无温控多波长LD泵浦方棒状Nd∶YAG固体激光器

报道了一种多波长LD泵浦方棒状Nd∶YAG无温控固体激光器。激光器采用LD侧面泵浦方式,LD泵浦模块由四种不同中心波长的LD组合而成,常温25℃时,各bar条中心波长分别为802 nm、804 nm、806 nm、808 nm,LD模块光谱半高全宽为7 nm左右;工作介质为侧面双通方棒状Nd∶YAG键合晶体,通过控制光路可以增加工作介质的有效吸收长度;调Q方式为电光调Q;得到一种无温控固体激光器。该激光器在-40^+60℃温度范围内,可以无温控稳定输出能量≥40 mJ;输出激光水平方向发散角θ2 x=1.79 mrad,垂直方向发散角θ2 y=1.36 mrad;光束质量:M 2 x=4.858,M 2 y=2.697。     

利用多吸收峰降低全固态激光器温控功耗

半导体激光器（LD）的工作波长是随温度变化的,对LD进行温控是扩展全固态激光器（DPSSL）正常工作温度范围的常用方法,但常用的控温方法在-50~70℃的宽温区范围存在体积大、能耗高、效率低等问题。通过实验测试得到GaAs量子阱激光器的波长温度漂移系数为0.25 nm/℃,分析了Nd:YAG晶体吸收谱的多峰特性。提出采用高温时工作波长为808 nm的GaAs量子阱激光器作为泵浦源,利用Nd:YAG晶体的795.7 nm和808 nm的两个吸收峰,通过分段加热控温降低温控功耗的方案。实验结果显示:全固态激光器在两个吸收峰处得到的输出脉冲特性基本相同,在温度较低时,分段控温的加热功率减小了4.7 W,接近不分段最大加热功率的一半。     

激光二极管泵浦Yb:YAG激光器

通过对Yb:YAG晶体中Yb3 粒子的吸收谱的分析和讨论,认识到Yb:YAG晶体作为LD泵浦固体激光器的激活介质,有着其它晶体所没有的优点:能级结构简单.在此基础之上,设计了一套LD端面泵浦Yb:YAG激光器.在泵浦光强为25 W时,获得了6.09W的1030 nm稳定的连续激光输出,光光转换效率为24.3%,斜效率为31.6%.     

二极管泵浦激光器中的二极管温控精度

激光二极管(LD)中心波长及LD功率影响着LD泵浦的固体激光器输出特性,通过理论和实验研究了LD的工作温度变化对LD中心波长及LD功率的影响,分析了LD温度控制系统的温控精度,给出了理论上确定温控精度的一般方法。实验结果验证了此方法的有效性,并且给出了以4 nm谱宽LD泵浦Nd:YAG时的温控精度数据。通过适当选择LD温控精度和较宽的LD谱宽,可大大降低温控系统设计的难度,有效提高DPL的环境适应能力。     

Nd:YVO_4微片激光器的光谱稳定控制实验研究北大核心

研究了控制单纵模Nd:YVO_4微片激光器光谱稳定的方法,实现了在不同LD泵浦电流条件下单纵模Nd:YVO_4微片激光器的波长稳定输出。首先,分析了泵浦电流、温控温度与晶体温度、输出激光波长的关系,发现在不同泵浦电流条件下,适当调节温控温度控制Nd:YVO_4微片晶体的温度变化,能够实现激光光谱的稳定控制。最后,通过实验验证了该方法的有效性,并获得激光输出功率随泵浦电流变化的非线性关系。     

LD泵浦固体激光器的光谱匹配问题

实验研究了LD泵浦Nd:YAG固体激光器的光谱匹配问题,如匹配方法、匹配效率、匹配chirp现象等:考察了LD光谱随温度、电流、时间的变化,讨论了这些变化对光谱匹配效率的影响。     

109.5W输出1.94μm波长Tm:YAP固体激光器

报道了一种高功率Tm:YAP激光器实验装置,采用b轴切割的YAP/Tm:YAP/YAP复合晶体作为激光增益介质,使用中心波长为795 nm的LD模块进行双端泵浦,当增益介质冷却温度为20℃,LD总泵浦功率为301.4 W时,获得了最高109.5 W的1.94 m波长线偏振激光输出,光-光转换效率约为36.3%,斜率效率约为45.8%,在此输出功率条件下测得光束质量M2因子为3.8。     

