一种采用二极管泵浦单掺Tm晶体的2μm脉冲激光器

针对二极管泵浦TmHo双掺晶体激光器的缺点,采用单掺Tm:YAP激光晶体,研制成功输出波长1.99μm,脉冲频率10kHz的室温固体脉冲激光器.在35W输入功率时,达到31%的光一光转换效率,并对影响激光器输出结果的因素进行了讨论.     

激光二极管抽运Tm:YAP晶体实验研究

简要阐述2 μm激光光源的广泛应用需求,分析掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构和吸收光谱特性,报道了采用激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP晶体的方式,实现室温下2 μm激光的高效输出。在激光二极管输出功率为19 W时, 2 μm连续激光输出功率为6.5 W,光光转换效率达34％,斜率效率为47.5％。经过声光(AO)Q开关进行调制后,在重复频率10 kHz下,获得5.4 W的动态激光输出,激光单脉冲宽度为70 ns,激光二极管输出功率到2 μm激光动态输出功率的转换效率为28％,斜率效率为42％。通过实验验证了激光二极管端面抽运Tm:YAP晶体在室温下高效输出的特性。     

端面抽运的Tm:YAP薄片板条激光器的研究

2μm激光器由于其在遥感、雷达和医疗等领域具有重要的应用前景而受到越来越广泛的重视。Tm3+具有长的荧光寿命,且其吸收带与商用的激光二极管相匹配。YAP具有与YAG近似的机械和热性能,其双折射特性使得Tm:YAP激光器可以直接得到线偏振的激光输出,并且可以降低热退偏效应。795nm连续抽运光经透镜组耦合进薄片板条1mm×5mm晶体端面,采用平凹腔结构,分析比较了1%,4%和5%掺杂浓度的Tm:YAP的激光特性。     

中红外磷锗锌光参量振荡器实验研究

采用110 W光纤耦合输出二极管激光器泵浦Tm∶YAP晶体,测量了晶体热焦距与吸收泵浦功率的关系,依此设计了基波谐振腔,得到最高32 W的2μm基波输出。计算了2μm激光泵浦Ⅰ类相位匹配ZGP-OPO的相位匹配曲线,得到中波输出时的相位匹配角。用脉冲基波泵浦ZGP-OPO,最高输出10.5 W中波激光。测量了中波激光的光谱和光束质量,波长峰值分别是3.45μm和4.8μm,光束质量因子M2=4.6。     

激光二极管抽运Tm:YAP激光器获得5 W连续波输出

2μm波长激光对人眼安全,在相干探测风切变、非线性频率转换等方面有重要应用。2μm波长激光还可应用到激光医疗,由于其吸收深度浅,手术精度高于发射1μm波长的激光。Tm∶YAP的发射截面(5×10-20cm2)是Tm∶YAG(2.2×10-20cm2)的2倍,抽运波长795 nm更接近商品化的800 nm附近的激光二极管(LD)发射波长,如图1所示。YAP基质热和机械特性与YAG相近,能承受高功率热负载而不至于脆裂。哈尔滨工业大学可调谐激光实验室利用中国科学院上海光学精密机械研究所生长的Tm∶YAP晶体(其中Tm的掺杂原子数分数为3%),采用波长为795 nm的光纤耦合激光…     

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。     

激光二极管双端抽运Tm:YAP激光器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm∶YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性,报道了一种室温条件下的激光二极管(LD)双端面抽运Tm∶YAP激光器。激光器输出的中心波长为1996 nm,2μm连续激光输出功率为40.7 W,光-光转换效率为30.4%,斜率效率为41.1%。经过声光(AO)调制后获得重复频率为10 kHz的脉冲激光输出,输出功率为34.6 W,激光脉冲宽度为92.08 ns,光-光转换效率为25.9%,斜率效率为32.9%。光束发散角x方向为11.6 mrad,y方向为12.2 mrad。     

LD端面抽运Nd:YAP 1341.4nm激光器

为了研究Nd:YAP晶体在LD端面抽运中的1341.4nm激光输出特性,采用理论计算和实验测量了实验系统的热焦距,对比了平平腔和平凹腔激光输出结果。采用输出耦合率为T=2.4%的平凹腔和输出耦合率为T=2.6%的平平腔,分别得到了3.15W和2.86W的1341.4nm线偏振激光输出,对应斜效率分别为18.4%和17.5%。结果表明,Nd:YAP作为1.3μm波段激光晶体具有潜在的优点。     

