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。     

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26.56 W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.     

一种基于铌酸锂晶体的高效紧凑腔内倍频绿光激光器

基于周期极化铌酸锂(PPLN)晶体提出并设计了一种高效紧凑腔内倍频绿光激光器。该激光系统采用808 nm激光二极管(LD)端面直接抽运Nd∶YVO4晶体,进而利用极化周期为7μm的PPLN晶体倍频产生532 nm绿光。通过在Nd∶YVO4和PPLN晶体端面镀膜构成激光腔镜,无需采用任何光学透镜、反射镜等分立光学元件,大大降低了系统体积和成本。实验结果显示,当激光器谐振腔腔长为12 mm,抽运功率为4.1 W时,绿光输出功率可达1.343 W,相应的光-光转换效率达32.8%。当LD抽运功率稳定在3.33 W时,2 h内的绿光输出功率波动小于5%。     

全固态高输出功率单频Nd:YVO4/KTP激光器

利用光纤耦合输出的半导体激光器(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体,激光谐振腔采用四镜环形腔结构,通过KTP晶体内腔倍频,获得了高功率全固态连续单频绿光激光输出。根据临界相位匹配下椭圆高斯光束的倍频理论,通过旋转Nd∶YVO4晶体的方向选取合适的基频光偏振方向,使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔弧矢面平行,可提高内腔倍频转换效率。当抽运功率为20 W时,激光器最大单频绿光输出功率达4.8 W。作为对比,控制基频光偏振方向使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔子午面平行时,激光器最大单频绿光输出功率为4.1 W。对比两种情形下的实验结果,激光器的光-光转换效率从21.8%提高到25.5%。     

短相干长度全固态多纵模绿光激光器的研究

本文从理论上分析了多纵模激光器的相干长度随光程差的改变而呈现周期性的特点,利用计算机对激光器多纵模输出时的相干特性进行模拟,分析了相干长度与纵模数之间的天系,并且通过实验进行了验证,理论分析与实验结果一致.采用拉长谐振腔腔长的方法得到了短相干长度的全固态绿光激光器.     

猫眼谐振腔在全外腔长氦氖激光器中的应用

将猫眼逆向器作为反射镜，应用在全外腔长氦氖激光器中组成猫眼谐振腔来提高激光谐振腔的稳定性，并设计了一套检测猫眼逆向器的装置。以功率稳定性为参考指标，做了一系列对比实验来研究猫眼谐振腔氦氖激光器和现有氦氖激光器在失调特性、温度漂移方面的性能差异。结果表明，猫眼谐振腔激光器稳定性显著优于传统平凹谐振腔激光器。     

提高LD端泵绿光激光器偏振比的方法

针对LD端泵的直腔Nd∶YVO4/KTP绿光激光器偏振比差的主要原因,提出了谐振腔内包括两腔面在内的所有光学件通光面均对532 nm增透,并且将LD一侧的绿光以一小角度高反的方案,简单而有效地解决了使用直腔Nd∶YVO4/KTP绿光激光器输出偏振比不高的问题。这种方法也可以推广使用于其他直腔腔内倍频激光器上。     

二极管多点泵浦绿光激光器

通过适当方法将二极管泵浦光分成多束泵浦光，使得激光谐振腔形成折叠的多条路径震荡，在其中一条路径插入倍频晶体，即形成多点泵浦绿光激光器。本文给出了腔长设计公式。采用20W激光二极管进行泵浦，得到了2．5W近基模的绿光输出。     

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%。     

LD泵浦Nd∶YVO4与Nd∶GdVO4腔内倍频绿光激光器的对比研究

报道了LD端面分别泵浦Nd∶YVO4、Nd∶GdVO4晶体,腔内Ⅱ类相位匹配KTP倍频的绿光激光器.通过对激光材料热透镜效应的分析,得出优化的谐振腔参数,在泵浦功率为6.1 W时得到的绿光激光器的光-光转化效率分别为15.5%、10.7%.从实验结果中,得到两种激光晶体的一些性能差异,为以后的研究提供一些参考.     

