半导体双端抽运三程折叠谐振腔板条激光器

为了获得简单紧凑的固体激光器,采用半导体端面抽运三程折叠谐振腔板条激光器,建立了热透镜等效腔模型,进行了等效腔稳定性及腔内基模光斑半径的仿真分析,将新型结构与平-平腔结构进行了比对性实验研究。结果表明,在三程折叠腔长为170mm时,获得了21W的1064nm激光功率输出,光光转换效率为16.4%,斜效率为25%,水平和竖直方向上的M2因子分别为10.8和2.76。同等条件下,水平方向上M2因子从平-平腔的152.7优化到三程折叠腔的10.8;输出光斑水平方向尺寸由平-平腔的10.8mm压缩到三程折叠腔的4.1mm,验证了结构简单紧凑的端面抽运三程折叠谐振腔激光器光束的输出能力。该研究对获得腔内调Q和腔内倍频532nm激光器有实际意义。     

高功率半导体激光器端面抽运连续固体激光器谐振腔的设计

提出了设计高功率半导体激光器（ＬＤ）端面抽运连续固体激光器谐振腔的基本原则。据此利用数值计算方法很容易得到理想的腔参数,使腔的热稳定范围相当宽;激光介质内基模半径不随抽运功率变化;腔内像散得到完全消除;在相当大的抽运功率范围内腔工作于稳区中心附近。实验结果证明：这种腔容易实现低阈值、高效、高功率的基模运转,光－光转换效率可达５０％ 。     

固体板条激光器的半导体激光抽运结构

介绍了近几年来在固体板条激光器抽运结构设计方面的进展,对板条状工作介质结构优化结果进行了分析,并对近来出现的抽运结构、冷却系统、光学谐振腔的设计做了简单描述和比较.     

86W准基模激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器

报道了一种86 W准基模的激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器。所用激光晶体直径为3 mm,长度为65 mm,抽运方式为三维侧泵。通过凸面镜增大模体积,采用双棒串接插入90°旋光片的方法补偿热致双折射,通过计算和实验相结合的办法得到较优化的谐振腔参数,并分析了谐振腔长度和激光模块之间的距离对稳区的影响;得到最高功率86 W,M2的准基模激光输出。数值计算了径向和切向偏振模式的半径随热透镜焦距的变化。数值计算了激光器的输出参数,与实验结果进行了比较。设计了较优化的扩束聚焦系统,分析了经过扩束聚焦系统后激光束腰位置波动随抽运功率的变化规律。     

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)     

86W准基模激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器北大核心CSCD

报道了一种86 W准基模的激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器。所用激光晶体直径为3 mm,长度为65 mm,抽运方式为三维侧泵。通过凸面镜增大模体积,采用双棒串接插入90°旋光片的方法补偿热致双折射,通过计算和实验相结合的办法得到较优化的谐振腔参数,并分析了谐振腔长度和激光模块之间的距离对稳区的影响;得到最高功率86 W,M2的准基模激光输出。数值计算了径向和切向偏振模式的半径随热透镜焦距的变化。数值计算了激光器的输出参数,与实验结果进行了比较。设计了较优化的扩束聚焦系统,分析了经过扩束聚焦系统后激光束腰位置波动随抽运功率的变化规律。     

用半导体可饱和吸收镜实现侧面抽运Nd:YAG被动锁模固体激光器

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术实现的超快脉冲激光器具有结构简单紧凑、脉冲序列稳定等优点,在许多领域有着重要用途。简述了用半导体可饱和吸收镜锁模固体激光器的具体要求及方案,介绍了采用Z型折叠腔结构和大功率侧面抽运模块实现的半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd:YAG固体激光器。得到了平均功率为4.7 W,脉冲重复频率55 MHz,单脉冲能量85 nJ的皮秒激光脉冲,光束质量好,M2因子约为1.2,谱线宽度约为0.1 nm,在小时间尺度上得到较好的锁模效果,对实验现象进行了描述,对实现高功率侧面抽运锁模激光器进行了初步探讨。     

激光二极管侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器.对影响侧面抽运薄片激光器性能的主要因素,即圆薄片增益介质内晶体光分布和沿径向的温度分布进行了理论分析和实验.实现了光-光转换效率为33.5%,峰值功率为230 W,光束参数乘积为21.6 mm·mrad的激光输出.实验结果表明,侧面抽运在薄片Nd:YAG晶体内可实现对称均匀的分布,沿径向的温度差大大减小;Nd:YAG/YAG薄片晶体的复合可满足侧面抽运的要求.这些技术和方法可应用于更高功率的侧面抽运薄片激光器.     

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)     

半导体激光器端面抽运高功率高效Nd:YVO_4固体激光器

报道了一种光纤耦合半导体激光器端面抽运高功率高效Nd:YVO4固体激光器。在抽运功率为20W时获得了11W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12W时输出功率为7.1W,光-光转换效率为59%,斜效率达64%。在高抽运功率下测量了Nd:YVO4晶体的热透镜焦距,结果表明:得到有效冷却的低浓度和高质量的Nd:YVO4晶体,其热聚焦作用实际上相对很弱     

Q-switched rate equations for diode side-pumped slab and zigzag slab lasers including Gaussian beam shapes

A set of rate equations accounting for the transverse spatial distributions of both the laser mode and inversion density is developed for side-pumped Q-switched oscillators. The equations can be reduced to a simple form by assuming a Gaussian laser mode, a one-dimensional Gaussian pump beam and a few additional basic assumptions, allowing for rapid numerical solution. The derived spatial rate equations are then used to model an experimentally well-characterized Nd/sup +3/:YAG zigzag slab laser to demonstrate their simplicity and accuracy in predicting oscillator performance.     

