LD抽运Nd:YAG/KTP腔内倍频16W连续波绿光激光器

为了得到一台大功率连续波绿光激光器,采用9个20W的高功率半导体激光器侧面抽运Nd:YAG棒,倍频晶体选用Ⅱ类相位匹配的KTP晶体,设计了三镜折叠腔结构,使得放置倍频晶体位置处基频光的光腰稍大,从而尽量避免KTP晶体的"灰线效应",通过调节角度的办法来补偿倍频晶体热效应导致的相位失配,得到在抽运电流为19.5A时,连续波绿光输出可达16W,倍频转换效率为40%的结果。实验结果表明,Nd:YAG/KTP是产生大功率连续绿光的较佳组合。     

红光(660 nm)准连续Nd∶YAG内腔倍频激光器

介绍一种准连续Nd∶YAG倍频输出660 nm红光激光器.它采用平-平腔结构,设置声光Q开关,利用KTP晶体在1319 nm Nd∶YAG激光腔内倍频获得660 nm红光输出.最高输出功率,单端输出2 W,双端输出2.5 W. 激光器所用的Φ6×110 mm的Nd∶YAG晶体端面镀1319 nm和660 nm的增透膜.根据有关KTP晶体的相位匹配曲线,选定在波长为1319 nm时匹配方向的晶体角度为:θ=60.7°,Φ=0°.系统选用8 mm×8 mm×8 mm的KTP晶体,两端镀相应波长的增透膜.单端输出时,输出镜镀对660 nm高透射、对1319 nm高反射膜.为抑制1064 nm的生成,全反镜镀对1319 nm高反射而对1064 nm高透射膜.腔内设置镀1319 nm高透射、660 nm高反射膜谐波反射镜,与声光Q开关、聚光腔共同构成谐振腔,工作稳定.换置660 nm输出镜为1319 nm透射率3.74%输出镜,移出KTP晶体,测得1319 nm输出为40 W,估计腔内基频功率与红光输出功率的转换效率为2.6%.还观察到,声光Q开关对红光输出功率的影响很大,在重复频率为9.9 kHz时红光输出功率为最高.双端输出时,将单端输出的全反镜换置为660 nm的输出镜,拆除谐波反射镜,即可实现双端输出.(OC22)     

LD抽运的全固态三倍频紫外激光器

激光二极管(LD)抽运全固态激光器具有效率高、体积小、价格低、使用维护方便等优点,LD抽运固体激光通过频率变换产生紫外激光是目前的研究热点之一.目前已有用LD抽运Nd∶YAG激光器经四倍频在266 nm处输出20.5 W的报道,国际上广泛开展了全固态紫外激光的研究,研究主要集中在LD抽运Nd∶YAG调Q激光进行三倍频、四倍频,以及采用外腔谐振技术的连续Nd∶YAG激光的四倍频技术,对于连续输出的全固化三倍频激光(355 nm)还很少见报道. 实验中的激光介质为φ4 mm×10 mm的Nd∶YAG,两端镀1.064 μm及808 nm高增透膜,采用球面镜作为腔镜,二倍频晶体为II类位相匹配的KTP晶体,晶体尺寸为5 mm×5 mm×7 mm,三倍频晶体采用Ⅱ类位相匹配的LBO晶体,晶体尺寸为4 mm×4 mm×10 mm,R=100 mm平凹镜为全反射镜,R=30 mm的平凹镜为输出镜,对1.064 μm及532 nm高反射同时对紫外光355 nm高透过;三倍频晶体放在腔内的束腰处,腔长约120 mm,接近共焦腔.在半导体抽运Nd∶YAG全固态激光的基础上,采用内腔倍频技术,当半导体注入抽运功率为8 W时,产生约3 mW连续运转的355 nm紫外激光,当采用声光调Q运转时,产生的三倍频紫外激光输出平均功率超过50 mW.(OC2)     

