一种端面泵浦固体激光器的泵浦耦合方法

泵浦光与振荡光之间的高效耦合是改善泵浦转换效率和输出光束质量的有效途径,也是激光技术领域的研究热点。对光纤耦合激光二极管端面泵浦Nd3+∶YAG激光器的泵浦耦合方法进行了研究,提出了一种通过CCD观察泵浦光在离轴状态下输出光的高阶模光斑分布,判断泵浦光与振荡光耦合效果,进而调整泵浦光的空间位置获得近似高斯光束的泵浦耦合方法,该方法简单实用,对调整泵浦光以改善输出光束质量有一定的参考作用。     

双包层光纤的侧面泵浦耦合技术

泵浦耦合技术是获得高功率光纤激光器的关键技术之一。双包层光纤侧面泵浦耦合技术通过双包层光纤侧面将泵浦光耦合入内包层,相对于光纤端面泵浦耦合技术有很多优点。针对于双包层光纤激光器的特点,已经发展了多种光纤侧面泵浦耦合技术。概述了目前已经在实验中采用的光纤侧面泵浦耦合技术,并就各自的特点进行了比较。     

泵浦光空间强度分布对激光腔内横模分布的影响

以激光二极管端面泵浦固体激光器为研究对象,在不同的泵浦光空间分布下,通过数值求解速率方程,得到腔内横模分布的变化规律,分析了对光束质量的影响。结果表明,泵浦光半径越接近振荡光半径,基模所占比率越大;而泵浦功率对横模分布的影响不大。     

高功率双包层光纤激光器侧面耦合技术的研究进展

双包层光纤侧面耦合技术将泵浦光从光纤侧面耦合进入内包层,与端面耦合技术相比,更有利于高功率光纤激光器的实现.介绍了角度磨抛、微棱镜、V形槽、内嵌反射镜、衍射光栅多种侧面泵浦耦合技术的结构、原理以及系统性能参数,并分析了各种技术方案中需要解决的问题.     

一种高效率LD直接端面泵浦技术研究

利用LD直接端面泵浦技术实现的固体激光器,能很好地适用于复杂的机载环境,在工程应用上具有重要的研究价值,研究高效率LD直接端面泵浦技术的设计方法,能获得高光光转化效率的静态激光输出,对后续实现高能量的LD端泵激光光源具有重要的指导意义。针对一种纵向均匀排布的20 Bar LD阵列,利用ZEMAX软件仿真并设计了两种四棱柱光学耦合系统,将端泵阵列的泵浦光通过耦合系统聚焦至工作物质内,两种耦合系统的光束焦点位置各不相同,通过改变聚焦焦点的位置,研究了不同状态下激光能量输出情况。经实验结果可知,针对此平-平腔构型,工作物质(1at%)4 mm×4 mm×10 mm的结构尺寸下,设计泵浦光均匀照射工作物质前端面,焦点距离工作物质前端面为5.5 mm,此时,泵浦光与振荡光的模式匹配程度最高,在此状态下LD直接端面泵浦固体激光器的最大光光转化效率能高达40%。     

LD端面泵浦固体激光器模匹配的研究

本文给出了考虑热透镜效应后大功率光纤耦合输出端面泵浦的固体激光器的最佳模匹配模型。通过计算腔内任一振荡光线与中心轴振荡光线的光程差分布，得到了热透镜效应引起的衍射损耗，由此得到泵浦功率一不定期的情况下，泵浦光斑与腔内振荡光束的最佳模匹配系数。实验中采用泵浦功率为20W的半导体激光器泵浦Nd:YAG激光器，光纤芯径400微米，得到最佳配合系数为0.85。实验结果与数值计算结果相符合。     

侧面紧耦合泵浦微型激光器研究

利用解析法分析了激光二极管（LD）侧面紧耦合泵浦固体激光器中泵浦光强分布特点,其增益分布与发光单元发光面处的束腰半径、激光二极管等间距环绕个数、泵浦源与晶体表面的距离、晶体棒半径和工作物质的吸收系数有关,通过调整泵浦参数可以实现中心强边缘弱的泵浦光分布。采用LD紧贴于Nd:YAG的紧耦合双侧面对称泵浦技术,对侧面紧耦合泵浦微型激光器进行了相关研究,实验上实现了激光二极管泵浦固体激光器（DPL）的微型化。     

两个激光二极管端面泵浦的基横模Nd：YAG激光器

用两个功率为１．５Ｗ的连续激光二极管偏振耦合端面泵浦及分别从双端同时泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，ＴＥＭ００模ＹＡＧ激光最大输出功率分别为６８０ｍＷ和４９２ｍＷ，总的光－光转换效率分别为２６．４％和１７．７％。从理论上对二极管单端面及双端面泵浦的ＹＡＧ激光器进行了分析计算。     

离轴端面泵浦对DPSSL性能影响的实验研究

以激光二极管端面泵浦Nd:YAG激光器为研究对象,通过实验研究了离轴泵浦条件下,离轴量的大小对激光器性能的影响.实验结果表明,当泵浦光离轴量增大时,斜效率增大,但输出光依次出现从低阶模到高阶模的变化,激光器的振荡阈值升高,光束质量变差;在同一泵浦位置增大LD电流时,输出光从高阶模向低阶模转化,光斑中心向此时的泵浦中心轴靠拢.     

