LD泵浦的kHz,Er3+,Yb3+:glass被动调Q微片激光器

目前1.5m LD泵浦铒玻璃被动调Q微型激光器是军事激光测距的研究热点,获得较高的激光重复频率和单脉冲能量尤为重要。文中主要报道了一种应用于激光测距领域的铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微片激光器。激光器采用中心波长为940 nm的单管二极管为泵浦源,铒镱共掺磷酸盐玻璃（Er3+,Yb3+:glass）作为增益介质,CO2+:MgAl2O4（CO:MALO）作为可饱和吸收体。通过分析泵浦光斑半径对模式匹配影响,优化泵浦光斑半径,实验分析可饱和吸收体初始透过率T0和输出镜反射率R对输出激光参数影响,优化T0和R值。最终实验中采用增益预泵浦方式,实现重频1 kHz,单脉冲能量40 J,脉宽5.09 ns,峰值功率7.85 kW,光束质量M2=1.4,波长1 535 nm的稳定激光输出。     

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器EI北大核心CSCD

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。     

Er3+,Yb3+:glass/Co2+:MgAl2O4复合材料LD泵浦被动调Q微型激光器

报道了一种应用于激光测距的Er³⁺,Yb³⁺:glass/Co²⁺:MgAl₂O₄复合材料LD泵浦的被动调Q微型激光器。 采用玻璃与晶体复合技术,将增益介质Er3＋/Yb3＋共掺 磷酸盐玻璃和被动调Q可饱和 Co²⁺:MgAl₂O₄晶体进行了光学热复合,复合材料会降低增益介质内部的温度梯度 ,使热焦距变长,模体积 增加,激光光束质量提高;另外,复合材料使腔内损耗减小,腔内的粒子数密度提高,脉宽 变窄,输出能 量增加,从而激光器性能得到提高。在重复频率为10Hz情况下,采 用中心波长为940nm的单管LD作为泵 浦源,获得单脉冲能量为210μJ、脉冲宽度为2.8ns,峰值功率大于70kW的波长为1.5 μm的被动调Q激光输出,光束质量为1.2     

LD侧面泵浦Er3+,Yb3+∶glass波导被动调Q激光器

报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术，在波导芯层(原子数分数1%Er³⁺,21%Yb³⁺∶glass)的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃(Co²⁺∶glass)作为包层，阻断放大自发辐射(ASE)的形成通路，提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ，斜率效率为10.6%。被动调Q模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535μm脉冲激光，光束质量因子M²=1.53。实验结果表明，在Er³⁺,Yb³⁺∶glass的四侧键合Co²⁺∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。     

LD侧面抽运的铒玻璃激光器

铒玻璃激光器可以直接输出1.54μm人眼安全激光,主要应用在激光测距。报道了LD侧面抽运的Er+3,Yb+3共掺磷酸盐玻璃激光器的运转。实现了自由振荡输出60mJ;在0.5Hz重复频率下,稳定输出50m J/脉冲,波长1.54μm。实验表明,抽运的对称性和均匀性是设计铒玻璃激光器的关键。     

基于增益开关技术的全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器

工作在2μm波段的脉冲掺铥光纤激光器,可望在遥感探测、相干雷达、空间光通信、激光医疗和特种材料加工等领域获得重要应用。目前,利用波长在1.55μm附近的脉冲掺铒光纤激光器作泵浦源的增益开关掺铥光纤激光器是实现全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器的理想方式之一。采用实验研发的纳秒脉冲掺铒激光器作种子源,研制了全光纤MOPA(masteroscillator power amplifier)结构的纳秒脉冲掺铒光纤激光器,输出波长1 547 nm,脉冲频率100 kHz,脉冲宽度50 ns,平均功率1 W,单脉冲能量10μJ。使用该脉冲掺铒光纤激光器抽运掺铥光纤,实现了波长1 963 nm的增益开关脉冲激光输出。该掺铥光纤激光器为全光纤结构,重复频率100 kHz,最小脉宽47 ns,最大单脉冲能量100 nJ。激光输出稳定可靠,更高的单脉冲能量,平均功率和峰值功率可由进一步级联光纤放大器实现。     

微型人眼安全固体激光器技术

本文报道了一种高峰值功率(≥2 MW)、高重复频率(≥20 Hz)的157μm人眼安全微型固体激光器,具有体积小、重量轻、结构紧凑、环境适应性强等优点。激光器采用新型微型设计、LD侧面泵浦、被动调Q、高效OPO等技术。在工作频率20 Hz时,获得了脉冲宽度≤5ns,单脉冲能量≥10mJ、光束发散角≤5mrad、中心波长1572μm的人眼安全激光输出。     

