高效率连续1 000 W半导体激光器叠层阵列

采用低压MOCVD外延技术生长的GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构材料结构设计,利用低压MOCVD外延技术生长了3英寸(75 mm)激光器外延片,进而设计制作了976 nm大功率低热阻连续激光器芯片。采用以及高热导率的无氧铜材料设计制作了大功率微通道热沉,采用In焊料芯片倒装烧结工艺,制作了976 nm连续激光器阵列单条。在20℃水冷条件下,输入电流120 A,工作电压1.51 V,输出功率达到118 W,电光功率转换效率约65%。将10只微通道阵列单条堆叠组装,制作了连续1 000 W微通道叠层阵列。在20℃水冷条件下,输入电流120 A,输出功率达到1 130 W,工作电压1.45 V,电光功率转换效率约65%。     

808nm高效率激光二极管

目前808nm高效率激光二极管产品的转换效率只有50%左右,还有很大的提升空间。通过提高欧姆接触层浓度、界面渐变和波导层掺杂等方面的外延材料结构优化,减小附加电压和电阻值,设计制作了808nm大光腔应变量子阱外延材料;并制作了200μm发光区标准单管,提取了材料内部参数,材料内损耗iα为0.67cm-1,内量子效率iη为0.88;将圆片解理成2mm腔长的巴条进行腔面镀膜,并烧结成标准单管,25℃下单管电光效率达到61.1%;将巴条烧结到微通道载体上,制作成标准微通道水冷单条阵列,水温15℃110A下输出光功率126.6W,电光转换效率62.77%。     

MOPA结构1064nm单模半导体激光器

1 064 nm单模半导体激光器在测试、通信、光纤激光器种子源等多种领域有着广泛的应用。设计并制作了一种MOPA结构1 064 nm单模半导体激光器。做为对比,同时制作了相同外延材料和腔长的脊波导单模半导体激光器。测试结果表明,该MOPA结构管芯发生灾变性光学损伤(COD)时的注入电流约740 mA,最高功率达到375 mW,无扭折最大输出功率为300 mW,此时注入电流约为610 mA,水平发散角为9.8°(FWHM),均优于作为对比的脊波导结构激光器。     

808nm无铝有源区激光器研究

外延生长了InGaAsP/GaInP/AlGaInP无铝有源区808 nm激光器材料,制作了标准准连续(QCW)单条器件.结果表明,器件工作波长为808nm,腔面未镀膜时,其阈值电流密度为286A/cm2,斜率效率为1.2W/A,内损耗为2.1cm-1,内量子效率为0.87.镀膜后,阈值电流密度为300A/cm2,180A时的输出功率为180W,斜率效率大于1.15W/A.在载体温度为60℃时,准连续工作3×108个脉冲后,功率下降小于5%.     

高效率大功率连续半导体激光器

从大功率半导体激光器的工作机理出发,对影响激光器电光转换效率的主要因素,如激光器的斜率效率ηd、阈值电流Ith、开启电压V0、串联电阻Rs以及工作电流I等进行了分析,进而讨论了提高电光转换效率的主要技术途径。通过对应变量子阱大光腔激光器外延材料开启特性的优化、大功率激光器芯片横向限制工艺的改进以及对大功率微通道热沉制作等技术的研究,制作了808nm连续半导体激光器阵列。在工作电流140A时,阵列工作电压为1.83V,输出功率145W,电光转换效率达到56.6%。     

LD泵浦准连续Nd:YAG/KTP 12 W红光激光器

报道了使用国产大功率全固态NdYAG泵浦组件产生1.3 μm附近波长的激光振荡,利用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体腔内倍频产生高功率的红光激光输出.泵浦组件内包含30个20 W的808 nm二极管阵列,呈三角型阵列分布连续抽运5 mm×125 mm的NdYAG圆棒.为产生高功率的倍频输出,激光器采用V型折叠腔结构,并使用1个声光Q开关.在泵浦功率大约470 W时,产生了12 W的准连续高功率红光激光.     

中国电子科技集团公司第十三研究所激光器产品推介

中国电子科技集团公司第十三研究所研发生产半导体激光器、固态激光器和光纤激光器三大系列激光器。半导体激光器以高功率为主要特点,在800~1 064 nm近红外波段,连续功率达到3 000 W,脉冲功率达到5 000 W,应用于固态激光器泵浦、光纤激光器泵浦、绿光激光器泵浦、红外照明、望远镜测距和汽车防撞等领域。固态激光器以小型化和输出连续功率为主要特点,在1 064 nm波段,输出功率为50~300 W,主要应用于激光打标、激光     

