单级静态高峰值功率灯抽运脉冲Nd:YAG固体激光器

报道了采用对称平面平行腔结构实现单级静态输出30 kW高峰值功率灯抽运Nd;YAG固体激光器的研究结果.从速率方程出发,推导出脉冲Nd,YAG固体激光器的单脉冲能量表达式,模拟出输出镜最佳透过率及最大输出能量.通过实验选取激光器工作的最佳参数,研制出一台高峰值功率灯抽运脉冲Nd:YAG激光器,理论模拟和最佳实验结果基本一致.激光器在最大输入电压为800 V,脉宽为2 ms时,输出最大单脉冲能量60 J,最大峰值功率30 kW,光束质量M2为5.9,总体电光转换效率3.3%.在最大输入电压为800 V,脉宽为1.5 ms时最大平均功率405 W.采用该激光器切割6 mm低碳钢和4 mm不锈钢,在脉宽为2 ms,频率为6 Hz,峰值功率为30 kW时,切割4 mm不锈钢速度为1 mm/s,切割6 mm低碳钢速度为1.5～2 mm/s.     

63 W灯抽运声光调Q腔内KTP倍频Nd:YAG激光器

报道了输出532 nm平均功率为63 W的灯抽运声光(AO)调Q腔内KTP倍频Nd∶YAG固体激光器.分析双灯抽运金属镀金腔结构、抽运均匀性以及KTP倍频晶体的冷却均匀性及可靠性,并设计一种可靠性高的倍频晶体冷却装置.激光谐振腔采用L型腔结构,通过对声光调制器频率和倍频晶体温度对输出倍频激光功率影响的实验研究,得到激光器工作的最佳几何腔长为549 mm.在抽运功率为4.9 kW,声光调制频率为4 kHz时,532 nm倍频激光最大输出44 W,脉宽为80 ns;声光调制频率为10 kHz时,532 nm倍频激光最大输出为63 W,脉宽为140 ns,倍频效率为64%,总电-光效率为1.2%,光束质量为M2＝11.1.     

激光二极管双端抽运声光调Q高重复频率Nd:GdVO4激光器

激光二极管(LD)抽运的固体激光器(DPSSL)的调Q器件是获得高重复频率、高峰值功率的有效手段之一,随着激光雷达、激光加工业的发展,要求调Q器件向着更高重复频率的方向发展。Nd∶GdVO4以其优异的物理和激光特性,使得它在激光二极管端面抽运固体激光器的声-光(A-O)调Q器件中,即使在很高的调制重复频率下,仍可获得窄脉宽、高峰值功率的脉冲激光输出。理论分析了影响脉冲激光的输出能量和脉宽大小的决定因素,研究了脉宽、平均输出功率及峰值功率随调Q重复频率的变化关系。利用双激光二极管双端抽运Nd∶GdVO4晶体棒,实现了声-光调Q高重复频率窄脉宽1063 nm激光输出。在晶体入射端面总抽运功率约43 W条件下,当重复频率f=10 kHz时,获得脉宽Δt=10.2 ns,单脉冲能量E=0.95 mJ,峰值功率PM=93.1 kW的输出;在重复频率f=100 kHz时,获得Δt=28.1 ns,E=0.10 mJ,PM=3.6 kW的结果。     

采用振荡-放大结构的声光调Q Nd:YAG激光器及光纤传输聚焦系统

研究了一种氪灯抽运的双Nd:YAG棒和声光调制器构成一级振荡加一级放大的声光调QNd:YAG激光器.动态激光平均输出功率最大达到169W,在重复频率1kHz时,测得脉宽70ns,峰值功率达到594kW.用芯径0.6mm的全石英光纤传输激光,并设计了一套聚焦光学系统,实现了大幅面的激光雕刻工作.     

