879 nm直接抽运提高Nd:GdVO4激光器性能

激光二极管(LD)大功率端面抽运固体激光器(DPSSL)中的热效应会影响到激光器的各个方面,使得激光输出效率下降,光束质量变坏、谐振腔的稳定性变差等.采用新波段879 nm取代808 nm,将粒子直接激励到激光发射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量,有效地减少热的产生,降低激光二极管端面抽运Nd:GdVO4晶体的热效应,获得更高性能的激光输出.在相同条件下通过879 nm激光二极管直接端面抽运及808 nm激光二极管间接端面抽运Nd:GdVO4激光器的实验比较,结果表明,在较高抽运功率下采用879 nm抽运提高了Nd:GdVO4激光器的激光输出性能.最后采用879 nm激光二极管端面抽运Nd:GdVO4晶体棒直线腔方案,在16.3 W的吸收抽运功率下,获得最大连续输出功率9.8 W的TEM00模1063 nm激光输出,对吸收抽运光的光-光转换效率高达60.1%,斜率效率达68.4%.     

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％。     

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.     

879nm直接抽运提高Nd∶GdVO_4激光器性能

激光二极管(LD)大功率端面抽运固体激光器(DPSSL)中的热效应会影响到激光器的各个方面,使得激光输出效率下降,光束质量变坏、谐振腔的稳定性变差等。采用新波段879 nm取代808 nm,将粒子直接激励到激光发射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量,有效地减少热的产生,降低激光二极管端面抽运Nd∶GdVO4晶体的热效应,获得更高性能的激光输出。在相同条件下通过879 nm激光二极管直接端面抽运及808 nm激光二极管间接端面抽运Nd∶GdVO4激光器的实验比较,结果表明,在较高抽运功率下采用879 nm抽运提高了Nd∶GdVO4激光器的激光输出性能。最后采用879 nm激光二极管端面抽运Nd∶GdVO4晶体棒直线腔方案,在16.3 W的吸收抽运功率下,获得最大连续输出功率9.8 W的TEM00模1063 nm激光输出,对吸收抽运光的光-光转换效率高达60.1%,斜率效率达68.4%。     

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。     

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。     

Nd∶GdVO4 和Nd∶YAG全固态激光器输出特性的比较

文中基于Nd∶GdVO4晶体的能级结构和速率方程理论,对激光二极管端面抽运Nd∶Gd-VO4固体激光器的输入输出特性参数进行了理论研究。通过数值计算得到了其振荡光的光斑与抽运光斑的匹配程度、增益介质的长度、腔内固有损耗和输出镜透过率的最佳值,并通过与激光二极管抽运Nd∶YAG固体激光器的输出特性进行比较,获得了在相同条件下Nd∶GdVO4晶体的输出特性优于Nd∶YAG晶体的高功率端面抽运的全固态激光器,其理论值与实验结果一致。     

Nd:GdVO4和Nd:YAG全固态激光器输出特性的比较

文中基于Nd：GdVO4晶体的能级结构和速率方程理论,对激光二极管端面抽运Nd：Gd．VO4固体激光器的输入输出特性参数进行了理论研究。通过数值计算得到了其振荡光的光斑与抽运光斑的匹配程度、增益介质的长度、腔内固有损耗和输出镜透过率的最佳值,并通过与激光二极管抽运Nd：YAG固体激光器的输出特性进行比较,获得了在相同条件下Nd：GdVO4晶体的输出特性优于Nd：YAG晶体的高功率端面抽运的全固态激光器,其理论值与实验结果一致。     

Nd∶GdVO4 和Nd∶YAG全固态激光器输出特性的比较

文中基于Nd∶GdVO4 晶体的能级结构和速率方程理论,对激光二极管端面抽运Nd∶Gd2 VO4 固体激光器的输入输出特性参数进行了理论研究。通过数值计算得到了其振荡光的光斑与抽运光斑的匹配程度、增益介质的长度、腔内固有损耗和输出镜透过率的最佳值,并通过与激光二极管抽运Nd∶YAG固体激光器的输出特性进行比较,获得了在相同条件下Nd∶GdVO4晶体的输出特性优于Nd∶YAG晶体的高功率端面抽运的全固态激光器,其理论值与实验结果一致。     

