激光二极管端面泵浦Nd:YVO4混合腔板条激光放大器

选用光束质量接近衍射极限的种子激光器作为主振荡级激光器的功率放大系统可以同时获得较高的输出功率和良好的光束质量.由于板条晶体的特有尺寸,使得种子激光可以多次通过板条晶体,因此有利于实现高提取效率的激光放大器.Nd: YVO4晶体因为具有比Nd: YAG更大的受激发射截面和吸收截面、更宽的吸收谱线、输出偏振光等,因而在放大器中应用较多.本文采用侧泵Nd: YAG棒激光器作为LD端面泵浦Nd: YVO4混合腔板条激光放大器的种子激光器,种子激光通过整形后,往返3次通过激光晶体实现了功率的放大.实验中在泵浦功率140.9 W,种子功率3.2 W,重复频率20 kHz时,获得了29.5 W的激光输出,提取效率为21.2%,斜效率为35%.     

高重频高峰值功率窄线宽激光放大器

高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4块状晶体实现高增益的一级放大,808 nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。在重复频率10 kHz时,获得了峰值功率5 MW,线宽154 pm,脉冲宽度0.6 ns,平均功率31.5 W,光束质量M2为1.98的激光输出。从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。     

复合腔和频554.8 nm黄-绿光激光器

介绍了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)同时泵浦Nd:YAG和Nd:YVO4晶体输出554.8nm连续波的全固态黄-绿光激光器。黄-绿激光是由Nd:YAG晶体的946nm激光和Nd:YVO4晶体的1342nm激光非线性和频产生,两条谱线在各自晶体的对应能级跃迁分别为4F3/2-4I9/2和4F3/2-4I13/2。实验中采用复合腔结构,利用KTP晶体II类临界相位匹配进行腔内和频,当注入到Nd:YAG和Nd:YVO4晶体的泵浦功率分别为30W和20W时,获得了1.13W的连续波554.8nm黄-绿激光输出,光束质量因子M2<1.22,这是目前为止该波长已见报道的最高功率输出值。实验结果表明:采用Nd∶YAG和Nd∶YVO4两种激光晶体进行腔内和频是获得黄-绿激光的高效方法,并可以应用到其他两种激光晶体进行腔内非线性和频,获得更多不同波长的激光输出。     

5kW Nd:YAG端面抽运板条激光器及其光束质量提升

理论分析了影响二极管端面抽运Nd:YAG板条激光放大器放大效率的因素,设计了主振荡功率放大板条连续激光器。使用1064nm窄线宽光纤激光器作为种子源,采用两个Nd:YAG板条激光放大器先串接再双程放大的技术路线。两个Nd:YAG板条激光放大器的尺寸结构完全相同,Nd:YAG板条的尺寸均为150.2 mm×2.5mm×30mm,每个板条都是半导体激光器阵列双端抽运。放大器抽运源总功率为21.6kW时,实现了5.4kW连续激光的输出,光-光转换效率为24.8%,光束质量β为3.5。在输出光路位置使用狭缝空间滤波器,光束质量β可以提升到2.5。     

用于空间探测的结构紧凑高功率纳秒激光脉冲光源

报道了基于Nd∶YAG晶体的传导冷却端面泵浦板条放大器结构实现高重复频率、高功率纳秒激光放大输出,系统采用主振荡功率放大结构,整个系统主要包括调Q纳秒激光种子源,小尺寸板条预放大器以及主放大模块。纳秒激光种子源在重复频率为400 Hz的工作条件下,输出激光功率为1.6 W,单脉冲能量为4 mJ,最终获得207 W功率放大激光输出,单脉冲能量超过0.5 J,输出激光脉冲宽度为6.55 ns,激光脉冲峰值功率超过75 MW。     