基于matlab和zemax模拟双透镜耦合系统

为提高端面泵浦高功率光纤激光器的输出功率,本文采用提高泵浦光耦合效率的方法来实现。在比较了其他类型的耦合系统之后,采用双透镜耦合系统;理论上分析了半导体激光光源输出的多模激光光束经过双透镜耦合系统的传输变换规律,利用matlab编程数值模拟得到了耦合系统的初始结构参数,在模拟得到的初始结构基础上,采用zemax软件多次优化,最终实现了93%的高效率耦合系统。该耦合系统是在考虑像差的情况下得到的,相比由matlab模拟得到的不考虑像差的系统更具有参考价值。     

端抽运DPL中抽运光与谐振腔同轴特性

在端抽运圆棒二极管抽运固体激光器(DPL)中,引入偏离因子来描述抽运光轴线和激光晶体间的同轴程度;并将偏离因子对模式增益和光束质量的影响做了理论分析和模拟,并以光纤耦合半导体激光器端面抽运圆棒Nd:YAG固体激光器进行了相应实验。理论与实验结果表明,偏离因子越小,则低阶模模式增益越大,在模式竞争中占据优势,输出激光的光束质量越好。要获得高增益和光束质量较好的低阶模输出,除了保证恰当的谐振腔结构外,控制抽运光与激光晶体同轴程度也是一个重要的手段。     

二极管象散光束端面泵浦Nd:YAG激光器

研究了用象散二极管激光光束端面泵浦的TEM0m,TEMn0多模Nd:YAG激光器。文中报导了不同泵浦功率下的激光模式情况和稳定性情况,最大CW输出功率320mW,斜效率28%,最高稳定CW输出功率232mW,斜效率20%,为进一步研究二极管泵浦的列阵器件奠定了基础。     

腔型结构对LD端面泵浦Nd:YAG激光器输出特性的影响

在腔长为 2 47mm的LD端面泵浦Nd :YAG激光器的谐振腔中加入一片凸透镜 ,改变腔型结构 ,发现输出功率由 0 .3 5W增至 1.19W ,M2 因子由 1.0 9增至 2 .6,阈值功率由 2 .78W降至 0 .68W ,与腔长为 2 0mm的谐振腔阈值功率相同。分析表明 ,由于透镜的变换作用 ,使得泵浦端面上振荡光斑与泵浦光斑的比例发生变化 ,在晶体后端面处泵浦光斑确定的情况下 ,激光器的输出功率和阈值功率主要取决于该处的振荡光斑大小 ,与有效模体积无直接关系     

A 123 W Nd:YVO4 slab laser with high beam quality output

The laser diode (LD) partially end-pumped slab laser with hybrid resonator is a kind of novel solid-state laser that can achieve high power with high beam quality. Using this configuration, taking Nd:YVO4 as the slab gain media, a 123 W output was obtained when the pumping power was 265 W, and the optical-to-optical efficiency and slope efficiency were 46.4% and 52.4%,respectively. The beam quality M2 factors in the unstable direction and the stable direction were 1.3 at the output power of 98 W.     

Investigations on Transverse-Mode Competition and Beam Quality Modeling in End-Pumped Lasers

The transverse-mode competition and beam quality modeling in scaling fiber-coupled laser diode (LD) end-pumped lasers to higher power and better beam quality have been investigated with the space-dependent multimode rate equations by including the thermal effect. The total photon number and threshold of the pumping rate for each mode in the cavity were obtained by solving these equations with an iterative method, and so the threshold of the pumping power, output power, optical and slope efficiency of the single mode and laser could all be calculated. Several lasers, including one ideal laser, one multimode laser, one quasi-fundamental mode laser with folded structure, were brought forward to demonstrate the modeling process and investigate the transverse-mode competition process. The calculated results were compared with the experimental ones and the rationality of the model built in this paper was validated. The model presented here may serve as the designing guideline for a practical laser, especially one with beam quality requirement.      

激光二极管千赫兹级Nd:YVO4皮秒脉冲激光再生放大器

采用光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4激光晶体,抽运光平均功率为20W,脉冲宽度为100μs,获得了重复频率为1 kHz、平均功率为1.5 W的再生皮秒脉冲激光输出,脉冲宽度约为15 ps,两个方向上的光束质量因子均小于1.4。     

半导体激光器端面抽运Nd:Ti:LiNbO3波导激光器理论与分析

用光束传播法（Ｂｅａｍ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）计算并分析了用半导体激光器端面抽运的１．０８４ μｍ ＮｄｖＴｉｖＬｉＮｂＯ３ 波导激光器输出功率的理论模型。用Ｎｄ３＋ 的原子复极化率来描述受激辐射光的增益与抽运光的吸收,且考虑到前进与后退光波的相互作用,给出激活媒质的粒子数空间反转分布,并修改了抽运吸收和受激辐射截面的取值,使之适用于半导体激光器从波导激光器端面抽运,计算值与实验值符合得很好。     

球面分布的半导体激光二极管阵列泵浦结构的研究

一个用来泵浦的半导体激光二极管堆栈包括8个半导体激光二极管阵列。这些阵列排布在一个球面上,每个bar条的输出激光被离轴压缩来实现高效率的耦合。半导体激光二极管堆栈的输出光束由一个空心导光管耦合到激光工作介质上。针对用于耦合半导体激光二极管堆栈的空心导光管进行了几何光学和光线追迹的分析。几何光学的分析揭示了耦合损耗的原因,并用来指导结构的设计。光线追迹分析结构参数和泵浦系统的输出特性,用来指导耦合系统参数的优化。模拟和分析结果表明,将半导体激光二极管阵列排布程球面可以提高偶和效率,降低最优化的导光管长度,改善输出能量场的分布。     

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd∶YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4固体激光器不同于Nd∶YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果。用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd∶YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变。分析结果表明端面抽运a轴切割Nd∶YVO4晶体产生了椭球热透镜效应。从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性。