高效高功率侧面抽运腔内倍频连续绿光激光器

激光二极管(LD)侧面抽运的内腔倍频激光器技术是实现高功率、高稳定且低成本连续绿光激光器的有效方法。为满足激光彩色显示、激光加工、数据存储、医疗卫生和科研等领域对连续绿光激光器的需求,研制了一台高效、高功率侧面抽运腔内倍频Nd∶YAG/KTP连续绿光激光器。采用优化的平-凹-平三镜折叠腔结构,Ⅱ类相位匹配KTP晶体内腔倍频,当808 nm激光二极管抽运功率约为180 W时,得到最高18.7 W的连续绿光激光输出,对应的光-光转换效率为10.4%。在输出功率15.4 W时测量激光功率稳定性,其功率不稳定度小于0.5%。输出光束平滑,远场为类高斯分布,用刀口法测量了激光器不同输出功率时的光束质量,光束传输因子M2小于7。     

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.     

千瓦级激光二极管抽运热容固体激光器

开展了热容激光二极管(LD)抽运固体激光器理论和实验研究工作,进行了抽运源耦合结构的光线追迹和优化设计,针对热容工作模式下激光介质的激光特性进行了初步理论分析,数值模拟了不同抽运条件下激光介质的增益分布及温度梯度、应力梯度,确定了激光器的安全运行条件。初步完成了热容激光器实验平台的建立:采用两个220 Bar的激光二极管面阵对直径为50 mm,厚度为15 mm的Nd∶GGG晶体进行抽运,耦合方式为微透镜准直加正交柱透镜组,耦合光斑的大小为30 mm×30 mm,谐振腔采用平平腔,实验结果表明该激光器在平均抽运功率为8100 W的激励条件下获得了1385 W的激光输出,光-光转换效率约为17%。     

83 W 659.5 nm全固态红光激光器

报道了采用双抽运头串联的对称直通腔结构及KTP晶体腔内倍频实现高功率红光激光输出的实验结果.在激光二极管(LD)抽运功率为1250 W,声光Q开关工作重复频率为10 kHz条件下,获得平均功率为83 W,波长为659.5 nm的红光激光输出,光-光转换效率为6.7%,斜率效率为17%.激光器采用平-平腔结构,每个抽运头使用了一个连续运转的高功率激光二极管侧面抽运组件,组件内由35只20 W的激光二极管呈五边形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒.采用镜片镀膜的方法使Nd∶YAG工作在1319 nm波长,经腔内倍频得到单一波长659.5 nm红光输出,并对该激光器的基频及倍频输出特性进行了实验研究.     

激光二极管端面抽运的多晶Nd：YAG 1．06μm连续激光器

报道了激光二极管端面抽运的多晶Nd：YAG(polycrystalline Nd：YAG ceramic)1．06μm连续激光器的实验研究。在抽运功率为0．3W时，激光达到阈值开始输出；在抽运功率为9W时．输出功率达到2W，激光器光-光转换效率为22．2％。     

LD连续和脉冲抽运的Nd：YAG腔内倍频蓝光激光器

在激光二极管连续抽运的Nd：YAG激光器中,分别采用BIBO和LBO晶体对946nm激光进行腔内倍频,获得473 nm蓝光输出。抽运功率9.5 W时,BIBO晶体倍频输出功率为508mW,转换效率5.35%：LBO晶体倍频输出功率为441 mW,转换效率4.64%。LBO倍频的转换效率小于BIBO,但输出蓝光的光束空间质量较好。在LD脉冲抽运和LBO晶体腔内倍频的Nd：YAG激光器中,研究了抽运脉冲的调制频率和占空比与蓝光输出功率的关系。当抽运功率9W,脉冲调制频率100Hz、占空比60%时,得到最大的蓝光输出功率465mW,比相同功率连续抽运提高87mW。结果表明,LD脉冲抽运能有效降低Nd：YAG晶体的热效应影响,提高激光器输出功率。     

晶体热效应对激光二极管抽运调Q固体激光器转换效率的影响

研究了在考虑晶体热效应的情况下,如何最优化设计激光二极管(LD)端面抽运的固体激光器。综合考虑抽运光束分布、抽运功率、谐振腔结构以及激光介质的热效应对激光器转换效率的影响,给出设计激光器的一套仿真计算算法。结果表明,热致衍射损耗与抽运光半径、抽运功率、腔长、振荡光半径以及晶体材料有关,与输出镜透射率以及重复频率无关。在考虑热致衍射损耗的情况下,当抽运功率一定时,最佳的抽运光参数和谐振腔参数能使Nd:YAG的转换效率最大。     

