会聚光束F数对四倍频效率的影响及提升技术

高功率激光装置中将熔石英透镜置于四倍频晶体之前可有效降低熔石英元件的损伤概率,而实现会聚光束高效倍频是该方案急需解决的瓶颈问题。本文基于非临界相位匹配DKDP晶体系统研究了会聚光束F数对其四倍频效率的影响。研究发现系统F≤30时四倍频效率下降显著,会聚光束四倍频最佳匹配温度随F数和入射激光强度增加而增大;另外,系统F≤20时的四倍频的温度及波长接收带宽显著增加。在此基础上,本文提出了光束分割、温度梯度分布及晶体氘含量梯度分布的方法提升会聚光束四倍频效率,使会聚光束四倍频效率可达80%以上。该研究有助于解决熔石英透镜前置方案的局限性。     

高效率高功率全固态紫外激光器

报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd∶YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器,用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的腔外倍频方法,并利用凹面反射镜的方式进行聚焦,避免了1064nm和532nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应,有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3W,声光调Q激光器的调制频率为20kHz的工作条件下,基频光输出功率为7.28W时,得到紫外激光输出功率为1.86W,1064nm基频光到355nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%,此外,对紫外激光光束质量的测试表明,该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。     

LD抽运355-nm准连续紫外激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG激光晶体腔内三倍频355 nm紫外激光器.实验中采用声光调Q技术,选用结构简单、紧凑的三镜折叠、平一凹腔设计,在腔内对1064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配LiB3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现三倍频,获得了较好光束质量的准连续紫外激光输出.在激光二极管抽运功率为155 W,声光调Q的调制频率为5.40 kHz的工作条件下,获得脉宽为45 ns,最高平均输出功率为2.14 W,光场均匀分布的355 nm准连续紫外激光,808 nm抽运光到355 nm紫外激光的光-光转换效率达到1.38%,1 h内输出稳定性为3.30%.此外,对影响腔内三倍频转换效率的因素进行了相应的分析研究.     

LD端面泵浦355 nm紫外激光器

采用大功率激光二极管模块光纤耦合端面泵浦Nd∶YVO4晶体,声光调Q,腔外三倍频方式实现355 nm紫外激光输出。通过计算设计了高效稳定基频谐振腔,在腔外采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的方式倍频与和频,并采用4 f系统对1064 nm基频光和532 nm倍频光进行聚焦,减小了球差效应对光束的影响以提高和频效率。在泵浦功率32.3 W,得到15.9 W 1064 nm连续基频激光输出,光光效率49%。在20 kHz调制频率下,得到1.45 W355 nm紫外激光输出。通过Spiricon光束质量分析仪进行测试,在大功率输出时,紫外激光光束质量因子M2x=1.6,M2y=1.56。     

高效率紧凑紫外355nm激光器

报道一种激光二极管(LD)端面抽运的Nd:YAG激光晶体腔外三倍频355 nm紫外激光器,实验中采用声光调Q技术,选用结构紧凑的平平腔结构,在腔外对1 064 nm基波采用了Ⅰ类相位匹配Li3B3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现了三倍频,获得了较好的光束质量的准连续355 nm紫外激光输出,在激光二极管泵浦功率为28 W时,声光Q开关调制频率为10 kHz时,获得了8.1 W的红外1 064 nm红外激光,紫外单脉冲能量165μJ,脉宽6 ns,峰值功率27.5 kW,808 nm到355 nm的光-光转换率为5.89%,整个系统长度控制在150 mm以内,该激光器结构紧凑,适合产品化。     

激光二极管侧面抽运双棒串接Nd:YAG四倍频紫外激光的输出特性

介绍了激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG晶体腔外四倍频获得平均功率为1.85 W的266 nm全固态紫外激光器。采用双棒串接结构,对热致双折射作用引起的退偏效应进行补偿,获得高光束质量、高稳定性的线偏振1064 nm基频光输出。分别采用Ⅰ类非临界相位匹配的三硼酸锂(LBO),Ⅰ类相位匹配的β相偏硼酸钡(BBO)作为腔外倍频和四倍频晶体,获得了平均功率1.85 W,脉冲重复频率10 kHz和转换效率达13.3%的紫外激光输出。同时研究了BBO晶体自热效应对四倍频相位匹配角的影响,提出了可以通过调整BBO晶体的角度来减小自热效应的影响。     

大功率准连续355nm紫外全固态激光器的研究

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG腔内倍频与和频准连续355 nm紫外激光器。采用双头Q开关调制的LD侧面抽运Nd:YAG激光器,通过在腔内置入I类非临界相位匹配的三硼酸锂(LBO)晶体进行倍频获得532 nm波长准连续激光,置入两块II类相位匹配的LBO晶体对基频光和倍频光进行两次和频,从而获得了大功率准连续355 nm紫外激光输出。在注入电功率为939.6 W、重复频率为8 kHz时,355 nm激光最大输出功率为15.3 W,脉宽为90 ns,总转换效率为1.63%,其光束质量M2x,M2y分别为4.23和4.56,功率不稳定度为±2.7%。     