56J灯抽运高能脉冲Nd:YAG固体激光器

为了研制一台灯抽运单级输出高能高重频脉冲Nd:YAG固体激光器,采用理论分析影响激光器高能输出的主要参数,理论模拟输出功率与输入功率及反射率的关系,以及通过实验细节提高激光器效率等有效措施,研制出一台脉宽0.1ms~10ms可调,频率1Hz~1kHz可调的灯抽运脉冲Nd:YAG激光器。该激光器在总注入电功率12kW时,输出最大单脉冲能量56J,最大平均功率500W;光束参数乘积为16.5mm·mrad;总体电光转换效率4.2%;输出功率稳定性±2%。实验结果表明,采用的理论分析及实验模拟与实验结果基本吻合,获得了高能激光输出。     

热畸变对单板条热容激光器输出的影响

开展了激光二极管(LD)抽运的全固态热容激光器的理论与实验研究,数值模拟了在热容工作条件下侧面抽运的Nd∶YAG板条激光器的热透镜效应,分析了热透镜效应对激光输出的影响,并进行了相应的实验论证。实验中采用的晶体尺寸为57mm×40mm×4mm,激光二极管阵列的抽运峰值功率为12kW,重复频率为1kHz,占空比为20%,为了获得较高的增益,将抽运光通过光学系统进行聚焦,抽运光在晶体侧面的光斑大小为15mm×57mm.实验中观察了1s内的脉冲能量输出的波动情况,在开始工作的时候单脉冲能量输出为1J,在1s后单脉冲能量输出下降到开始的50%。     

采用振荡放大结构的声光调Q Nd∶YAG激光器及光纤传输聚焦系统

研究了一种氪灯抽运的双Nd∶YAG棒和声光调制器构成一级振荡加一级放大的声光调QNd∶YAG激光器。动态激光平均输出功率最大达到 16 9W ,在重复频率 1kHz时 ,测得脉宽 70ns,峰值功率达到 5 94kW。用芯径 0 6mm的全石英光纤传输激光 ,并设计了一套聚焦光学系统 ,实现了大幅面的激光雕刻工作     

传导冷却结构紧凑型高峰值功率纳秒级激光器

报道了一种基于被动调Q Nd∶YAG微片结构的主振荡功率放大和Nd∶YVO4板条多程放大的激光器。主振荡级采用Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器,在重复频率为1 k Hz时,输出单脉冲能量为82μJ、脉冲宽度为1 ns的近衍射极限的激光输出。为了实现信号光在Nd∶YVO4中获得5次放大,设计采用了多程往返光路。得到最大单脉冲能量为2.3 m J,脉宽为1 ns的激光输出,峰值功率大于2 MW,光束质量M2因子为M2x=2.48和M2y=1.24。该激光器结构简单、紧凑,采用传导冷却进行散热,适用于空间激光,在15℃~32℃的范围内,输出能量波动小于4%。     

LD抽运的Nd∶YVO_4激光器的被动调Q运转

采用Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,实现激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO4激光器的被动调Q运转。当12.8W的LD连续抽运时,获得平均功率1.28W、重复频率40kHz、脉冲时间宽度24ns、峰值功率达1.33kW的稳定脉冲序列;当LD单次脉冲抽运时,在34mJ的抽运能量下,获得能量为0.48mJ、脉宽34ns的调Q脉冲。实验上研究了抽运功率或能量、输出镜透过率对Nd:YVO4激光器输出的影响,并给出了合理的理论解释。     

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.     

自拉曼三阶斯托克斯调Q锁模激光特性研究

报道了一种结构简单紧凑的输出波长为1487 nm的三阶斯托克斯调Q锁模(Simultaneously Q-switched and mode-locked (QML))自拉曼固体激光器。采用光纤耦合输出的大功率半导体激光器单端泵浦掺Nd原子浓度为0.3 at.%的Nd∶YVO4复合晶体,在重复频率(pulse repetition rate (PRF))为25 kHz,泵浦功率为24 W时,输出的波长为1487 nm,获得的最大平均输出功率为588 mW,锁模脉宽为21.09 ps,单脉冲能量为8.23 μJ,峰值功率达到390 kW。     

56 J高能长脉冲Nd:YAG固体激光器

从速率方程出发,推导出长脉冲Nd:YAG高能固体激光器的平均功率表达式及单脉冲能量表达式,模拟得到输出镜最佳透过率及最大输出平均功率.采用对称平行平面谐振腔研制出灯泵浦脉冲Nd:YAG激光器.激光器输出最大单脉冲能量56 J,最大平均功率为500 W;光束质量M2=48.7,总体电光转换效率为4.2%,输出功率稳定性为±2%.     