KTP晶体热效应与光束质量改善研究

讨论了腔内倍频KIP晶体的热透镜效应，计算了平平谐振腔中KTP晶体在最大泵浦功率为180W时的热焦距为853mm；并在此基础上优化了腔型，改善了光束质量。实验中采用了9个20w的高功率半导体激光器侧面抽运的单Nd：YAG棒、单声光Q开关、高效小曲率凸凸腔内倍频谐振腔结构，对KTP晶体和Q开关采取适当的冷却方式，最终实现了光束质量因子M2达3．16。功率稳定性RMS值为0．781％，平均功率为16W的高功率高光束质量的激光器稳定性运转。     

基于V型谐振腔的热稳定性分析

为了提高V型谐振腔的热稳定性,采用了图解分析法,将V型折叠腔等效为腔内含有一个透镜的共轴球面腔。同时考虑到晶体热透镜效应,结合多元件光学谐振腔的等价腔分析法,将等效后腔内含透镜组的多元件球面腔近似等价为腔内不含透镜的共轴球面空腔。对V型腔等价后的共轴球面空腔的稳定性进行了理论计算和仿真分析。结果表明,当总腔长为75mm、折叠角为0.15π左右时,谐振腔具有最宽的热稳定范围;此时若增益介质与折叠镜的间距为28mm,则谐振腔能适应的最小热透镜焦距可达12mm。这一结果体现了谐振腔关键参量对热稳定性的重要影响,对激光腔型稳定性的优化设计具有一定的指导意义。     

具有两个瑞利长度三镜折叠腔的设计

为了提高倍频效率、分析倍频晶体内束腰位置对倍频效率的影响,根据基模高斯光束传输特性,结合稳定三镜折叠腔中端镜处等相位面曲率半径与腔镜曲率半径相等这一特点,在激光光束传输的合适位置上,放入与等相位面曲率半径相同的腔镜,构成倍频晶体内具有两个瑞利长度的三镜折叠腔,提高了倍频效率。对比了相同端镜构成的具有一个瑞利长度和两个瑞利长度谐振腔,相对于分臂长度变化的稳区范围。结果表明,使用5W光纤耦合880nm激光二极管,端面抽运3mm×3mm×5mm的Nd:YVO₄,采用10mm×2.1mm×0.5mm的PPMgOLN为倍频晶体,使用具有两个瑞利长度的谐振腔比具有一个瑞利长度的谐振腔,整体提高倍频效率约18%,两种腔型的光束质量相同,倍频光与基频光偏振方向一致,输出稳定的低噪声绿光,验证了谐振腔设计的有效性。该研究对腔内倍频效率的提高是有帮助的。     

固体激光器腔型结构对热透镜焦距测量的影响

热透镜效应对固体激光器的性能影响很大,准确测量热透镜焦距对固体激光系统的设计有重要意义。考虑热致双折射效应,利用等效谐振腔的g参数坐标图进行分析,推导了三种不同腔型结构下径向热透镜焦距和切向热透镜焦距系数的计算方法,分析并得出了测量热透镜焦距系数所需的腔型结构。实验采用Nd∶YAG作为激光晶体,三组激光二极管互呈120°侧向抽运。实验结果表明,在非对称平-平腔中,当激光晶体相对于两面腔镜位置不同时,谐振腔输出功率会出现不同的变化趋势,测量出径向热透镜系数为31.76 m.W和切向热透镜系数为42.26 m.W。实验验证了理论分析的正确性。     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

谐振腔方式增强拉曼效应的研究

拉曼效应因其拉曼散射强度低,用于物质的定量分析时,灵敏度过低的缺点使其在广泛应用时受到阻碍,需要寻找方法实现拉曼增强。设计从谐振腔基本理论出发,重点分析了谐振腔腔长与拉曼散射强度的关系,通过腔与腔之间的模式匹配来减小腔内的激光损耗,最终实现拉曼光的增强。实验结果显示,谐振腔样品池内的拉曼信号显著增强,验证了谐振腔方式增强拉曼效应方法的可行性。     

Laser mirror by degenerate four-wave mixing in a saturable amplifier

A phase conjugate mirror by degenerate four-wave mixing in a saturable gain medium has been successfully operated in a pulsed laser cavity. This mirror works with low-intensity pump beams when they are resonant with the nonlinear medium. The pump beams can thus be delivered by a continuous-wave, frequency stable laser of low power. In such a device, the pulsed laser emission displays automatic frequency locking to the pump waves without cavity length stabilization.     

热焦距的动态测量

本文对连续（ＣＷ）Ｎｄ＾３＋：ＹＡＧ激光器的热焦距分别进行了静态和动态下的测量。结果表明在同样泵浦功率下,Ｎｄ：ＹＡＧ棒动态下的热焦距比静态下的热焦距要大。从而为精度要求比较高的谐振腔设计提供了更为精确的数据。     

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。