Nd:YAG单程激光放大器的设计方法

高平均功率Q开关固体激光器具有较多的应用需求,Nd:YAG激光器只有采用振荡放大结构才能获得Q开关高平均功率激光输出.对单程Nd:YAG激光放大器进行了理论分析,并从实验上进行了验证.     

灯抽运Nd∶YAG单程行波激光放大器研究

高平均功率Q开关窄脉冲固体激光器具有较多的应用需求,从目前激光材料研究的现状看,适合高平均功率Q开关窄脉冲激光运转的固体激光材料仍然很少,因此只能选择常用的Nd∶YAG晶体作为激光工作物质.由于Nd∶YAG激光材料的亚稳态能级粒子寿命较短,贮能不高,单级器件难以实现高平均功率窄脉冲激光输出,为此我们对振荡-放大结构形式的Nd∶YAG激光器进行了研究,目的是提高Nd∶YAG窄脉冲激光放大器的输出平均功率.从激光放大技术上说,有单程行波放大和多程再生放大等结构形式.单程行波放大对激光工作物质的尺寸要求不苛刻,结构紧凑,适合于工程应用,所以我们将Nd∶YAG激光放大器设计为单程行波放大结构形式.通过对激光放大过程的分析,我们认为单程行波激光放大由两个过程组成:将灯抽运能量转变为放大激光介质的贮能和将贮能转化为激光放大器的输出能量.因此要提高激光放大器的输出功率,必须使放大器激光介质中有较高的反转贮能,并且最有效地提取放大器中的贮能.通过对行波激光放大器的理论分析,推导出放大器提取效率与注入信号能量的关系式,并从理论上得出激光放大器输出能量与抽运能量的关系.实验结果表明理论分析能够指导实际Nd∶YAG激光放大器的设计,我们采用三级Nd∶YAG激光单程行波放大结构,获得平均功率121.5 W(重复频率50 Hz,脉宽7.8 ns)的调Q脉冲激光输出,激光效率1.35%.(OE36)     

半导体泵浦被动调Q高重频Nd:YAG激光器

从被动调Q固体激光器的速率方程出发,分析给出了Cr4+:YAG被动Q开关Nd:YAG激光脉冲的峰值功率、脉冲能量、脉宽及重频等相关参量表达式.以此为基础,进行了光纤耦合输出的连续半导体激光纵向泵浦被动Q开关Nd:YAG激光器实验研究,采用不同参数Cr4+:YAG晶体作为被动Q开关,获得了不同参数的高重频脉冲激光输出.     

基于被动调Q固体激光器的激光点火系统的研究进展

稀薄燃烧是一种先进的燃烧方法,采用稀薄燃烧技术可以使发动机在减少废气排放的同时提高热效率。稀薄燃烧催发了激光点火技术的应用。最近几十年,脉冲宽度短、峰值功率高的被动调Q固体激光器得到了飞速的发展,特别是采用掺钕离子(Nd3+)和镱离子(Yb3+)的激光材料作为激光增益介质,用Cr4+∶YAG作为被动调Q开关的微片固体激光器在激光点火研究方面取得了长足的进展。系统地介绍了激光点火的机理和应用于激光点火的基于Nd∶YAG/Cr4+∶YAG与Yb∶YAG/Cr4+∶YAG的被动调Q固体激光器的最新研究进展,以及两类被动调Q激光器在激光点火应用中的优缺点,并指出了Yb∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器在激光点火应用中的优势、需解决的问题及发展方向。     

Nd∶GdVO4晶体生长及其LD端面泵浦调Q激光性能

通过液相合成方法提纯Nd∶GdVO4多晶料,降低生长过程中存在的原料非一致性挥发,以及使用特殊晶体生长温控技术和消除晶体"后天性光散射",Czochralski方法成功生长系列不同钕掺杂浓度的Nd∶GdVO4单晶.采用不同透过率的Cr4+∶YAG晶体对Nd∶CdVO4晶体进行激光调Q实验.实验结果显示,Cr4+∶YAG Nd∶GdVO4激光器可以得到稳定高平均功率调制激光输出.实验得到的最小脉冲宽度只有6 ns,对应峰值能量为26.4 kW.对不同浓度掺杂对晶体调制激光性能也进行了比较,发现掺钕浓度越高,激光脉冲能量和峰值功率越大.对该晶体的GaAs调Q激光输出性能也进行了介绍,4.8 W泵浦光下,最大GaAs调制激光输出为0.63 W.     