LD端面泵浦Nd∶YVO_4/KTP连续绿光激光器热效应研究

针对Nd∶YVO4晶体热传导各向异性的特点,在泵浦光为高斯光束、泵浦尺寸小于通光面的情况下,求解晶体热传导方程,得到晶体中各点的精确温度,从而分析LD端面泵浦固体激光器的热效应。在理论分析的基础上,优化腔形,设计了V形折叠腔Nd∶YVO4/KTP腔内倍频连续绿光激光器,在泵浦功率为15W时,1064nm和532nm激光输出功率分别为7.42W和4W,光-光转换效率为49.5%,26.7%。     

3.6W全固态腔内和频Nd∶YVO4橙黄激光器

报道了一种采用光纤耦合激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd∶YVO4激光晶体、Ⅰ类临界位相匹配BiB3O6(BiBO)腔内和频实现全固态连续橙黄色激光输出的实验结果。波长为593.5 nm的橙黄色激光是由Nd∶YVO4晶体1064 nm和1342 nm双波长非线性和频产生的。当泵浦功率为27.5 W时,得到橙黄色激光最大输出功率3.6 W,光-光转换效率高达13.2%,据我们所知,这是目前利用腔内和频Nd∶YVO4激光器获得593.5 nm橙黄色激光输出的最高效率。     

Nd∶YAG板条激光增益模块真空焊接工艺研究

传导冷却型Nd∶YAG板条激光放大器通常要把大尺寸晶体与微通道热沉焊接在一起,提高散热能力。为获得高光束质量的激光输出,要求焊面的空洞率越低越好,以降低Nd∶YAG板条激光增益模块在工作时产生的热畸变,本文提出了一种实现Nd∶YAG板条激光增益模块大面积无空洞焊接的工艺。在真空辐射加热条件下,使用精密行程控制系统调整热沉和Nd∶YAG板条激光增益介质之间焊接缝隙大小。通过对模拟件超声波扫描图的对比分析,使用精密行程控制系统调整焊接缝隙大小的焊接设计实现了大面积低空洞的连接,有效焊接面积达到98.9%。利用该工艺封装的增益模块进行了激光实验,在11kW泵浦光注入情况下,模块动态波前畸变减小了22%,表明新的焊接工艺可以提高Nd∶YAG板条激光增益模块的输出激光功率和光束质量。     

激光二极管抽运Nd∶YAG/Nd∶YVO_4共轴双晶体Cr∶YAG被动调Q激光器

报道了一种由激光二极管抽运的Nd∶YAG/Nd∶YVO4共轴双晶体的Cr∶YAG被动调Q激光器,利用这种方式相比于传统的Nd∶YAG/Cr∶YAG激光器提高了输出激光的偏振比,在非线性频率变换过程中得到了更高的转换效率,当抽运功率为10 W时获得了2.8 W的被动调Q 1064 nm激光输出,偏振比大于80∶1,激光重复频率为15 k Hz,脉冲宽度为7 ns,采用LBO作为非线性频率变换晶体,最终获得了223 m W的355 nm紫外激光输出。     

LD端面泵浦微片固体激光器实验研究

使用2 0mm× 1mm的Nd3+∶YVO4 和6mm× 1mm双掺Cr4 +Nd3+∶YAG微片晶体并在晶体两端面直接镀膜可形成微型F -P谐振腔微片激光器。在 1.6 90W的连续泵浦下双掺的Cr4 +∶Nd3+∶YAG可以获得非常稳定的波长 1.0 6 4μm、脉宽 6ns、平均功率 13.5mW和重复频率10kHz的被动调Q激光脉冲输出。并且通过在直流基电流上加适当的预泵浦脉冲技术实现了可控的脉冲输出序列。Nd3+∶YVO4 晶体在 1WLD连续泵浦下获得了倾斜效率 2 3.3%的 1.0 6 4μm激光输出 ,并在实验中发现脉冲泵浦下的输出激光脉冲呈现出类似于调Q的特性 ,每个脉冲包含多个子脉冲 ,子脉冲宽度约为 180ns。     

