LD抽运1kHz电光调Q 946nm Nd:YAG激光器

对激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YAG晶体产生946 nm激光输出的热效应及输出特性进行了实验对比。实验测量了晶体的端面温度以及热焦距,当吸收抽运光功率达到10 W时,掺杂原子数分数1.0%的端帽键合Nd∶YAG晶体端面温度为25.9℃,约为相同掺杂浓度下普通晶体的1/3。且相同条件下,端帽键合Nd∶YAG晶体能有效缓解热透镜效应。利用波片补偿电光晶体热退偏的方法,实现了频率为1 k Hz电光调Q 946 nm激光输出。在抽运功率为10.4 W时,使用掺杂原子数分数为0.5%的端帽键合Nd∶YAG晶体作为增益介质,获得最大输出功率为311 m W,脉冲宽度为17 ns的电光调Q 946 nm激光输出,功率不稳定性为2.7%。最大输出功率分别是同等条件下使用掺杂原子数分数1.0%的端帽键合Nd∶YAG晶体的2倍以及普通Nd∶YAG晶体的3倍。     

Nd:Lu3Al5O12晶体光谱与激光性能研究

采用提拉法生长Nd掺杂原子数分数为1%的高质量的Nd:Lu3Al5O12(Nd:LuAG)晶体。对晶体的光谱性能进行了表征。研究发现,Nd:LuAG晶体与相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体均具有相似的峰形和峰位,但特征吸收峰和荧光峰均发生了1nm的红移现象。Nd:LuAG晶体具有比Nd:YAG和Nd:GGG晶体更长的荧光寿命和更宽的吸收线宽。在抽运功率为900mW的钛宝石激光器抽运下,Nd:LuAG晶体获得了420mW的连续激光输出,斜率效率为47.5%,激光抽运阈值为22mW。     

Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3MAl5O12晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3Al5O12(Yb:YAG)晶体,对晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了分析。与Yb掺杂原子数分数为5%的Yb:YAG晶体进行了对比,得出采用940 nm激光二极管(LD)抽运晶体最为合适。原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体相对于原子数分数为5%的Yb:YAG晶体自吸收效应的影响要小。测量了原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体的荧光寿命为0.95 ms,与理论值很接近。因此采用原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体作为激光工作物质将有利于高效、小型集成化的固体激光器的发展。     

3μm高效率Er∶YAG循环级联脉冲激光器

报道了室温下基于循环级联的高效率Er∶YAG中红外脉冲激光器，采用循环级联谐振腔，通过优化晶体长度提高光束交叠效率，获得高效率中红外激光输出。实验中使用两种掺杂浓度（原子数分数分别为25%和10%）的长度为2 mm Er∶YAG晶体作为增益介质，测得波长为2937 nm的中红外激光的输出斜效率分别为37.2%和36.5%，均突破了33.2%的Stokes极限。据我们所知，这是首次在室温下使用较低掺杂浓度（原子数分数为10%）的Er∶YAG晶体获得了超过Stokes极限的高效率3μm中红外激光输出。     

Nd:GdVO_4/Cr:YAG微片式脉冲激光器

以Cr:YAG作为可饱和吸收体,实现了激光二极管(LD)端面抽运Nd:GdVO4晶体的微片式被动调Q激光器。Nd:GdVO4晶体的尺寸为3 mm×3 mm×1 mm,a向切割,Nd3+掺杂原子数分数为0.5%,抽运端面镀有对808 nm增透和对1.06μm高反的双色膜,作为激光谐振腔的输入镜。Cr4+:YAG的尺寸为9.5 mm×1.1 mm,初始透射率为77%,其外端面镀有对1.06μm透射率为15%的部分反射膜,作为激光谐振腔的输出镜。谐振腔的长度为5~6 mm。激光的抽运阈值为4.62 W,当抽运功率为13.86 W时,最大平均输出功率为0.98 W,相应的光光转换效率为7%,斜率效率为9.5%,最高重复频率、最大单脉冲能量和最短脉冲宽度分别为23.4 kHz,44.6μJ和2.9 ns,相应的峰值功率为15.4 kW。     