LD泵浦CW基横模Nd:YAG激光器的初步研究

研制成LD泵浦CW基横模Nd:YAG激光器,工作中心波长为1.064μm,谱线宽度小于0.03nm,阈值泵浦功率小于6.8mW,输出功率大于10.5mW,斜效率大于8%。     

反射式LD端面泵浦Nd:YAG陶瓷激光器的温度场分析

针对反射式激光二极管端面泵浦Nd:YAG陶瓷激光器,建立了增益介质二次吸收的物理模型。根据热传导理论,采用有限元分析方法,定量分析了Nd:YAG陶瓷薄片介质内部的温度场分布以及温度梯度分布,讨论了影响温度场分布的主要因素。研究结果表明,Nd:YAG陶瓷薄片介质内部的温度场分布与泵浦光功率、泵浦光光斑半径、薄片厚度以及冷却方式等因素密切相关。     

LD纵向泵浦腔内倍频低噪声蓝光激光器的研究

在LD泵浦Nd:YAG腔内倍频全固体蓝光激光器中采用两个倍频晶体和偏振片技术，通过谐振腔的模式竞争和偏振片的选择性损耗成功地抑制激光器中模式之间的耦合和同一频率中s、p偏振分量之间的耦合，使激光器实现稳定的低噪声功率输出。LD纵向泵浦Nd:YAG/LBO/BP腔内倍频激光器产生波长为473nm稳定的低噪声蓝光激光输出，最大输出功率达到为2.14mW。信噪比为18.79dB。实验结果与理论相符合。     

脉冲半导体激光器端面抽运Nd:YAG晶体瞬态热分析

为了研究脉冲半导体激光器端面抽运激光晶体产生的热效应,对激光晶体瞬态温度场以及热形变场进行解析分析与计算。考虑到脉冲LD出射光具有超高斯分布,且Nd:YAG晶体热传导各向同性的特点,利用热传导Poission方程得到了超高斯分布脉冲LD端面抽运Nd:YAG晶体瞬态温度场以及热形变场的一般解析表达式,定量分析了单脉冲抽运过程中超高斯抽运光光斑半径及超高斯阶次、脉冲宽度对Nd:YAG晶体瞬态温场的影响以及准热平衡状态温度场的时变特性。结果表明,当脉冲LD端面抽运光具有3阶超高斯分布、抽运功率为80W、脉冲频率为100Hz、脉宽为200 s、钕离子掺杂质量分数为0.01的Nd:YAG晶体瞬态温度场随抽运脉冲呈现出周期性分布,准热平衡状态的温度在25.5℃到29.2℃之间成锯齿形周期分布;晶体抽运面的热形变量在0.13m和0.19m之间也呈现出周期性变化。该研究对于脉冲LD端面抽运全固态激光器热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。     

抽运光分布对Nd:YAG微片激光器热效应的影响

以半解析热分析理论为基础,研究超高斯分布激光二极管(LD)端面抽运背冷式微片Nd:YAG晶体的热效应。通过对超高斯分布激光二极管端面抽运背冷式微片Nd:YAG晶体工作特点分析建立热模型,利用热传导方程新的求解方法得出微片Nd:YAG晶体内部温度场、热形变场、附加光程差(OPD)半解析计算表达式;利用附加光程差得出微片Nd:YAG晶体的热焦距计算表达式。研究结果表明,当使用总功率为24.2 kW,10%占空比4阶超高斯分布激光二极管抽运时,微片上获得70.36℃最高温升,0.465μm最大热形变,0.836μm最大附加光程差。     

LED带抽运Nd∶YAG激光器

为了研究抽运光源光谱与增益介质吸收光谱对发光二极管(LED)带抽运激光器输出效率的影响,进一步提高输出效率,将光谱信息引入激光速率方程中,建立了LED带抽运速率方程, 采用该方法对LED带抽运Nd∶YAG激光器进行了理论分析和实验验证。结果表明,利用红外LED对Nd∶YAG激光器进行侧面抽运,当抽运能量为9.1mJ时,取得了能量为607μJ的1064nm激光输出,达到实验中最高的倾斜效率15.5%,此时光转换效率为6.67%;速率方程的计算求解和实验的输出能量二者基本吻合。这一结果对研究提高LED带抽运激光器的输出效率是有帮助的。     