全固态复合内腔和频554.9nm连续波黄-绿光激光器

报道了全固态连续波554.9 nm黄-绿光激光器,黄-绿激光是分别由Nd∶YAG和Nd∶YVO4晶体的1342 nm和946 nm谱线非线性和频产生,两条谱线在各自晶体对应能级跃迁分别为4F3/2-4I11/2和4F3/2-4I9/2。实验中采用复合腔结构,利用KTP晶体II类临界相位进行内腔和频,当注入到Nd∶YAG和Nd∶YVO4晶体的泵浦功率分别为20 W和10 W时,获得1.1 W的TEM00连续波554.9 nm黄-绿激光输出。4h功率稳定度优于±2.8％。     

LD泵浦Nd:YVO4全固态RTP Ⅱ类匹配543 nm激光器

报道了LD泵浦Nd:YVO4晶体连续输出的全固态腔内倍频543 nm激光器.采用三镜折叠腔结构,用功率为20 W的LD抽运掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体,产生1 085 nm腔内振荡基频波,其谱线在Nd:YVO4晶体内的对应能级跃迁为4F3/2-4I11/2.采用长度为10mm的Ⅱ类临界相位匹配RTP晶体进行腔内倍频,获得了543 nm激光输出.在20 W的抽运功率下,最大输出功率为2.13 W,光束质量因子M2=1.22,光一光转换效率达到了10.65%,输出功率在30 min内稳定度优于3%.实验结果表明:采用Nd:YVO4激光晶体进行腔内倍频是获得该543 nm波长激光的高效方法.     

高效连续Nd：LuVO4- BiBO深蓝激光器

Nd：LuVO4晶体因具有相比于Nd：YVO4和 Nd：GdVO4晶体更大的吸收和发射截面而受到广泛关注。一种高效的泵浦方式因此而产生：将Nd3+离子直接泵浦到4F3/2激光上能级来改善激光器参数,不仅可以减小激光器的阈值,提高激光器的斜效率,并且可以降低非辐射跃迁过程中所产生的热量。利用888 nm激光二极管直接泵浦Nd：LuVO4晶体,实现了准三能级Nd：LuVO4激光器。当入射泵浦功率为18.6 W时,916 nm 的输出功率为2.5 W,激光器的阈值功率为4.7 W,相应的斜效率为17.8%。入射泵浦功率不变的情况下,获得的最大蓝光输出功率为743 mW。蓝光输出功率的稳定性高于3%。光束质量M2的值为1.12。     

Nd:GYSGG/YVO4双波长人眼安全波段内腔拉曼激光器

以Nd:GYSGG晶体为激光增益介质,a切割YVO4晶体为拉曼增益介质,利用Nd:GYSGG晶体的双波长激光运转特性实现声光调Q 1.5 m人眼安全波段双波长内腔拉曼激光器。为克服Nd:GYSGG晶体严重的热透镜效应对激光器功率的限制,实验确定其同带泵浦吸收峰位置及吸收系数,采用同带泵浦方式减轻热效应。吸收882.9 nm泵浦光功率17.1 W时,在20 kHz的脉冲重复频率下获得1.44 W的1.5 m双波长输出,转换效率8.4%,光束质量因子M2=2.4;棱镜分光测得其中1 497 nm和1 516 nm功率分别为0.55 W和0.89 W,二者脉冲宽度相近,均为15.3 ns左右。与808 nm传统泵浦相比,同带泵浦方式下激光器的输出功率及光束质量均得到明显提升。     

LD抽运Nd∶YVO_4/LBO腔内和频橙黄光连续激光器

报道了一种激光二极管抽运Nd∶YVO4晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态橙黄色激光器的设计和实验结果。橙黄色激光由Nd∶YVO4晶体的1064nm和1342nm谱线腔内和频产生,输出波长为593.5nm。实验采用了双镜谐振腔结构,在1.6W的808nm注入抽运功率下,获得了最高功率为84mW连续波TEM00的橙黄色低噪声激光输出,光-光转换效率为5.3%,光束质量因子M2<1.2。实验和分析表明,采用激光二极管抽运Nd∶YVO4晶体、LBOⅠ类临界相位匹配腔内和频是获得橙黄色激光的实用方法,并可以应用到Nd∶YVO4晶体的其它谱线或具有多条谱线的其它激光增益介质,获得更多不同颜色的单谱线激光输出。     