基于黑磷可饱和吸收体的被动调Q Tm∶YAP激光器

介绍了一台2μm波段的被动调Q(PQS)模式Tm∶YAP激光器。该激光器采取直形腔结构，用输出中心波长为792 nm的激光二极管作为泵浦光源，用新型二维材料黑磷制备的可饱和吸收体作为PQS调制器件。实验结果表明：在连续波模式运转下，当泵浦功率为8.8 W时，Tm∶YAP激光器的输出功率为1.0 W，输出中心波长为1994.8 nm，相应的斜率效率为17.3%；在PQS模式运转下，当泵浦功率为8.8 W时，Tm∶YAP激光器的平均输出功率为0.9 W，输出脉冲宽度为1.3μs，重复频率为135.8 kHz；当平均输出功率为0.9 W时，Tm∶YAP激光器的输出中心波长为1986.7 nm，相应的斜率效率为14.2%，光束质量因子M_x²=1.10、M_y²=1.06。     

紧凑型高重频高功率2.06 μm激光器

报道了一种获得紧凑型高重频、高功率2.06 μm激光输出的实验方案并对泵浦过程中脉冲波形稳定性变化进行了简要理论分析。采用794 nm光纤耦合输出Tm∶YAP晶体得到68 W 1.94 μm激光器,其输出激光经光束整形后泵浦Ho∶YLF晶体,并采用声光调Q方式,最终实现平均功率35 W,重频10~15 kHz可调,脉冲波长2.06 μm的激光输出。1.94 μm、2.06 μm谐振腔长度分别为66 mm和90 mm,激光二极管、激光晶体及声光Q开关工作在30 ℃水冷的条件下。方案结构紧凑,热稳定性强,可作为中长波红外光参量激光器小型化有效的泵浦源。     

2μm激光晶体Ho:YAP理论及实验分析

介绍了一种适合于掺杂Ho3+的激光基质,Ho:YAlO3(Ho:YAP)。这种基质相对于现阶段常用的Ho:YAG、Ho:YLF、Ho:GdVO4有着较为明显的优势,吸收谱线较宽、吸收截面大、各向异性、生长周期短、输出功率不易饱和等。通过计算证明了Ho:YAP作为激光晶体的可能性,并实验研究了Ho:YAP这种新激光晶体的输出特性。当注入Tm:YLF的功率为15.6 W时,得到8.57 W连续输出的、波长为2 118 nm的Ho:YAP激光。斜率效率达到63.7%,Tm:YLF到Ho:YAP的转换效率为54.5%,光束质量因子M2为1.39。     

Tm:YAP激光抽运ZGP晶体光参量振荡器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性和磷化锗锌(ZGP)晶体的相位匹配特性,报道了一种在室温条件下工作的中红外光参量振荡器(OPO)。激光器输出的波长为3.88、4.00、4.14μm,在脉冲频率为10kHz时,最大输出功率为7.16W,OPO抽运源到中波输出激光的光-光转换效率为49.4%、斜率效率为48.9%。激光单脉冲宽度为81.47ns,单脉冲能量为0.71mJ,单脉冲峰值功率为8.78kW,光束质量M2在X方向为3.8,Y方向为4.0。     

LD端面抽运Nd:YAP 腔内RTP-OPO1.65μm激光研究

报道了基于非临界相位匹配磷酸钛氧铷晶体(RTP)的光参量振荡激光性能研究。采用激光二极管端面抽运Nd:YAP激光晶体,组成内腔式RTP-OPO系统,对比了在不同声光调Q重复频率下的信号光输出特性。在20 kHz重复频率和13.1 W的抽运入射功率下,获得平均功率1.1 W的1.65 m人眼安全激光的输出,光-光转化效率为8.4%;在重复频率为5 kHz时,获得了最窄脉4.4 ns,最高单脉冲峰值功率30.8 kW。结果表明,基于RTP晶体的OPO变频是获得1.6 m波段激光的一种有效新途径。     

Ho∶YLF激光泵浦的长波红外ZnGeP2光参量振荡器

以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP₂光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2 W@10 kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11 ns,单脉冲能量为0.32 mJ,单脉冲峰值功率为11.8 kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。     

Tm脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器

介绍了Tm:YAP脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器.首先介绍了Tm脉冲激光器,由实验分析,对YAP固体激光器腔型结构进行优化,确定了适合泵浦ZGPOPO的YAP激光器腔型,得到较理想的2 μm脉冲激光输出.中红外固体激光器由优化后的Tm:YAP激光器泵浦ZGP光学参量振荡器(OPO)组成,最终得到输出功率达瓦级以上的3...     

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%。     

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。     

2 μm波段Tm:YAP晶体半导体可饱和吸收镜连续波锁模激光器

使用半导体可饱和吸收镜,实现了光纤耦合半导体激光抽运Tm:YAP晶体的全固态连续波锁模激光运转。根据ABCD矩阵理论设计激光器参数,通过控制谐振腔的像散和模式分布,获得了稳定的皮秒锁模激光输出。当最大抽运功率为7.96 W时,获得锁模激光的最大平均输出功率为0.73 W,相应的斜效率为15.6%。此时锁模脉冲宽度约为1.7 ps,对应的重复频率为88.7 MHz,中心谱线为1 982.4 nm。结果表明:Tm:YAP晶体是一种具有较好的热学、机械性能的2 m波段超快激光晶体。