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。     

文献信息

一、激光技术001　重复率高达500Hz的紧凑脉冲倍频Nd∶YAG激光器Compactpulsedfrequency-doubledNd∶YAGlaserwithrepetitionrateupto500Hz,PavlovitchVL,Proc.SPIE,3265:164～170.作者为地球水面研究已设计LT-42电光Q开关闪光灯泵浦Nd∶YAG激光器样机。该激光器在可见光?..     

文献信息

一、激光技术0 6 2　具有一 Ga As输出耦合器的被动 Q开关 Nd∶ YAG激光器Passive Q- switching of a Nd∶ YAG laser with a Ga Asoutput coupler,Jiahui Gu,et al.Opt.Eng.,1999;38(11) .1785～ 1788作者通过采用 Ga As作为输出耦合器以及可饱和吸收体 ,演示了被动 Q开关弧光灯泵浦 Nd∶ YAG激光器。其最短脉宽为 77.6 ns,脉冲能量 34 μJ,平均输出功率 2 .1W。0 6 3　 970 nm二极管泵浦的 Yb∶ YAG与 Yb∶ L u AG激光器的最佳化与温度相关性Temperature dependence and optimization of 970 - nmdiode- pumped Yb∶ YAG…     

倍频固体激光抽运双级染料激光放大系统的实验

报道了用倍频Nd∶YAG绿光激光器抽运双级染料激光放大系统的实验过程。实验应用两台高平均输出功率、高脉冲重复频率的倍频Nd∶YAG绿光激光器,通过精确的脉冲同步控制技术,实现了对双级染料激光放大系统的抽运,获得了放大级最高提取效率16. 8% ,总提取效率10. 6% ,最高输出功率9. 2W的实验结果。得到了抽运激光提取效率随染料激光波长、染料溶液浓度和抽运激光峰值功率的变化关系。     

二极管侧面抽运的高平均功率倍频Nd∶YAG激光器

对高平均功率输出的二极管侧面抽运声光调Q腔内倍频Nd∶YAG固体激光器进行了研究 ,当采用 35个 15W的连续激光二极管阵列抽运时 ,在重复频率为 10kHz下 ,实现了最大平均功率为 5 6W的 5 32nm倍频激光输出。光 光转换效率为 11% ,电 光转换效率为 3 7%。     

Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性研究

研究了Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性,通过Cr4+∶YAG跃迁吸收的速率方程模型,模拟分析了Cr4+∶YAG初始透过率和晶体长度对激光输出脉冲宽度的影响,并利用氙灯泵浦Nd∶YAG激光器进行了被动调Q实验。结合模拟结果分析了产生激光多脉冲的现象,通过对被动Q开关参数的优化,获得了激光脉冲宽度约为17.5 ns,单脉冲能量为195 mJ的稳定激光脉冲输出。     

连续波YAG激光器

高平均功率连续波掺钕钇铝石榴石激光器已经制造成功。这种激光器用钨和氪泵浦灯进行了运转,在氪灯泵浦期间得到了优越的性能。测量了氪灯泵浦Nd:YAG激光器热特性(热聚焦和双折射)。并介绍了Nd:YAG激光棒热感应双折射补偿所进行的各种试验。现在采用补偿的方法,使Nd:YAG激光棒偏振损耗降低十二倍。     

Cr~(4+)∶YAG被动调QNd∶YAG陶瓷激光器的研究

介绍了近几年迅速发展的一种新型激光介质———透明Nd∶YAG多晶陶瓷的发展状况,对比分析了多晶陶瓷与单晶的光谱特性、激光特性和连续实验研究情况。并对钛宝石激光器调谐至808 nm,端面抽运Nd∶YAG陶瓷被动调Q全固态激光器的脉冲运转进行了较为详细的理论分析和实验研究。采用初始透射率为90%的Cr4+∶YAG可饱和吸收晶体,被动调Q的阈值功率为119 mW,当端面抽运功率为465 mW时,获得波长为1064 nm,脉宽为16ns,重复频率为18.18 kHz,单脉冲能量为3.4μJ,平均输出功率为61 mW的稳定调Q激光输出。采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体进行了实验和对比分析。     