激光二极管双端抽运Tm:YLF 1.9 μm激光器

报道了一种激光二极管(LD)双末端抽运Tm:YLF激光器,在1.9 μm处获得了连续波(CW)输出。1.9 μm激光可用于抽运Ho晶体获得2 μm激光。在理论上,分析了掺Tm3+激光器的运转机制和能量转换损耗,计算出Tm:YLF激光器在理论上的斜率效率达到50%。在实验上,抽运源使用工作波长为792 nm的光纤耦合激光二极管,抽运光均分为两束双端抽运Tm:YLF晶体,两块晶体串接在折叠腔内。Tm:YLF 晶体的掺杂原子数分数为4%, 尺寸为3 mm×3 mm×12 mm。测量了输出镜在不同透射率情况下激光器的输出激光波长,当输出镜透射率T=26%时,在1.9μm处获得20.1 W的连续波激光输出,相应的抽运功率为75 W,阈值抽运功率为9 W,斜率效率为34%,光-光转换效率为27%。     

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%.     

部分端面抽运的Nd∶YVO_4板条固体激光器

利用自制高功率激光二极管(LD)列阵堆和波导整形抽运耦合系统,将抽运光耦合至Nd∶YVO4板条晶体,平平腔运转得到了1.064μm的偏振激光输出。在最大抽运功率为84 W时,透过率为10%的输出腔镜得到了31 W的激光功率输出,光-光效率37%,斜效率45%,板条晶体两个方向的输出光束质量差别较大。为了进一步提高光束质量,使用柱面镜混合腔结构,在最大抽运功率为86 W时,得到了19.3 W的1064 nm激光输出,测得的非稳腔和稳腔两个方向的M2因子分别为1.4和1.7。     

20.6W激光二极管直接上能级抽运Nd:YVO4薄片激光器

使用自行搭建的24通抽运系统,实现了880nm激光器二极管直接上能级抽运的Nd:YVO4薄片激光器。采用厚度为0.3mm、掺杂原子数分数为0.5%的Nd:YVO4薄片晶体,在39.3W的抽运功率下获得了20.6 W的1064nm连续激光输出,光-光转换效率超过50%。     

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。     

激光二极管端面抽运Tm:YAG激光器

研究了输出波长为2.018μm的激光二极管(LD)抽运Tm∶YAG激光器。通过准三能级系统的速率方程,分析了激光系统的抽运阈值和斜率效率。同时,利用ABCD矩阵分析了平凹腔和双凹腔的腔型稳定条件和模式匹配情况。实验时采用785 nm的光纤耦合半导体激光器为抽运源,当采用平凹直腔,Tm∶YAG晶体为5℃时,获得了4.04 W的连续激光输出,激光器斜率效率为35.4%,光-光转换效率为26.4%。实验比较了不同晶体温度下Tm∶YAG激光器的阈值、功率和效率。实验结果与理论分析基本吻合。此外,还研究了激光器腔型对激光输出功率和效率的影响。     

半导体激光器端面抽运高功率高效Nd∶YVO4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20 W时获得了11 W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12 W时输出功率为7.1 W,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。     

温度梯度法生长Nd:YAG晶体的1200 W激光输出

用温度梯度法（TGT）生长了大尺寸的Nd：YAG激光晶体，测试了室温下的吸收谱并利用吸收谱研究了Nd离子在YAG晶体中的分布。比较了温度梯度法与提拉法生长晶体的区别。根据热容激光的原理，利用生长的Nd：YAG激光晶体片设计了热容激光器，利用侧面抽运，获得了1200w的激光输出，工作时间为2s，光-光转换效率为30％。     

激光二极管抽运声光调Q高重复频率473nm激光器

实现了重复频率高达100kHz,紧凑的全固态激光二极管抽运的声光调Q473nm腔内倍频蓝光激光器。使用5mm长的Nd∶YAG作为激光介质,倍频采用了10mm长的I类非临界匹配LBO晶体,激光器外形尺寸为11cm×6cm×3cm。使用2W的激光二极管抽运,20kHz重复频率下,得到平均功率为64.8mW的473nm稳定输出,总光光转换效率为3.2%。在1kHz重复频率下,得到脉冲宽度为23ns,峰值功率接近700W,单脉冲能量达到16μJ的稳定的473nm激光脉冲。推导了准三能级系统的储能公式。此公式与以前的结果不同,认为有效储能时间不等于上能级寿命。通过实验结果的分析验证了这个结论。