被动Q调制Er∶Cr∶YSGG固体激光器

由于其3μm左右独特的激光波长,掺铒固体激光器(Er∶Cr∶YSGG激光器:λ=2.79μm;Er∶YAG激光器:λ=2.94μm)得到广泛的研究。通过采用在GaAs基底上生成的InAs薄膜作为被动调Q的饱和吸收体,实现了Er∶Cr∶YSGG激光Q调制输出。稳定的单脉冲调Q运转的抽运阈值为21J,最短脉冲宽度将近300ns,单脉冲运转能量可达20.3mJ。实验中所用的耦合输出镜均采用的是平-平的介质膜镜片,在2.79μm处的透射率为28%,全反镜是平-凹镀金镜片,曲率半径为2m,采用闪光灯抽运,脉冲宽度为150μs,激光工作频率为1Hz,激光增益介质为直径4mm,长度110mm的Er∶Cr…     

被动Q调制Er:Cr:YSGG固体激光器

由于其3μm左右独特的激光波长，掺铒固体激光器（Er：Cr：YSGG激光器：λ=2．79μm；Er：YAG激光器：λ=2．94μm）得到广泛的研究。通过采用在GaAs基底上生成的InAs薄膜作为被动调Q的饱和吸收体，实现了Er：Cr：YSGG激光Q调制输出。稳定的单脉冲调Q运转的抽运阈值为21J，最短脉冲宽度将近300ns，单脉冲运转能量可达20．3mJ。     

2μm掺铥光纤激光器连续和调Q运转的实验研究

采用二色镜和可变透过率腔镜作为谐振腔,实现了790nm半导体激光器端面泵浦下的双包层掺铥光纤激光器的连续和调Q运转。连续激光运转实验结果表明,在光纤长度和泵浦功率固定时,增益光纤存在激光输出功率最大情况下的最佳输出透过率,在70%最佳透过率时,得到激光中心波长1 930nm、输出功率5.9 W,斜率效率为46%。采用石墨烯分散液作为可饱和吸收体,插入增益光纤与输出镜之间,实现了掺铥光纤激光器的稳定被动调Q运转。当泵浦功率为3.4 W时,获得最大平均输出功率为39mW,对应的脉冲宽度为0.9μs,脉冲重复频率为67kHz,单脉冲能量为210nJ;平均输出功率、脉冲宽度与泵浦功率近似呈线性关系。     

LD泵浦Nd:YVO4晶体Cr4+:YAG被动调Q激光特性研究

考虑LD泵浦光强和腔内振荡光强的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了Nd：YVO4晶体Cr^4 ：YAG被动调Q1．06μm激光的耦合速率方程组,数值求解该方程组获得了输出激光的平均输出功率、脉冲宽度、重复率随泵浦功率的变化特性,其理论值与实验结果相符。     

飞秒激光直写铒镱玻璃波导激光器的优化设计

为了对双向抽运的飞秒激光直写铒镱共掺磷酸盐玻璃波导激光器进行数值模拟,采用铒镱共掺系统的速率方程及传输方程,对波导尺寸、激光器后腔镜反射率、掺杂铒镱离子浓度比等参量进行了优化。得到当波导长度为10mm、后腔镜反射率为0.6、掺杂铒镱离子浓度比为3.6,975nm波长400mW抽运时,有1535nm波长57mW的激光输出。结果表明,计算结果和国外相关报道的实验结果相近,能够为飞秒激光加工有源玻璃波导及其激光器设计提供一定的理论依据。     

双端键合复合结构被动调Q微型测距用激光器

报道了一种双端键合复合结构被动调Q人眼安全微型测距用激光器。实验将Er3+/Yb3+:glass和F2 glass以及被动调Q晶体Co2+:MgAl2O4三种材料进行光学热复合,构成双端键合复合结构。实验对比了双端键合复合结构和非复合结构激光器的输出特性,前者的激光性能参数均大幅优于后者。其中双端键合复合结构实现了重复频率10 Hz,单脉冲能量330 J、脉冲宽度5.5 ns,光束质量为1.4的人眼安全激光输出;而非复合结构激光器的单脉冲能量为245 J、脉冲宽度6.5 ns,光束质量为1.9。对双端键合复合结构增益介质和单块Er3+/Yb3+:glass进行热模拟,前者的热焦距相对于后者增长了51.2%,双端键合复合结构热效应明显改善。综合表明双端键合复合技术可以降低增益介质内部温度梯度,使热焦距变长,模体积增加,振荡光与泵浦光的模式匹配度提高,单脉冲能量增加。     

LD抽运被动调Q Nd:YAG/GdV04内腔式喇曼激光器

为了研究LD抽运的被动调Q Nd:YAG/GdVO4内腔式喇曼激光器的输出特性,采用Nd:YAG作为激光介质,GdV04晶体作为喇曼介质,分别用两块不同初始透过率的Cr<'4+>:YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透过率的Cr<'4+>:YAG晶体时被动调Q喇曼激光器的性能.测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随...     