138 W窄脉宽全固态绿光激光器

报道了绿光平均功率达138 W的声光调Q内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器。为了进一步提高绿光激光器的输出功率以及压窄脉宽,通过倍频晶体相位匹配角随温度变化的分析以及腔型的研究,设计并优化了U型谐振腔。实验中采用两个聚光腔,每个聚光腔由35个20 W的高功率激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG棒,利用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔内倍频,实现了高平均功率内腔倍频激光器的稳定运转。在两个聚光腔的激光二极管抽运电流分别为18.5 A,20.5 A时,获得了重复频率为10 kHz,脉冲宽度优于49 ns,输出功率为138 W的高功率、高重复频率、窄脉宽绿光(532 nm)输出,光-光转换效率为14.1%,不稳定度为±2.8%。     

85W高稳定全固态绿光激光器的研究

研究了平均功率达 85W高功率高稳定性全固态绿光激光器 ,从理论上分析了全固态内腔倍频晶体热效应相位失配对输出功率的影响 ;数值模拟了倍频晶体内部的热量分布 ,计算了倍频晶体相位匹配角随温度变化的失配量。在实验中 ,采用 80个 2 0W的高功率半导体激光器侧面抽运单Nd∶YAG棒 ,采用双声光Q开关、高效平凹谐振腔结构 ,对大尺寸KTP晶体进行角度偏离法补偿相位失配并配合强冷却等技术 ,实现高功率内腔倍频激光器的稳定运转 ;在抽运电流为 17 3A时 ,实现了重复频率为 2 0 4kHz,脉冲宽度 2 30ns,输出功率为 85W的高功率、高重复频率绿光 ( 5 32nm)输出 ,不稳定性为± 1 0 3% ,光 光转换效率为 9 7%。     

高浓度Nd:YAG晶体微片获得高效激光输出

我们采用温梯法 ( TGT) ,获得了大尺寸、高掺杂的 Nd:YAG晶体。晶体掺杂浓度高达 3.0at- % ,是目前所见报道中最高的掺杂浓度。激光器采用平 -凹腔结构 ,用 Ar 离子抽运的钛宝石激光器作为抽运源 ,抽运波长调谐在80 8nm。抽运光经 f =75 mm的聚焦镜聚焦在 5 mm× 5 mm× 1 mm,掺杂浓度为 2 .5 at- %的晶体微片上。其中 Nd:YAG晶体输入面镀 80 8nm的增透膜和 1 .0 6μm的高反膜 ,可直接作为平面腔镜 ,另一面镀 80 8nm的高反膜和 1 .0 6 μm的增透膜 ,这样可以使抽运光返回晶体中再次吸收 ,提高抽运光的吸收效率 ,又避免了抽运光和 1 .0 …     

8.1W全固态准连续红光Nd∶YAG激光器

报道了利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体(相位匹配角选为θ=599°,=0°)对Nd∶YAG在13μm附近的振荡进行腔内倍频,产生高功率准连续红光激光的实验结果。激光器使用了一个连续运转的高功率激光二极管(LD)侧面抽运组件(组件内由30个20W的二极管阵列呈三角形阵列分布抽运一根Nd∶YAG圆棒),使用声光调Q技术实现高重复频率输出,并选用了平凹直腔的腔体结构。对该激光器的基频(13μm波长)调Q和倍频红光的功率输出特性及光谱特性进行了研究。在LD抽运功率453W时产生了最大输出功率81W的准连续红光激光,测量了此时的M2值并给出了光强分布图。     

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%.     

绿光输出达85W的全固态绿光激光器谐振腔研究

报道了对平均功率达85 W的高功率、高稳定性全固态绿光激光器谐振腔特性的研究,将高平均功率运转条件下的KTP倍频晶体的热透镜效应等效为一个薄透镜,利用ABCD传输矩阵,通过图解方法定性地讨论了KTP晶体的热透镜效应对谐振腔的稳定性和腔内激光模式的巨大影响,理论分析表明适当大小的倍频晶体热透镜焦距不但可以有效地补偿Nd:YAG棒的热透镜效应,而且对增大激光介质中的模体积和在倍频晶体处提高功率密度都有积极作用.实验中采用了80个20 W的高功率半导体激光器侧面抽运的单Nd:YAG棒、两个声光Q开关、高效平-凹谐振腔结构、对大尺寸KTP晶体进行角度偏离法补偿相位失配等技术,并通过对KTP晶体采取适当的冷却方式,最终实现了高功率内腔倍频激光器的高稳定性运转;在抽运功率约为1080 W时,实现了重复频率为20.4kHz,脉冲宽度230 ns,输出功率达85 W的高功率、高重复频率绿光(532 nm)输出,不稳定性仅为士1.03%.     