主动调Q内腔式Nd:YAG/GdVO4拉曼激光器

研究了激光二极管(LD)端面抽运的主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器的激光特性,测量了不同抽运功率和脉冲重复频率条件下的平均输出功率和脉冲宽度.当注入的抽运功率为[7.44 W,脉冲重复频率为20 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大平均输出功率为1.3 W,对应的光-光转换效率为17.4%;当注入抽运功率为6.8 W,脉冲重复频率为[15 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大单脉冲能量为74.4 μJ.与Nd∶GdVO4自拉曼激光器进行实验比较和分析,实验结果表明主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器可以获得比Nd∶GdVO4自拉曼激光器更高的平均输出功率和转换效率.     

LD侧面泵浦Nd∶GdVO_4电光调Q激光器研究

通过理论分析和实验研究,从泵浦效率、调Q性能、温度特性等几个方面比较了脉冲二极管泵浦Nd∶GdVO4激光器和Nd∶YAG激光器的差异;对Nd∶GdVO4激光器采用侧面泵浦的方式,电光调Q得到了输出能量27.5mJ,脉冲宽度为6.4ns,泵浦效率远高于Nd∶YAG激光器。     

注入子脉冲的Q开关Nd:YAG振荡器的单轴模工作

单轴模工作的Q开关高峰值功率的Nd:YAG激光器对非线性和光谱研究是一种非常有效的功率源。以前已报道由注入外部信号到非稳腔的Nd:YAG振荡器得到稳定的单轴模工作。本文介绍通过注入外部信号到Q开关Nd:YAG激光振荡器的单轴模选择的理论和实验上的讨论。一、理论模型图1示出通过注入外部信号的子脉冲到Q开关或增益开关激光振荡器单轴模选择过程的概念。注入的外部信号频率为ω_i,带宽比单轴模间隔窄,接近一个子振荡器的单轴模频     

输出镜透过率对Cr∶YAG被动调Q激光器的影响

对LDA端面泵浦Cr∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器的输出特性进行了深入细致的研究,重点分析了输出耦合镜的透过率(T=3%、8%、20%、30%、40%)对平均输出功率、脉冲宽度、重复频率、以及单脉冲能量和峰值功率的影响。研究结果表明:在特定的激光参数下,Cr∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器的某些输出参数由输出镜透过率决定。T=8%时可以获得最大输出功率与重复频率,而T=20%时,可以获得最窄脉冲宽度、最高峰值功率以及最大单脉冲能量。     

Yb∶YAG陶瓷强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器性能研究

报道了通过键合Yb∶YAG激光陶瓷来强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的研究结果。实现了Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器的激光输出。当吸收抽运功率为7.1W时获得了0.53W的自调Q激光输出,对应的光-光转换效率为7.5%。在实验中获得了脉冲能量大于25μJ、脉冲宽度小于3ns、峰值功率高达9kW的自调Q激光脉冲输出。同时研究了输出耦合镜透射率对Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的影响。     

适用于弹道导弹激光引信的DPSSL 研究

设计了一种激光二极管泵浦全固体激光器方案,采用Nd∶YVO4 或Yb∶YAG作为工作介 质,端面泵浦,Cr4 + ∶YAG被动调Q ,三明治形式构造。所设计的激光器具有体积小、重量轻、高重频、高峰值功率、坚固耐用等优点,适合在弹道导弹激光引信系统中作为激光发射器应用。     

LD侧面泵浦Nd∶GdVO4 电光调Q激光器研究

通过理论分析和实验研究,从泵浦效率、调Q性能、温度特性等几个方面比较了脉冲二极管泵浦Nd∶GdVO4 激光器和Nd∶YAG激光器的差异;对Nd∶GdVO4 激光器采用侧面泵浦的方式,电光调Q得到了输出能量27. 5mJ,脉冲宽度为6. 4ns,泵浦效率远高于Nd∶YAG激光器。