激光二极管抽运Nd∶YAG双薄片激光器

激光介质的热效应是高平均功率固体激光器面临的最大挑战,采用薄片激光介质是解决热效应的有效手段之一。当在抽运区尺寸远大于薄片厚度并且抽运光均匀分布的条件下,热流近似为沿厚度方向的一维分布,从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。设计了四通光学耦合系统,通过提高二极管激光器阵列输出激光强度分布的均匀性,并优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。采用两片1 mm厚的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个峰值功率2000 W,占空比为15%的二极管激光器阵列抽运下,获得了峰值功率1440 W,平均功率216 W的准连续激光输出,光光转换效率达到36%,电光转换效率超过16%,在稳腔下测得的光束质量M2因子约为12×13。     

蓝光激光二极管抽运Pr:YLF绿光激光器

报道了蓝光激光二极管抽运的掺镨氟化钇锂(Pr:YLF)固体绿光激光器。采用长度5mm、掺杂离子数分数为0.5%的Pr:YLF晶体作为激光增益介质,在中心波长444nm的蓝光激光二极管抽运下,获得波长522.4nm的连续绿光激光输出。应用不同透射率的输出耦合镜研究了激光器的输入输出特性。在吸收抽运光功率530mW,输出镜透射率为1.9%时获得最大输出功率为90.1mW,斜率效率达到65.3%。     

高平均功率全固态激光器

综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作.围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题,比较了各类激光器的优缺点.总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段,指出减小激光器热效应可能的技术途径.     

LD端泵固体激光器谐振腔的选择

运用传播圆-变换圆的理论对LD端泵固体激光器常用的三种谐振腔（平平谐振腔、左凹右平谐振腔、左平右凹谐振腔）和左凸右平谐振腔的腔型结构及相关结构参数对激光器输出功率与模式特性的影响做出了系统的分析。得出腔长较短的谐振腔激光输出功率较大而且可有稳定的TM00输出，以及左凹右平谐振腔和左凸右平谐振腔具有光学镇定器的作用。用平平谐振腔固体激光器所做的实验结果与用传播圆-变换圆的分析结论相符。对今后如何获取激光器优化输出特性有一定的意义。     

双镜环行行波激光器

提出了一种全新的固态双镜立体环行行波激光器.此类激光器的谐振腔仅由两面反射镜组成,其中一面反射镜直接镀制在激光介质上,激光束在腔内沿立体环形光路行进,形成闭合谐振回路.利用Nd:YAG作为工作介质和双凹稳定谐振腔型,实现了用激光二极管(LD)抽运的多种双镜环行行波激光的稳定运转.实验结果表明此类激光器具有结构简单、调整容易、稳定性好的优点,并可望通过多点纵向抽运实现热效应低的高效率、高光束质量、大功率全固态激光器,单向输出的基频光和/或倍频光的单频激光器,以及高重复频率、短腔长的锁模激光器.     

双控声光调Q全固态红外激光器

研制出双控声光调Q全固态红外激光器。应用专门研制的双控驱动器,代替普通声光调Q全固态红外激光器中独立的激光二极管(LD)驱动器和声光Q开关驱动器。在双控驱动器中,抽运源激光二极管和Q开关都工作在与输出激光脉冲相同重复频率的间断工作状态。在每一个周期中,激光二极管在输出激光脉冲前的某一时刻打开,在输出脉冲后的适当时刻关断。声光Q开关在激光二极管打开前的某一时刻开始工作,在激光二极管关闭后的某一时刻停止工作。与普通声光调Q全固态激光器相比,在输出激光脉冲重复频率相同的情况下,双控驱动全固态红外激光器能耗减少50%以上,主要部件温升减少10℃以上,达到热稳定的时间减少到23%,用1 W的激光二极管抽运,得到了脉宽16.8 ns,峰值功率4 kW的无寄生脉冲的激光输出。     

准连续17 kW 808 nm GaAs/AlGaAs叠层激光二极管列阵

高功率激光二极管列阵广泛应用于抽运固体激光器.报道了17 kW GaAs/AlGaAs叠层激光二极管列阵的设计、制作过程和测试结果.为了提高器件的输出功率,一方面采用宽波导量子阱外延结构,降低腔面光功率密度,提高单个激光条的输出功率,通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法进行材料生长,经过光刻、金属化、镀膜等工艺制备1 cm激光条,填充密度为80%,单个激光条输出功率达100 W以上;另一方面器件采用高密度叠层封装结构,提高器件的总输出功率,实现了160个激光条叠层封装,条间距0.5 mm.经测试,器件输出功率达17kW,峰值波长为807.6 nm,谱线宽度为4.9 nm.     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。