8 W高功率全固态LD双端抽运连续波绿光激光器

高功率全固态绿光激光器在激光抽运、激光精密加工、激光医学、激光展示、光存储、信息处理、检测等方面有许多应用。Nd∶YVO4 LBO是目前用于产生 5 32nm绿色激光辐射的一组理想晶体组合。本实验小组以 3mm× 3mm× 10mm @0 .5wt . %的Nd∶YVO4晶体为增益介质 ,4mm× 4mm× 15mm ,Ⅰ类非临界相位匹配的LBO为二倍频晶体 ,当抽运功率为 2 8 9W时 ,获得了 8W (已滤除掉 1 0 6 4μm的基频光 )的稳定绿光输出 ,光 光转换效率高达约2 8%。图 1实验装置Fig .1Experimentalsetup　　实验装置采用Z型折叠腔 (见图 1) ,通过数值计算与优化得…     

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。     

钛宝石激光器抽运Cr~(4 ),Yb~(3 ):YAG晶体薄片获得1.03um自调Q激光输出

我们最近进行了用钛宝石激光器抽运 Cr,Yb:YAG晶体的实验 ,获得了 1.0 3μm自调 Q激光输出。实验所用的 Cr,Yb:YAG晶体是本课题组用提拉法生长的 ,Cr和 Yb的浓度分别为 0 .5 at.- %和 10 at.- %。用 Ar 离子激光器抽运的钛宝石激光器作为抽运源 ,抽运光波长为940 nm,功率为 1W左右。激光腔设计成折叠腔 ,抽运光经过一个焦距为 75 mm的透镜和腔镜后 ,聚焦在 10 mm× 10 mm× 1mm的 Cr,Yb:YAG晶体薄片上。晶体薄片固定在热沉板上 ,热沉板通恒温循环水冷却。腔镜的一面镀 940 nm增透膜 ,另一面镀 940 nm增透膜和 1.0 3μm高反膜。晶体…     

全固态447 nm连续激光器

报道了一台采用激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAP晶体的全固态腔内三倍频447 nm连续(CW)蓝光激光器.对几种常用的晶体进行分析对比后,选取Nd∶YAP晶体作为增益介质产生1341.4 nm基频光,腔内采用Ⅰ类临界相位匹配(CPM)LBO晶体进行倍频(SHG)产生670.7 nm波长激光,基频光与倍频红光再经Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体和频(SFM)获得447.1 nm蓝光输出.采用四镜折叠腔结构,通过谐振腔稳定性分析,优化选取了合适的谐振腔参数.实验对比了不同腔长的输出特性,最终在[534 W抽运功率下,获得了最高功率为114 mW的连续447.1 nm蓝光输出,光-光转换效率为0.02%,并分析了效率低的原因.     

全固态561nm倍频激光器研究

报道了利用激光二极管端面抽运Nd∶YAG晶体,通过LBO非线性晶体腔内倍频实现的561nm激光输出。LBO晶体尺寸为2mm×2mm×10mm,采用Ⅰ类相位匹配切割。抽运功率为5W时,561nm的最大输出功率为123mW,此时的光-光转换效率为2.46%。实验中发现激光器很容易同时出现556nm及558nm倍频光。从非线性转换效率对基频光振荡的影响角度出发,分析了1112nm与1116nm谱线起振的原因。作为对比,利用允许角范围小的KTP作为倍频晶体进行了同样的实验,KTP晶体的尺寸为2mm×2mm×8mm,采用Ⅱ类相位匹配切割。实验结果显示,在KTP晶体倍频情况下,激光器很容易实现561nm单谱线激光输出。实验结果与理论分析相一致。     

