GSA和ESA双波长泵浦2.3 μm波段Tm:YAP激光器

Tm³⁺离子³F₄能级的粒子数捕获效应是影响2.3μm掺铥激光器高效运转的重要因素。报道了基态吸收（GSA,³H₆→³H₄）和激发态吸收（ESA,³F₄→³H₄）双波长泵浦2.3μm波段Tm∶YAP激光器。使用785 nm（GSA）和1470 nm（ESA）双波长泵浦方案能够精准减少³F₄能级的粒子数,有效增加³H₄能级粒子数布居。在双波长泵浦沿a轴切割的Tm∶YAP晶体中,使用透过率T=1.5%的输出镜,2274 nm和2383 nm双波长激光最大输出功率为2.28 W,相比于单波长泵浦方案提高了65.2%。使用T=2.8%输出镜,2383 nm激光的最大输出功率为942 mW,较单波长泵浦方案提高了84.3%。通过采用特殊镀膜的输出镜,进一步实现了2446 ...     

Tm∶YAP激光器泵浦8 μm光参量振荡器

简要介绍了长波红外激光应用和技术发展状况,采用Tm∶YAP激光器泵浦光参量振荡器(OPO)的技术途径,获得了0.8 W的长波红外激光输出,输出波长峰值位于8.1μm,光参量振荡器的光转换效率为6%,输出斜效率为6.9%。     

激光二极管双端抽运Tm:YAP激光器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm∶YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性,报道了一种室温条件下的激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶YAP激光器。激光器输出的中心波长为1996 nm,2μm连续激光输出功率为40.7 W,光-光转换效率为30.4%,斜率效率为41.1%。经过声光(AO)调制后获得重复频率为10 kHz的脉冲激光输出,输出功率为34.6 W,激光脉冲宽度为92.08 ns,光-光转换效率为25.9%,斜率效率为32.9%。光束发散角x方向为11.6 mrad,y方向为12.2 mrad。     

端面抽运的Tm:YAP薄片板条激光器的研究

2μm激光器由于其在遥感、雷达和医疗等领域具有重要的应用前景而受到越来越广泛的重视。Tm3+具有长的荧光寿命,且其吸收带与商用的激光二极管相匹配。YAP具有与YAG近似的机械和热性能,其双折射特性使得Tm:YAP激光器可以直接得到线偏振的激光输出,并且可以降低热退偏效应。795nm连续抽运光经透镜组耦合进薄片板条1mm×5mm晶体端面,采用平凹腔结构,分析比较了1%,4%和5%掺杂浓度的Tm:YAP的激光特性。     

激光二极管抽运Tm:YAP晶体实验研究

简要阐述2 μm激光光源的广泛应用需求,分析掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构和吸收光谱特性,报道了采用激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP晶体的方式,实现室温下2 μm激光的高效输出。在激光二极管输出功率为19 W时, 2 μm连续激光输出功率为6.5 W,光光转换效率达34％,斜率效率为47.5％。经过声光(AO)Q开关进行调制后,在重复频率10 kHz下,获得5.4 W的动态激光输出,激光单脉冲宽度为70 ns,激光二极管输出功率到2 μm激光动态输出功率的转换效率为28％,斜率效率为42％。通过实验验证了激光二极管端面抽运Tm:YAP晶体在室温下高效输出的特性。     

室温工作的全固态Tm：YAP激光器

研究了室温工作的Tm：YAP 2μm激光器,采用795 nm激光二极管泵浦Tm：YAP激光晶体,晶体采用热电制冷及风冷的致冷方式,实现1.99μm激光输出,最大输出功率为13.5 W,光转换效率28.2%,斜效率高达36%.并对影响激光输出的腔型、晶体工作温度等进行实验分析.     