171 W,1.3 μm调Q准连续全固态激光器

1.3μm全固态激光及其倍频660 nm激光在医疗、显示、娱乐、科研等领域有着非常重要的应用价值。据报道,当前1.3μm全固态激光输出功率为122 W(连续波)。中国科学院物理研究所许家林等采用自行研制的大功率连续抽运激光头,通过热近非稳区谐振腔优化设计和调Q技术相结合,并利用Nd的4F3/2→4I13/2跃迁辐射获得了1.3μm准连续激光输出,平均功率171 W,光-光效率19%,脉冲宽度171 ns,运转频率5 kHz。实验装置如图1所示,每个激光头抽运功率为600 W,激光头中所用的Nd∶YAG激光晶体尺寸为5 mm×100 mm,掺杂原子数分数为0.6%;在两个相同的激光头…     

Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb∶Y_3Al_5O_(12)晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb∶Y3Al5O12(Yb∶YAG)晶体,对晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了分析。与Yb掺杂原子数分数为5%的Yb∶YAG晶体进行了对比,得出采用940 nm激光二极管(LD)抽运晶体最为合适。原子数分数为0.5%的Yb∶YAG晶体相对于原子数分数为5%的Yb∶YAG晶体自吸收效应的影响要小。测量了原子数分数为0.5%的Yb∶YAG晶体的荧光寿命为0.95 ms,与理论值很接近。因此采用原子数分数为0.5%的Yb∶YAG晶体作为激光工作物质将有利于高效、小型集成化的固体激光器的发展。     

Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3Al5O12晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb掺杂原子数分数为0．5％的Yb：Y3Al5O12。（Yb2YAG）晶体，对晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了分析。与Yb掺杂原子数分数为5％的Yb：YAG晶体进行了对比，得出采用940nm激光二极管（LD）抽运晶体最为合适。原子数分数为0．5％的Yb：YAG晶体相对于原子数分数为5％的Yb：YAG晶体白吸收效应的影响要小。测量了原子数分数为0．5％的Yb：YAG晶体的荧光寿命为0．95ms，与理论值很接近。因此采用原子数分数为0．5%的Yb：YAG晶体作为激光工作物质将有利于高效、小型集成化的固体激光器的发展。     

LD端面抽运Yb: YAG/LBO 537.8nm绿光激光器

为了研究Yb:YAG激光器的倍频输出特性,采用LD端面抽运掺杂原子数分数为0.1的Yb:YAG薄片激光晶体(4mm×1mm)、LBO(LiB3O5)腔内倍频进行了实验研究。在LD抽运功率为1.37W时,通过调节LBO的放置角度,实现了频率选择,并获得了最高功率为3.1mW的537.8nm的基模连续激光输出,光斑椭圆度为0.94。结果表明,采用Yb:YAG激光晶体,通过LBO腔内倍频可以获得稳定的高光束质量的537.8nm激光输出。     

二极管泵浦Nd:YAG PPLT腔外倍频473 nm激光特性

对Nd:YAG946nm和473nm激光器特性进行了研究。采用二极管端面泵浦平-平腔的实验结构,当腔长为4cm时,获得946nm连续激光的最大输出功率为1.2W,光-光转换效率为6.14%,平均斜效率为10.1%。同时采用声光调Q设备,获得脉宽80ns,重复频率20kHz的946nm脉冲激光。随后利用周期性极化LiTaO3(PPLT)晶体腔外倍频得到473nm激光的最大输出功率为66mW。946～473nm的光-光转换效率为14.2%。实验结果表明:所设计的全固态蓝光激光器具有很强的实用价值。     

基于YAG/Nd:YAG/Cr4+:YAG键合晶体的被动调Q亚纳秒激光器

全固态被动调Q激光器有光束质量好、脉冲宽度窄、结构紧凑等特点，在雷达探测、工业制造等领域具有广泛应用前景。对YAG/Nd:YAG/Cr⁴⁺:YAG键合晶体被动调Q激光器的输出特性进行了理论和实验研究，在泵浦光中心波长为808 nm、光斑直径为230μm、泵浦功率为6.72 W的泵浦条件下，获得了平均功率1.41 W、脉宽736 ps，重复频率8.46 kHz的调Q激光输出。进一步研究表明，随着泵浦光焦点远离Nd:YAG端面，激光光斑的对称性下降；且泵浦光焦点离Nd:YAG端面的距离沿晶体轴向增大时，激光阈值呈上升趋势。     