LD抽运多波长Nd∶YAG激光器的研究

高功率准连续半导体激光器(QCWLD)及抽运的高重复率电光Q开关多波长Nd∶YAG激光器输出1064 nm, 532 nm , 355 nm三个波长纳秒量级的脉冲激光,可用于非线性光谱研究、光探测和测距、激光雷达、光参量振荡的抽运源、光刻及微加工、材料处理、医疗等方面,是非常理想的光源.这种激光器具有以下优点:转换效率高,重复率高,脉宽窄,整机小巧,稳定可靠,光学质量好以及全固态等.因此,它具有非常重要的使用价值和经济效益.本文主要报道高功率QCWLD抽运电光Q开关三波长Nd∶YAG激光器的实验结果. 实验装置采用QCW 800 W LD作为抽运源,其发光尺寸为4.8 mm×45 mm, Nd∶YAG激光介质为φ4 mm×10 mm,YAG晶体用铟箔包裹放在水冷却的铜块上.利用KTP晶体Ⅱ类非临界相位匹配进行倍频,其KTP晶体尺寸为5 mm×5 mm×8 mm.利用BBO Ⅰ类非临界相位匹配进行三倍频,其BBO晶体的尺寸为8 mm×8 mm×8 mm. 实验研究了抽运光功率、温度、重复率、输出镜的透过率、腔长等参数对激光三波长输出特性的影响.当LD抽运光单脉冲能量为60 mJ时,1064 nm光脉冲的能量达到8.5 mJ,最窄脉冲宽度20 ns;532 nm光脉冲能量2.9 mJ;355 nm脉冲能量1.5 mJ,电光调Q激光器的最高重复率可达到500 Hz.(PC10)     

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%。     

高功率全固态绿光激光器的实验研究

加工应用设计一种输出光功率大于30 W的全固态声光调Q激光器.采用进口808 nm的半导体激光器侧面抽运,总抽运光功率为120 W,共用6条20 W的半导体激光棒.激光工作物质为Nd∶YAG,尺寸为φ3 mm×28 mm.半导体激光条和Nd∶YAG工作物质共用一套恒温水冷系统,采用串路连接.整个模块的外形尺寸约为50 mm×55 mm×45 mm.采用声光调Q及KTP晶体内腔倍频.KTP晶体用恒温循环水冷却.通过精确计算(包括激光工作物质的热效应等)及实验研究,据实际应用特点,专门设计了谐振腔参数.全部元件装入一个100 mm×130 mm×240 mm的激光头内,采用可靠的抗震防尘及自制的半导体激光电源.(OC3)     

梯度补偿法控温晶体的高功率绿光激光器

研究了平均功率超过30W的稳定高效全固态绿光激光器,分析得出影响全固态腔内倍频激光器倍频效率和输出稳定性的主要因素是倍频晶体局部温升造成的相位失配和热透镜效应,采用温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,降低激光器工作中倍频晶体内外温度梯度从而有效地克服因晶体局部温升造成的倍频相位匹配角失配和热透镜效应。采用三条60W的半导体激光二极管阵列板条侧面抽运Nd:YAG激光增益介质棒,采用声光调Q,平凹直腔和腔内倍频结构配合温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,得到了稳定高效的532nm绿光输出。在抽运电流25A,抽运功率174.6W时,得到了脉冲宽度110ns,重复频率10kHz,输出平均功率31.6W稳定高效的绿光输出,光-光转换效率为18.1%,功率稳定性为±0.66%,绿光输出光束质量因子M2=4.3。     

LD抽运Cr,Nd:YAG倍频输出532 nm绿光

我们用本所生长的掺 0 .0 2 5 at.- % Cr和 0 .5 at.- % Nd的 Cr,Nd:YAG晶体作为激光增益介质 ,在室温下获得了 5 32 nm的绿光输出。实验中所用的 Cr,Nd:YAG晶体的尺寸为 8mm× 8mm× 1 .8mm,Cr4 在 1 .0 6 4μm的吸收系数为 0 .1 44 cm- 1 ,Nd3 在 80 8nm处的吸收系数为 2 .6 cm- 1 。用脉冲 LD作抽运源 ,抽运光波长为 80 8nm,脉冲宽度为 2 ms,重复率为 2 0 0 Hz,输出的最大功率为 2 W,占空比为 5 :1。采用端面抽运方式 ,抽运光直接入射到晶体上。Cr,Nd:YAG晶体的两个面作为激光谐振腔 ,设计为平 -平腔 ,晶体的输入面镀 80 8nm增…