键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器的优化设计

为了提高LD抽运脉冲微片激光器的输出性能和系统的集成度,采用龙格-库塔法对包含自发辐射与抽运速率的被动调Q速率方程进行了数值求解,结合被动调Q激光器输出参量的表达式对LD端面抽运的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG微片激光器输出参量进行了数值仿真。结果表明,利用长度1mm/1.5mm的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG晶体作为增益介质,当Cr4+∶YAG的初始透过率为75%、输出镜的透过率为30%、抽运光和腔内基模光半径均为100μm时,能够在抽运功率为4.5W的条件下实现平均功率0.7W、脉冲宽度174ps、重复频率16.1kHz的理论激光输出。该研究对被动调Q微片激光器的参量优化和应用具有理论指导意义。     

双调Q复合腔Nd∶YAG-Cr4+∶YAG激光器的研究

报道一种有实用价值的、构思新颖的双调Q ,双波长输出的Nd∶YAG Cr4+∶YAG激光器。在由两个平凹腔耦合而成的复合腔中 ,Cr4+∶YAG晶体既作为可饱和吸收体对Nd∶YAG发射的 1 0 6 μm激光被动调Q ,又作为增益介质在 1 0 6 μm激光脉冲作用下发射中心波长 1 4 4 μm的激光脉冲。该激光器实现了 1 0 6 μm激光被动调Q和 1 4 4 μm激光增益调Q的双波长激光振荡 ,输出的 1 0 6 μm和 1 4 4 μm激光脉冲的能量和脉冲宽度分别为 18mJ,5 2ns和0 2 5mJ,19ns ;后者的脉冲宽度约为前者的三分之一。理论上 ,根据Cr4+∶YAG的能级结构和复合腔特点 ,分析了双调Q的工作机理 ;从速率方程出发导出双调Q复合腔激光器输出的 1 4 4 μm激光脉冲宽度和腔内 1 0 6 μm激光功率的关系。 1 4 4 μm激光脉冲时间宽度的理论计算值 ( 2 1 7ns)与实验结果 ( 19ns)基本相符。     

V3+:YAG被动调Q 1.319 μm全固态激光器

V^3 ：YAG是一种新型的饱和吸收体，利用激光二极管(LD)抽运激光工作物质Nd：YAG，V^3 ：YAG被动调Q，成功地实现了1．319μm全同态激光器的脉冲运转。在1．6W的抽运功率条件下，使用小信号透过率为89％和96％的V^3 ：YAG时，分别获得平均输出功率93mw和192mw，最小脉冲宽度(FWHM)7．9ns和9．2ns，重复频率8．4kHz和27．8kHz，峰值功率大于1．4kW和750W，脉冲能量11μJ和6．9μJ的1．319pm脉冲激光输出，利用示波器的统计功能，测量了脉冲能量和重复频率的稳定度，结果表明4h稳定度均优于5％。     

Optimization of Cr4+-doped saturable-absorber Q-switchedlasers

Cr⁴⁺-doped saturable absorbers are characterized by long excited state lifetime and appreciable excited state absorption. In the paper, we first solve the three coupled rate equations describing the operation of Cr⁴⁺-doped saturable-absorber passively Q-switched lasers to obtain the expressions of pulse characteristics such as output energy, peak power, and pulsewidth. We then determine the key parameters of an optimally coupled passively Q-switched laser as functions of two variables concerning the amplifying medium, saturable-absorber medium, and pump level, and generate several design curves. These key parameters include the optimal normalized coupling parameter and the optimal normalized saturable-absorber parameter which maximize the output energy (or maximize the peak power, or minimize the pulsewidth), and the corresponding normalized energy, normalized peak power, and normalized pulsewidth. The results are valid for not only Cr ⁴⁺-doped saturable-absorber Q-switched lasers but also any other lasers passively Q-switched by saturable absorbers with long excited state lifetime and appreciable excited state absorption. Using the expressions and design curves, with the aid of a simple hand calculator, one can predict the pulse characteristics and perform the design of an optimally coupled passively Q-switched laser     

铬镱铒共掺磷酸盐玻璃的激光性质

研究了氙灯抽运脉宽、输出耦合镜的反射率、铒玻璃工作温度以及工作重复频率对铬镱铒共掺磷酸盐玻璃激光输出能量的影响。结果表明,对于输出能量,抽运脉宽为2.3 ms(10%最大幅度间)时较好;综合考虑激光阈值和斜率效率,输出耦合镜的反射率为85%时较好。此外,如同大多数激光介质那样,铬镱铒共掺磷酸盐玻璃的激光输出能量随铒玻璃工作温度的升高和工作重复频率的增加而降低。