2μm激光晶体Ho:YAP理论及实验分析

介绍了一种适合于掺杂Ho3+的激光基质,Ho:YAlO3(Ho:YAP)。这种基质相对于现阶段常用的Ho:YAG、Ho:YLF、Ho:GdVO4有着较为明显的优势,吸收谱线较宽、吸收截面大、各向异性、生长周期短、输出功率不易饱和等。通过计算证明了Ho:YAP作为激光晶体的可能性,并实验研究了Ho:YAP这种新激光晶体的输出特性。当注入Tm:YLF的功率为15.6 W时,得到8.57 W连续输出的、波长为2 118 nm的Ho:YAP激光。斜率效率达到63.7%,Tm:YLF到Ho:YAP的转换效率为54.5%,光束质量因子M2为1.39。     

Tm∶YAP激光波长调谐及脉冲运转性能的研究

报道了由LD泵浦的Tm∶YAP激光器的研究工作。Tm∶YAP激光器采用波长为793 nm的LD进行端面泵浦,腔内声光调Q运转。当激光工作重复频率为300 Hz、输入泵浦功率为37.07 W时,获得了最大单脉冲能量为17.06 mJ、脉冲宽度为26.9 ns的1936 nm激光输出,相应的峰值功率为634.2 kW,在目前已报道的该晶体峰值功率数值中较高。在最大泵浦功率下,激光器在水平和垂直方向上的光束质量分别为1.41和1.34。此外,在激光器连续运转下,采用双法布里-珀罗标准具对激光波长进行调节,光谱调谐范围1932.11～1942.07 nm。     

2μm波长掺Tm3+光纤激光器的研究进展

2μm波长掺Tm3 光纤激光器是应用于医学治疗、人眼安全和激光雷达等远程探测系统的理想光源.介绍了Tm 的能级特点,并对2μm波长掺Tm3 光纤激光器的各种泵浦方式进行了比较.     

激光二极管端面泵浦Tm∶YAP 2μm激光器

报道了激光二极管端面泵浦Tm∶YAP晶体,在2μm处获得连续的激光输出,在实验中选择五种不同光斑能量分布的泵浦源,最高实现20.9 W的2μm激光输出,光-光转换效率为26.1%,斜率效率为39%。通过对五种具有不同光斑能量分布泵浦源的比较,得出了光斑能量分布与光-光转换效率、最大功率输出的关系,以便在今后的实验中快速选择理想的泵浦源。     

输出功率达230W的绿光固体激光器

介绍了一种高功率Nd:YAG绿光激光器实验装置,采用非垂直入射式漫反聚光腔,解决了高泵浦功率密度下增益分布均匀性问题,采用双泵浦头串联的对称直通谐振腔结构,在LD泵浦功率1 400 W时,获得了400 W基频输出,采用Ⅰ类温度匹配方式LBO晶体内腔倍频,在声光Q开关重复频率10 kHz条件下,获得了平均功率达230 W的532 nm绿光激光输出,脉冲宽度小于56 ns,光一光转换效率16.8%,光束质量约30 mm·mrad.该激光器结构简单,可靠性好,适合于工程应用.     

115-W Tm:YAG diode-pumped solid-state laser

A compact diode-pumped Tm:YAG laser capable of generating greater than 100 W of CW power at 2 μm has been demonstrated. A scalable diode end-pumping architecture is used in which 805-nm radiation, coupled to the wing of the Tm³⁺³H₆-³H ₄ absorption feature, is delivered to the end of the laser rod via a lens duct. To facilitate thermal management, undoped YAG end caps are diffusion bonded to the central doped portion of the laser rod. For 2% and 4% Tm-doped rods of the same length, the lower doping level results in higher power, indicating that cross relaxation is still efficient while offering lower thermal stress and reduced absorption at the laser wavelength. Output powers for various output coupler reflectivities are compared to the predictions of a quasi-three-level model. Thermal lensing, cavity stability, and stress-induced birefringence measurements are described. The beam quality was analyzed with the 2% Tm-doped rod and a flat output coupler, yielding M² values of 14-23     