一种声光调Q窄脉宽小体积激光器

为了构建一种声光调Q的窄脉宽小型Nd:YVO₄激光器,从主动调Q速率方程出发,分析了抽运速率、重复频率、输出镜透过率对脉宽的影响。该激光器采用简单的平平腔设计,LD端面抽运高增益的Nd:YVO₄激光晶体,在谐振腔内插入一个微型的声光调Q开关,作用长度约为7mm,谐振腔腔长13mm,输出镜的透过率为70%。结果表明,在抽运功率为4.21W、重复频率20kHz时,获得了单脉冲能量20μJ、脉冲宽度1.65ns、峰值功率为12kW的1064nm激光输出。此结果说明,用微型声光调Q开关来构建短腔获得窄脉宽输出是一种切实可行的方案,且该器件还可以作为大功率激光器的种子源。     

二极管抽运高重复频率被动调QNd∶YAG激光器

对采用Cr4 ∶YAG作为被动调Q元件的二极管抽运Nd∶YAG激光器的输出特性参数进行了计算机模拟,模拟计算了在不同抽运能量、不同Cr4 ∶YAG晶体的初始透过率、不同谐振腔的输出耦合率条件下,激光输出能量和脉宽的变化规律,根据模拟结果,选用参数优化的Cr4 ∶YAG晶体和谐振腔,实现了单脉冲能量为13mJ,脉宽为12ns,重复频率达到100Hz的调Q激光输出。     

端面泵浦Yb∶YAG表层掺杂陶瓷板条激光器

报道了一种激光二极管端面抽运的Yb∶YAG表层掺杂陶瓷板条激光器,研究了其激光输出特性。建立了Yb∶YAG陶瓷表层掺杂板条激光输出模型,理论分析了Yb∶YAG陶瓷板条的输出能力。在谐振腔实验中,采用2 Hz低重频、抽运脉宽为1 ms的激光进行双端端面抽运。单脉冲总能量达到10 J时,获得了3.035 J的单脉冲激光输出,其光光转换效率为30.4%,最大斜率效率为42.0%。     

体光栅输出被动Cr4+:YAG调Q单纵模Nd:YAG激光器研究

以Cr4+:YAG为饱和吸收体,体布拉格光栅为耦合输出窗,研究了被动调Q闪光灯泵浦Nd:YAG单纵模激光器.通过扭转模腔和体布拉格光栅相结合的方式获得单纵模输出,提高了单纵模输出能量及稳定性.对于不同初始透过率的Cr4+:YAG晶体,得到了单纵模输出能量和脉宽的曲线.单纵模激光最大线宽约为78 MHz.最大单纵模单脉冲输出能量为20.8 mJ,最小的脉宽为13.2 ns,最大峰值功率为1.18 MW.     

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。     

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。     

激光二极管抽运的高效高重复频率Nd∶YAG陶瓷激光器

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调QNd∶YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd∶YAG陶瓷得到1064nm近红外激光输出,采用熔融石英作声光介质,声光调Q重复频率1Hz～115kHz可调。使用2W的激光二极管抽运,获得脉冲宽度16.4ns,峰值功率2.46kW,单脉冲能量40.5μJ的稳定运转。在重复频率110kHz时获得495mW的平均功率,总光光转换效率达24.75%。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释。     

LD抽运Nd∶YxGd1-xVO4被动调Q激光器

报道了采用简单的平-凹腔设计、二极管抽运一种新型混合晶体Nd∶YxGd1-xVO4、用Cr4+∶YAG晶体作饱和吸收体被动调Q激光器.在抽运功率为8 W时,获得最大平均输出功率1.0 W,相应的峰值功率为1.9 kW,重复频率18.2 kHz,脉宽30 ns.并讨论了被动调Q参量随泵浦功率的变化规律.实验表明Nd∶YxGd1-xVO4晶体是一个有着优良激光性能的新型晶体.