得456nm深蓝光激光输出,当注入抽运功率为1.8W时,深蓝光最大输出为53mW,光-光转化效率为2.9%,功率稳定度24h内优于±2.3%。     

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。     

83 W 659.5 nm全固态红光激光器

报道了采用双抽运头串联的对称直通腔结构及KTP晶体腔内倍频实现高功率红光激光输出的实验结果.在激光二极管(LD)抽运功率为1250 W,声光Q开关工作重复频率为10 kHz条件下,获得平均功率为83 W,波长为659.5 nm的红光激光输出,光-光转换效率为6.7%,斜率效率为17%.激光器采用平-平腔结构,每个抽运头使用了一个连续运转的高功率激光二极管侧面抽运组件,组件内由35只20 W的激光二极管呈五边形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒.采用镜片镀膜的方法使Nd∶YAG工作在1319 nm波长,经腔内倍频得到单一波长659.5 nm红光输出,并对该激光器的基频及倍频输出特性进行了实验研究.     

高效率连续波运转的激光二极管端面抽运914 nm Nd:YVO4激光器

利用激光二极管(LD)抽运Nd∶YVO4晶体产生914 nm谱线振荡,再通过腔内倍频技术获得457 nm激光输出,是获得大功率蓝光激光器的一条重要的技术路线,因而实现高效率运转的914 nm激光输出则是方案的关键。报道了激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体、连续波运转的大功率914 nm准三能级激光器,方案中采用掺杂原子数分数为0.1%的低掺杂Nd∶YVO4晶体,有效地降低了热效应的影响,并通过准三能级理论模型的模拟计算选择了最佳晶体长度;通过对腔镜介质膜参数的适当控制,有效地抑制了波长为1064 nm和1342 nm的高增益谱线。实验中,914 nm激光器的阈值抽运功率仅为8.5 W,在31 W的抽运功率下914 nm激光输出功率高达7.2 W,激光器的斜率效率为32%,光-光转换效率为23.2%。     

二极管泵浦Nd∶GdVO4 晶体紫外激光器的研究

报道了用BBO晶体对激光二极管泵浦Nd∶GdVO4 晶体声光调Q 1064nm激光进行四 倍频,在泵浦功率为12. 5W时,获得平均功率196mW准连续波266nm紫外激光输出, 1064nm～266nm光2光转换效率为10. 1% , 532nm～266nm转换效率为30. 1%。     

LD端面泵浦355 nm紫外激光器

采用大功率激光二极管模块光纤耦合端面泵浦Nd∶YVO4晶体,声光调Q,腔外三倍频方式实现355 nm紫外激光输出。通过计算设计了高效稳定基频谐振腔,在腔外采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的方式倍频与和频,并采用4 f系统对1064 nm基频光和532 nm倍频光进行聚焦,减小了球差效应对光束的影响以提高和频效率。在泵浦功率32.3 W,得到15.9 W 1064 nm连续基频激光输出,光光效率49%。在20 kHz调制频率下,得到1.45 W355 nm紫外激光输出。通过Spiricon光束质量分析仪进行测试,在大功率输出时,紫外激光光束质量因子M2x=1.6,M2y=1.56。     

水热法KTP在355nm紫外激光器中的应用研究

使用水热法KTP晶体实现了355nm紫外激光输出。实验中采用声光调Q技术,选用模体值大的V形谐振腔结构,对激光二极管(LD)侧抽运Nd…YAG模块产生的基波,分别利用水热法KTP晶体二倍频、LBO晶体三倍频,获得了高功率、高光束质量的355nm紫外激光输出。当抽运功率为93.09W,重复频率为4.9kHz时,获得4.133W的紫外355nm激光输出,光-光转换效率为4.44%。     

高效率、高峰值功率351nm准连续紫外激光器

报道了一台高效率、高峰值功率351 nm紫外激光器。采用激光二极管（LD）端面抽运Nd:YLF晶体声光调Q获得准连续窄脉宽1 053 nm基波振荡,腔外两块LiB3O5（LBO）晶体紧贴输出镜放置,对基频光进行二倍频和三倍频,获得了高峰值功率351 nm紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调 Q 激光器的调制频率为1 kHz的工作条件下,基波平均输出功率为1.45 W时,得到351 nm紫外激光平均输出功率450 mW,1 053 nm基频光到351 nm紫外光转换效率高达31.04%,脉冲宽度为7.5 ns,峰值功率达60 kW,光束质量良好。     

实用化266 nm紫外激光器的研究

报道了LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体、声光调Q 1064 nm准连续紫外激光,采用LBO晶体和BBO晶体分别进行腔内二倍频和腔外四倍频,从而获得266 nm紫外激光输出,脉冲宽度22 ns、重复频率为20 kHz、平均功率1.12 W,光-光转换效率(532～266 nm)21.37%。     

端面抽运高功率连续单频1064 nm Nd:YVO4环行腔激光器

采用808 nm光纤耦合输出激光二极管(FCLD)单端端面抽运Nd∶YVO4晶体,采用四镜折叠环行腔,在腔内插入法拉第旋光器和半波片实现激光的单向运转以抑制空间烧孔效应,并在腔内加入标准具,最终实现连续单频1064 nm激光输出.在24.6 W抽运功率时,最高输出功率达到9 W,光-光转换效率为36.6%,M2因子约为1.14,频率漂移约200 MHz.     

LD泵浦全固态连续Nd∶LuVO4-LBO 533 nm绿光激光器

报道了采用888 nm的激光二极管(LD)泵浦Nd∶LuVO4晶体得到1066 nm的激光输出,其中Nd∶LuVO4晶体对应能级跃迁为4F3/2→4I11/2。在注入抽运功率为18.3 W时,可获得11.2 W的近红外激光输出;然后采用非线性晶体LiB3O5(LBO)进行腔内倍频,获得了533 nm的绿激光输出,输出功率为4.2 W,其光-光转换效率为23%,4 h功率稳定度优于±3.7%。