全固态瓦级388 nm紫外连续激光器

采用自行研制的776.9 nm半导体激光器作为种子源,经过锥形半导体放大器并整形后得到2.3 W的基频光,再利用Ⅰ类相位匹配的三硼酸锂晶体和蝶形倍频腔产生了388.4 nm紫外连续激光。分析了锥形放大器中热透镜效应对光束质量的影响,并通过透镜、柱面镜、棱镜对光束进行整形,提高了倍频腔的输入耦合效率。进一步通过优化倍频腔的束腰尺寸和腔参数,提高了紫外激光二次谐波的转换效率。最终2.3 W的基频光产生940 mW的紫外倍频光输出,倍频效率达到41%。     

LD泵浦Nd:GdVO4晶体LBO三倍频紫外激光器

报道了二极管(LD)端面泵浦Nd：GdVO4晶体腔外三倍频紫外激光器。利用声光调Q获得脉宽为25ns、重复频率为20kHz的355nm紫外准连续激光输出。当泵浦功率为16W时,用Ⅰ类相位匹配LBO晶体进行二倍频获得822mW的绿光输出;此时用Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行三倍频获得266mw的355nm紫外激光输出,三倍频效率(1064-355nm)达到5．9％,输出功率抖动低于1．7％。     

LD端泵全固化紫外激光器

文章围绕全固态355nm紫外激光器进行了理论和实验研究,根据相位匹配原理,晶体相位匹配特点及其光学特性,选用了LBO/LBO晶体,三混频LBO晶体在输出面采用布儒斯特角切割,对于对P偏振方向的基频光和紫外光具有高透过性,同时起到分光作用,由于不用镀膜,明显地降低了紫外激光对于晶体的损伤.采用声光调Q技术,在LD单端泵功率为27W,重复频率为20kHz时,获得了平均功率为1.85W、脉宽为11ns的355nm紫外激光输出.     

激光二极管列阵抽运Nd:YAG/LBO大功率蓝光激光器

报道了激光二极管列阵(LDA)端面抽运全固体腔内倍频大功率蓝光激光技术的研究。采用复合Nd：YAG晶体作为增益介质，并利用半导体致冷器(TEC)对激光晶体的温度进行精密控制。倍频晶体采用Ⅰ类临界相位匹配方式切割的LBO晶体。谐振腔为Ⅴ型结构。根据大功率抽运条件下激光晶体热透镜效应严重，且热透镜的焦距会随着抽运功率的增大逐渐变短的特点，计算出最大抽运功率条件下激光晶体的热透镜焦距，依据此数据来优化谐振腔结构，使激光器实现最佳模式匹配和倍频效率，得到高效蓝光激光输出。在可吸收抽运功率为18．5W时，473nm蓝光激光输出功率为1．38w，抽运光-倍频光的光-转换效率为7．5％。     

激光二极管抽运的Nd:NYW/LBO绿光激光器

报道了用激光二极管(LD)抽运的掺钕钨酸钇钠[Nd3 :NaY(WO4)2](简称Nd:NYW)绿光激光器。腔内采用Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)作为倍频晶体,阈值抽运功率为410mW,在抽运功率为1.5W时获得了87mW的530nm连续激光输出,基频光-光转换效率大于25%,斜率效率为7.98%。     

Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的355 nm激光器

报道了一台基于Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的全固态355 nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果.采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064 nm基频光.在谐振腔外,未聚焦的1064 nm基频光经KTP晶体倍频产生532 nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355 nm紫外激光输出.实验中发现尽管Nd:YAG与Cr:YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064 nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率.而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内.综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计.当激光二极管(LD)抽运功率为8 W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28 kW,最终获得平均功率为124 mW的355 nm紫外激光.     

LD端面泵浦Yb:YAG/LBO 537.8nm绿光激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面泵浦10 at.- %掺杂Yb:YAG薄片激光晶体(Φ4×1mm)、LBO腔内倍频的全固态绿光激光器。采用平凹腔结构,在LD泵浦功率为1.37W时,通过调节非线性晶体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。     

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。     

双端抽运双Nd:YVO4连续绿光激光器

为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率,设计并使用了双端抽运双Nd:YVO4绿光激光器。通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵,分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响,设计了双端抽运双激光晶体折叠腔。在双端抽运双Nd:YVO4绿光激光器系统中,LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式,当抽运光功率为26.56W时,获得了5.5 W的稳定连续绿光输出,其光-光转换效率为20.7%。结果同时表明,在谐振腔内插入双激光增益介质,不仅可以提高激光器的光-光转换效率,而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性。     

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。     

全固态Cr:LiSAF/LBO腔内倍频蓝光激光器

本文报道了利用最大输出功率为650mW的全固态Nd:YVO4/LB0671nm红光激光器作为泵浦源,纵向泵浦Cr:LiSAF,利用LBO腔内倍频,获得430nm的连续蓝光输出的实验研究,并解释了当泵浦功率继续增大时,输出功率下降的原因。在泵浦功率为560mW时,获得了最大输出功率为9mW的430nm蓝光输出,激光的阈值为230mW。     

LD泵浦的高效率全固体低噪声绿激光器

介绍了一捉LD泵浦的高效率全固体Nd:YVO4/LBO低噪声绿激光器。使用LBO晶体腔内倍频避免了KTP易出现的灰线问题;用三镜折叠腔结构可减少Nd:YVO4对绿光的吸收;满足了基模光斑与泵浦光斑的模匹配条件;使LBO在高的基频光功率密度下可得到较高的倍频效率。实验证明,该结构能够实现高效率的稳定绿光输出。在泵浦光功率为1．6W时,稳定输出功率达248mW,光光转换效率达16．1％。