高效连续Nd:LuVO4-BiBO 深蓝激光器

Nd:LuVO4 晶体因具有相比于Nd:YVO4 和Nd:GdVO4 晶体更大的吸收和发射截面而受到广泛关注.一种高效的泵浦方式因此而产生:将Nd3+离子直接泵浦到4F3/2激光上能级来改善激光器参数,不仅可以减小激光器的阈值,提高激光器的斜效率,并且可以降低非辐射跃迁过程中所产生的热量.利用888 nm 激光二极管直接泵浦Nd:LuVO4 晶体,实现三能级Nd:LuVO4激光器.当入射泵浦功率为18.6 W 时,916 nm 的输出功率为2.5 W,激光器的阈值功率为4.7 W,相应的斜效率为17.8%.入射泵浦功率不变的情况下,获得的最大蓝光输出功率为743mW.蓝光输出功率的稳定性高于3%.光束质量M2的值为1.12.     

KTPⅡ类临界相位匹配腔内和频593.5nm激光器

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)泵浦Nd YVO4 晶体、Ⅱ类临界相位匹配KTP、腔内和频连续波输出的全固态黄光激光器,输出波长为5 93 .5nm的黄激光是由Nd YVO4 晶体的10 64nm和13 42nm谱线和频产生。采用一个线性平凹腔结构,在8W泵浦功率下,获得了最高功率为2 10mW连续波TEM0 0 的低噪声黄激光输出,光光转换效率为2 .6% ,光束质量因子M2 <1.2。     

激光二极管抽运复合腔和频连续波589 nm激光器

报道了一种利用复合腔进行腔内和频的589nm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(LD)抽运Nd∶YAG晶体和Nd∶YVO4晶体,并分别选择1319 nm波长(对应Nd∶YAG晶体的4F3/2→4I13/2跃迁)与1064 nm波长(对应Nd∶YVO4晶体的4F3/2→4I11/2跃迁)振荡进行和频.通过谐振腔的优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式与增益匹配.在两个子腔的交叠部分,利用BiB3O6(BIBO)晶体Ⅰ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750 mW和600 mW时,获得了24 mW,589 nm黄橙激光输出.该输出激光光束质量好、噪声低.     

LD端面泵浦Nd∶YVO4/YVO4键合晶体声光调Q激光脉宽研究

利用半导体激光器(LD)端面泵浦YVO4/Nd∶YVO4键合晶体,实现声光调Q 1064nm的窄脉宽激光输出。从理论和实验上分析了泵浦功率和重复频率对输出调Q脉宽的影响。在泵浦功率为20W情况下,重复频率为2kHz时,获得最短脉冲宽度为16.4ns;重复频率为40kHz时,获得了最大平均输出功率为6.9W,光-光转换效率为34.5％。     

880nm LD端面泵浦Nd:YVO_4板条激光实验研究

正将上能级直接泵浦与部分端面泵浦混合腔板条结构结合,可以有效降低激光增益介质的热载和热效应,实现更高功率的高光束质量激光输出、报道了采用两个4-bar 880 nm激光二极管列阵作为泵浦源,两端面泵浦板条Nd:YVO_4晶体的1064 nm实验研究结果、采用了正支离轴非稳-稳定混合腔,在泵浦功率为540 W时,获得了218 W激光输出,光-光转换效率42.6%。M~2因子水平方向大约是1.5,竖直方向是2.0、采用了负支离轴非稳-稳定混合腔,在泵浦功率为540 W时,获得了230 W激光输出,光-光转换效率44%。光束质量与正支时相当。