LD抽运Nd:YAG/Nd:YVO4腔内和频500.9nm激光器

报道了一种采用复合腔进行腔内和频的500.9nm激光器。激光器由两个子谐振腔组成。在两个子谐振腔中,分别利用两个激光二极管抽运Nd:YAG晶体和Nd:YVO4晶体,并分别选择946nm波长与1064nm波长振荡进行和频。采用双端复合Nd:YAG晶体以减小高功率下激光晶体的热透镜效应,并结合热效应对高功率抽运下谐振腔进行优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式匹配。在两个子腔的交叠部分,利用KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频,得到和频激光输出。当Nd:YAG与Nd:YVO4晶体上抽运功率分别为10.6 W和17.8 W时,获得了730mW的500.9nm青绿光激光输出,光-光转换效率为2.6%。实验结果和分析表明,利用复合腔和频是获得500.9nm激光输出的有效方法。     

高效率侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷激光器

研究了808nm侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷棒的激光输出特性和热透镜效应,并与相同尺寸、相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体进行了对比。当泵浦功率为60W时,陶瓷获得了21.6W的1064nm连续激光输出,光-光转换效率为36%,斜效率达到46.9%,在相同的泵浦条件下,Nd:YAG晶体的输出功率为23.9W,光-光转换效率为39.8%,斜效率为50.3%。实验结果表明,Nd:YAG陶瓷的性能已经接近于Nd:YAG晶体。     

国产Nd:YAG透明陶瓷实现10.0 W激光输出

最近,中国科学院物理研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所和中国科学院理化技术研究所合作,获得了较高质量的Nd∶YAG多晶陶瓷并实现了热容运转10.0W的激光输出。实验中使用的Nd∶YAG多晶陶瓷Nd3 掺杂原子数分数为1%,尺寸为3.5mm×3.5mm×12mm。图1给出了Nd∶YAG陶瓷在700～1200nm间的透射率曲线,在1064nm处的透射率为87.0%。用α代表损耗系数,则exp(-αl)=87.0%,其中l表示陶瓷的长度。因此损耗系数α=0.116cm-1。开展了Nd∶YAG陶瓷的热容运转激光性能研究,即在激光工作过程中激光介质处于绝热状态。实验装置如图2所示,激光陶瓷由两…     

侧面抽运国产Nd:YAG陶瓷棒的激光特性

实验研究了激光二极管阵列(LDA)侧向抽运国产Nd:YAG陶瓷棒的准连续及被动词Q激光输出特性.该陶瓷激光器采用LDA侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,陶瓷棒抽运区域长度为20 mm,其总尺寸为φ3 mm×35 mm,掺杂原子数分数为～1%.在千赫兹准连续运转条件下,当平一平谐振腔的输出耦合镜透过率为47.3%时,获得最大平均功率23 W的1064 nm激光输出,光束发散角为4.5 mrad,斜率效率达12%.在谐振腔内插入Cr4 :YAG晶体作为被动调Q开关,成功地实现了陶瓷激光器千赫兹重复频率调Q激光脉冲输出,当Cr4 :YAG晶体初始透过率为60%时,输出激光脉冲宽度(半峰全宽)可窄至14.5 ns,调Q动静比约为40%.     