LD端面泵浦变热传导系数Nd:YAG晶棒温场特性

为了解决激光二极管泵浦激光晶体产生的热效应问题,对激光晶体内的温升进行了解析分析与定量计算。通过对激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点的分析,建立了符合实际工作情况的热模型。考虑到晶体材料热传导系数受其宏观温度变化的影响,应用常数变易法以及特征函数法得到了变热传导系数Nd:YAG晶体棒在端面泵浦情况下温度场的一般表达式。定量计算了激光二极管超高斯分布泵浦光阶次、泵浦功率、光斑尺寸以及晶棒半径对其温度场分布的影响。研究结果表明:使用输出功率为60 W的激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG晶棒,若耦合入射的3阶超高斯光束泵浦光斑半径为400μm,晶棒半径为1.5 mm,长度为8 mm时,Nd:YAG棒内最大温升为343.9℃;而将其热导率视为定值时,晶体的最大温升只有222.7℃。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并为提高全固态Nd:YAG激光器性能提供了理论依据。     

二极管角部抽运Nd:YAG基模激光器

为了分析角部抽运方式在中小功率激光器设计中的可行性,基于光线追迹法,计算了不同的激光介质几何结构参量和不同的二极管温度条件下角部抽运复合板条激光器的抽运效率和抽运均匀性。从模拟计算结果可知,只要选择合理的激光介质结构参量,角抽运方式能得到高的抽运效率和较好的抽运均匀性。设计了一种角部抽运Nd:YAG复合板条激光器,在45W的抽运功率下获得了12W的激光输出,光光转换效率约为26.7%,在40W抽运时光束质量Mx2=1.47,My2=1.36。理论分析和实验设计表明,角抽运方式在小功率激光器设计中是可行的。     

光参量振荡器泵浦源的理论研究与优化设计

研究了作为光参量振荡器的泵浦源1064nm声光Q Nd:YAG激光器.从Nd:YAG激光特性出发,介绍了LD端面抽运Nd:YAG调Q固体激光器的特性,对谐振腔结构进行了等效、分析和数值计算,给出了稳腔条件和腔中振荡光斑随腔长的变化曲线.对调Q脉冲形成过程的速率方程进行了数值计算,得到脉冲形状,分析了泵浦光脉冲形状和脉宽对参量振荡信号光的影响.所得结果对产生高质量、宽调谐、高转换效率的光参量振荡器具有一定的指导意义.     

准连续激光二极管端面泵浦Nd∶YAG薄片瞬态温度场

准连续激光二极管(LD)泵浦的激光晶体中存在着温度升降的变化过程。为解决准连续LD端面泵浦Nd∶YAG薄片时变热效应问题,基于热传导方程,采用特征函数法和常数变异法得到了准连续超高斯光束端面泵浦Nd∶YAG薄片的瞬态温度场一般解析表达式。定量分析了准连续泵浦光脉宽和占空比对Nd∶YAG薄片瞬态温度场的影响。研究结果表明,准连续LD端面泵浦Nd∶YAG薄片时,薄片内温度场随时间呈波浪状分布,再经过一段时间后呈现出稳定周期性分布,此时的瞬态温度场围绕连续LD泵浦时稳态温度波动,波动幅度为12.1℃,薄片的瞬态温升量将随准连续LD泵浦脉宽与占空比的增大而升高。研究方法和所得结果还可以应用到激光系统的其他瞬态热问题研究中,对解决激光系统热问题具有理论指导作用。     

LD侧泵全固态Nd∶YAG/KTP高功率连续绿光激光器

报道了LD侧泵全固态Nd∶ YAG/KTP高功率连续绿光激光器.泵浦组件为中科院半导体所生产的808 nm半导体激光器(LD)组件,由9个20 W的激光二极管组成(呈三角形等间距分布),最大泵浦功率为180 W.在平凹直腔的腔型结构下,当LD连续抽运3 mm×65 mm Nd∶ YAG激光棒时,分别选用不同长度的KTP倍频晶体,实现了II类临界相位匹配腔内倍频,最终在泵浦电流22.5 A时,获得了最大功率为21.3 W的连续、稳定532 nm激光输出,输出不稳定度优于2%,光-光(1064～532 nm)转换效率为42.6%.