Tm,Ho:YAP种子注入激光多普勒测速实验

报道了一台二极管泵浦种子注入Tm,Ho:YAP激光器。在重复频率100 Hz时,获得了单脉冲能量2.8 mJ、脉冲宽度289 ns的2.13 m单频脉冲激光输出。利用该种子注入Tm,Ho:YAP激光器作为发射光源,以一个最大标称线速度20.4 m/s、直径10 cm的风扇作为模拟探测目标,通过外差式相干探测的方法进行了激光多普勒测速实验。利用本振光与信号光的激光拍频信号,得到包含模拟探测目标速度信息的多普勒频移,通过数据处理计算出了风扇不同转速条件下模拟探测目标的速度,并与模拟目标的实际速度进行了比对,测量速度误差小于1 m/s。     

泵浦线宽和波长飘移对全固态Tm激光器性能的影响

为了研究泵浦带宽和波长飘移对全固态激光器的影响,进行了光谱分析和热效应分析,该分析是在准三能级Tm:YAG激光器上进行的。提出光谱模型和晶体热模型,用来研究不同泵浦带宽下Tm激光器的效率和热效应。在Tm激光实验中,结构紧凑、高效率的键合Tm激光器得到验证,中心波长输出在2 013.2 nm。这一激光器的泵浦源是0.1 nm窄线宽的光纤耦合激光二极管,其输出波长是784.9 nm。最大输出功率为7.96 W,斜率效率为62.5%,光-光转换效率为53.3%。当耦合透过率为3%时,激光功率从1.87 W增大到14.93 W,激光波长从2 013.25~2 014.53 nm飘移。当耦合透过率为5%时,输出波长从2 013.91 nm飘移到2 014.26 nm。尽管晶体的最高温度会稍有上升,但0.1 nm窄带宽泵浦可以有效提高激发效率,因此具有更高的激光效率。通过综合考虑泵浦带宽和波长飘移以及增益介质的光谱分布,该研究可以扩展到其他固体激光器来选择泵浦源,有助于实现高效的激光系统。     

Tm:YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm:YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱.结果表明,Tm:YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20 cm2和1.35×10-20 cm2.荧光光谱表明Tm:YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19 cm2.根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3+在Tm:YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20 cm2,Ω6=0.3181×10-20 cm2.结果表明,Tm:YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出.     

激光二极管抽运10.5Wc轴切割Tm,Ho:YAP连续激光器的研究

设计并研究了高功率和高效率2044 nm c轴切割Tm,Ho:YAP连续激光器。利用中心波长为794.75 nm激光二极管双端面抽运c轴切割Tm,Ho:YAP晶体,晶体尺寸为4 mm×4 mm×7 mm,其中Tm3+和Ho3+掺杂原子数分数分别为5%和0.3%,晶体采用液氮制冷。激光晶体的两个端面均镀有792~796 nm和1900~2100 nm的高透膜。c轴切割Tm,Ho:YAP激光器的谐振腔由一个平凹镜和一个平镜构成平凹腔,谐振腔的物理腔长为150mm。通过改变激光二极管的温度变换抽运波长,实验获得了10.5 W的连续输出功率和37.4%的光光转换效率。     

Tm:YAP激光抽运ZGP晶体光参量振荡器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性和磷化锗锌(ZGP)晶体的相位匹配特性,报道了一种在室温条件下工作的中红外光参量振荡器(OPO)。激光器输出的波长为3.88、4.00、4.14μm,在脉冲频率为10kHz时,最大输出功率为7.16W,OPO抽运源到中波输出激光的光-光转换效率为49.4%、斜率效率为48.9%。激光单脉冲宽度为81.47ns,单脉冲能量为0.71mJ,单脉冲峰值功率为8.78kW,光束质量M2在X方向为3.8,Y方向为4.0。     

15 W diode-side-pumped Tm:YAG waveguide laser at 2 μm

The high-power side-pumped operation of a double-clad Tm:YAG waveguide laser at 2.02 μm, using two proximity-coupled 20 W diode pump lasers, is reported. A slope efficiency of 43% was observed with respect to incident diode power, giving a maximum output power of 15 W. The double-clad geometry ensures diffraction-limited output in the guided plane