腔内倍频Nd3+:GdVO4/LBO深蓝456 nm激光器的工作特性

在激光二极管(LD)抽运腔内倍频Nd3 :GdVO4/LBO深蓝456 nm激光器中.为对比激光品体掺杂浓度对倍频输出功率的影响.利用同样尺寸为3 mm×3 mm×2 mm,稀土离子掺杂原子数分数分别为0.15和0.25的Nd3 :GdVO4品体作为对比.实验中利用同样长为20 mm的线性直腔,在使用10 mm长、按基频光为914 nm方向切割的Ⅰ类相位匹配倍频晶体LBO,在抽运功率为2.85 w时,前者获得了输出率为105 mW的深蓝456 nm激光,明显高于后者.通过对准三能级激光晶体的最佳长度分析表明,掺杂原子数分数为0.15的Nd3 :GdVO4晶体与0.25的相比,其实际长度更加接近于最佳长度.通过对倍频晶体LBO的最佳切割角和温度控制等分析表明,利用针对914 nm基频光切割的LBO晶体在912 nm激光器中.其切割角的差别可以通过温控的改变得到补偿.     

LD端面泵浦946 nm/473 nm连续Nd:YAG/LBO激光器

对Nd:YAG 946 nm和 473 nm激光器特性进行了实验研究。采用二极管端面泵浦平-平腔实验结构,使用键合Nd:YAG晶体作为激光增益介质,在入射泵浦功率31.8 W时,得到最高11 W的连续波946 nm 激光输出,光-光转换效率34.6%,斜率效率35.4%,光束质量M2达到7.53,半小时内功率不稳定度小于0.4%。采用Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体对946 nm激光进行内腔倍频,获得了0.887 W的连续波473 nm蓝光输出,光-光换转效率5.87%。实验结果表明:所设计的端面泵浦连续激光器具有很强的实用价值。     

新型946 nm非平面单频激光器的实验研究

提出了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的非平面环形激光器,通过将环形磁铁施加到材料为熔融石英的角锥棱镜上,实现了该激光器的946 nm单频运转.直角棱镜由未掺杂YAG和Nd:YAG晶体热键合形成,充当激光增益介质.采用芯径为200μm,数值孔径为0.22的光纤耦合半导体激光器进行端面抽运,得到了160 mW的连续946 nm单频激光输出.     

激光二极管叠阵单侧抽运Nd:YAG陶瓷聚光腔的聚光特性

针对固体激光增益模块紧凑化、简单化的设计需求,建立了激光二极管(LD)叠阵单侧抽运Nd:YAG晶体棒的模型,并利用TracePro软件对陶瓷聚光腔内Nd:YAG晶体棒抽运光的吸收情况进行了数值模拟。分析了聚光腔形状、晶体棒半径和Nd3+掺杂浓度及其他影响因素对聚光效率和增益分布均匀性的影响。研究表明,聚光效率随聚光腔横截面积近似呈线性变化,Nd~(3+)掺杂原子数分数为0.5%、半径为2mm的Nd:YAG晶体棒可以实现光斑半径约为1.0mm的近基模振荡输出;晶体棒均匀抽运区域半径与U型聚光腔半径的比值约为0.5时,抽运光吸收较为均匀。LD叠阵单侧抽运Nd:YAG晶体的抽运结构可以获得65%的聚光效率,增益分布均匀性优于0.65。     

腔内倍频Nd~(3 )∶GdVO_4/LBO深蓝456nm激光器的工作特性

在激光二极管(LD)抽运腔内倍频Nd3 ∶GdVO4/LBO深蓝456 nm激光器中,为对比激光晶体掺杂浓度对倍频输出功率的影响,利用同样尺寸为3 mm×3 mm×2 mm,稀土离子掺杂原子数分数分别为0.15和0.25的Nd3 ∶GdVO4晶体作为对比。实验中利用同样长为20 mm的线性直腔,在使用10 mm长、按基频光为914 nm方向切割的Ⅰ类相位匹配倍频晶体LBO,在抽运功率为2.85 W时,前者获得了输出功率为105 mW的深蓝456 nm激光,明显高于后者。通过对准三能级激光晶体的最佳长度分析表明,掺杂原子数分数为0.15的Nd3 ∶GdVO4晶体与0.25的相比,其实际长度更加接近于最佳长度。通过对倍频晶体LBO的最佳切割角和温度控制等分析表明,利用针对914 nm基频光切割的LBO晶体在912 nm激光器中,其切割角的差别可以通过温控的改变得到补偿。