半导体激光器光束质量评价方法探讨

针对半导体激光器的结构和光束特点,分析了M2因子的概念与半导体激光器激光本质之间的关系,研究了其局限性,探讨了激光光束质量的影响因素,提出利用准直代价作为半导体激光器光束质量评价因子,该因子由激光器的结构参数和光束参数有机组合而成,此值越小光束质量越好,越容易准直.新的评价因子即完善了"光参数积"的普适性,又具有针对性...     

半导体激光器光束质量评价方法探讨

针对半导体激光器的结构和光束特点,分析了M2因子的概念与半导体激光器激光本质之间的关系,研究了其局限性, 探讨了激光光束质量的影响因素,提出利用准直代价作为半导体激光器光束质量评价因子,该因子由激光器的结构参数和光束参数有机组合而成,此值越小光束质量越好,越容易准直。新的评价因子即完善了“光参数积”的普适性,又具有针对性。     

Optimal design of optically side-pumped lasers

A ray-tracing algorithm is used to determine the pump-absorption distribution, and the mode-coupling efficiencies to specific transverse modes are calculated. We develop a model for optimizing the pumping geometry for an optical side-pumped laser medium. Analytic and numerical results are given for the case of TEM₀₀ laser output arising from a few examples of Gaussian pumping. We also model the performance of a close-coupled, side-pumped configuration that is found in numerous recent high-power laser-diode-pumped solid-state lasers. A particular advantage of this system approach is that it allows characterization and selection of pump configurations before fabrication of the pump cavity     

Beam steerable semiconductor lasers with large steering range andresolvable spots

A novel method for achieving quasicontinuous broad angle beam steering, based on angling the mirror facets with a dry etching technique, is demonstrated. 80° of far-field scanning with 11 diffraction limited resolvable spots, each independently addressable, is achieved. These represent a three-fold improvement over previous results     

Design and performance optimization of optically-pumped mid-infrared intersubband semiconductor lasers

We show that self-consistent simulations of asymmetric coupled double-quantum wells (ACQW) can be used efficiently to increase significantly the optical performances of optically-pumped mid-infrared intersubband semiconductor lasers by increasing the electron concentration in the quantum well. Our calculations, which account for the screening effect and degenerate statistics, show optical gain in excess of 100/cm for pumping intensity of 39 kW/cm/sup 2/ can be achieved. Owing to hot electron effects, the stimulated gain at 77 K is insensitive to the phonon resonance for pumping intensities larger than 400 kW/cm/sup 2/.     

激光二极管侧面抽运免温控激光器的研究

为了解决激光二极管抽运波长随温度漂移导致激光器输出能量下降的问题，采用激光二极管抽运源波长匹配及凹凸稳定谐振腔技术实现免温控，并进行了理论分析和实验验证。该激光器腔长210mm，电光转换效率5.7%；输出单脉冲能量大于60mJ，在10℃~30℃范围内，能量稳定度优于5%；激光器输出光斑直径4mm、脉冲宽度8ns、激光器10Hz工作时，激光远场束散角为1.1mrad。结果表明，实验与理论分析计算结果符合，该激光二极管侧面抽运免温控激光器可在一定温度范围内保持稳定的能量输出。该理论分析与方案对研究免温控激光器具有重要意义。     

半导体微腔激光器

文章简要叙述了微腔激光器的基本工作原理。采用先进的ＬＰＥ及反应离子刻蚀等微细加工技术制作了盘型－ 图钉式微腔结构,测得其有源区的光荧光谱的半宽度为０ ．０３２ ｅＶ,波长为８１５ ．３３ ｎｍ 。     

分别限制异质结半导体激光器

研制成功分别限制异质结(SCH)激光器在2.5～3倍阈值时,单向输出峰值功率为8～13W,垂直于结平面方向和平行于结平面方向的全宽度半功率束发散为θ垂=15°～22°,θ平=14～18°.     

Heavily-doped semiconductor lasers

A theoretical study of the effect of heavily doping the active layer of a semiconductor laser shows that the minority carrier density required to reach inversion decreases with increasing doping. Unfortunately, the minority carrier lifetime also decreases since there is a component of the recombination rate that is proportional to the doping density. It is found that for a dopant with a recombination rate coefficientK_{B}, 5E-10cm³/s (Zn in GaAs), the inversion current density has a local minimum at zero doping, but decreases again for n-type doping above1E18/cm, and is one third of the zero value at4E18/cm. The value of KBfor other dopants and materials is unknown; however, for a dopant with a coefficient smaller than5E-11, the inversion current would be less than one tenth the zero value at4E18n-type, and would also decrease with the addition of p-type dopant. These results indicate that by heavily doping the active layer with the proper dopant, one might obtain both faster response and a lower threshold current, particularly with n-type dopants.