高效率紧凑紫外355nm激光器

报道一种激光二极管(LD)端面抽运的Nd:YAG激光晶体腔外三倍频355 nm紫外激光器,实验中采用声光调Q技术,选用结构紧凑的平平腔结构,在腔外对1 064 nm基波采用了Ⅰ类相位匹配Li3B3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现了三倍频,获得了较好的光束质量的准连续355 nm紫外激光输出,在激光二极管泵浦功率为28 W时,声光Q开关调制频率为10 kHz时,获得了8.1 W的红外1 064 nm红外激光,紫外单脉冲能量165μJ,脉宽6 ns,峰值功率27.5 kW,808 nm到355 nm的光-光转换率为5.89%,整个系统长度控制在150 mm以内,该激光器结构紧凑,适合产品化。     

808nm波长高功率阵列半导体激光器

报道了采用MBE外延生长方法制备的叠层阵列CW工作型高功率半导体激光器。激光器的生长结构采用经过优化的单量子阱渐变折射率分别限制波导结构 ,激光器芯片结构为标准的CM条 ,注入因子设计为 6 0 %。叠层装配采用了具有高效散热能力的水冷结构。经初步测试 ,叠层器件的阈值电流为 12A ,直流 30A驱动电流下的输出功率达 40W ,斜率效率为 2 2W /A。器件中心激射波长为 810nm ,光谱宽度 (FWHM )为 6nm。     

高工作温度抽运用大功率激光二极管研究

理论分析了工作温度对大功率激光二极管的工作波长、电光效率和器件寿命等的影响,采用波长补偿、高特征温度无铝材料设计外延和一体化烧焊等技术,设计制作了808 nm准连续波(QCW)高温激光器阵列。在热沉温度70℃的工作条件下,80 A单条输出功率大于65 W,20℃~70℃范围内特征温度T0达到145 K。10叠层阵列电光效率达到53%,工作寿命大于109次脉冲。     

500 kHz波长锁定878.6 nm LD双端泵浦Nd:YVO4声光调Q激光器

报道了一种由波长锁定878.6 nm LD双端抽运Nd:YVO4声光调Q激光器,重复频率在500 kHz时具有稳定的1 064 nm脉冲激光输出。在重频为100 kHz,晶体吸收功率58 W时,获得18.2 W的1 064 nm激光输出,光-光转换效率为31.3%,脉宽为15.2 ns;在重频为500 kHz、晶体吸收功率58 W时,获得26.1 W的1 064 nm激光输出,光-光转换效率为45%,脉宽为44.2 ns,重频在100~500 kHz下具有稳定的脉冲输出,光束质量较传统模式下有明显提高,并且转换效率也有提升。实验表明:利用波长锁定878.6 nm激光二极管直接泵浦的方式,有利于降低晶体热效应、提高光束质量,提高光-光转换效率,获得窄脉宽的脉冲激光输出,并且在一定的温度变化范围内具有极好的温度稳定性。     

连续40 W 808 nm量子阱线阵二极管激光封装技术

研究了高功率二极管激光 (LD)封装中的铟焊料蒸镀工艺和回流焊工艺对芯片焊接状态的影响。在数值模拟和实验研究的基础上 ,优化了冷却器结构设计 ,研制出具有热阻低、压降小的铜微通道液体冷却器 ,可以满足热耗散功率大于 6 0W的二极管激光器散热冷却需要。通过封装实验得到输出功率 40W ,波长 80 8nm ,谱线半高宽<2nm ,电光效率近 40 %的连续线阵二极管激光器。用该激光器进行了抽运Nd∶YAG固体激光实验 ,在抽运功率为 40W时 ,获得 11 8W单横模固体激光输出 ,光 光效率约为 30 %。     

高重频声光调Q Nd:YVO4激光器2.1μm光参量振荡器

采用LD端面抽运Nd:YVO4激光器,在声光Q开关重复频率为50 kHz、LD最大泵浦功率50 W时,获得输出功率26.37 W、脉冲宽度26.28 ns的1 064 nm激光输出。通过该系统抽运键合KTP外腔式光参量振荡器(OPO),当LD泵浦电流24 A、对应1 064 nm泵浦功率7.36 W时,实现了重频50 kHz的2.174 m脉冲激光输出,激光平均输出功率为324 mW,激光脉宽为17.8 ns。同时,通过实验分析了不同输出镜透过率和声光调Q激光重频对1.064 m和2.1 m激光输出功率、脉宽的影响。最后通过理论值与实验测量值的对比得出,两组数据基本吻合,且2.1 m输出功率未出现饱和。     

双端抽运的30 W光纤激光器实验研究

报道了双端抽运连续输出的掺Yb^3 双包层高功率光纤激光器。实验采用了中心波长在975nm附近的两种输出形式的半导体激光器(LD)作为抽运源，测量了不同抽运条件下的输出功率特性和光谱特性。在仅尾纤输出的半导体激光器抽运下获得了斜率效率为42％，峰值波长为1103．8nm的9．2W激光输出；在仅准直输出的半导体激光器抽运下获得了斜率效率为57％，峰值波长为1104．4nm的20．0W激光输出；当两个半导体激光器在双端同时抽运时，获得光纤激光最大输出功率为30．6W，输出峰值波长为1108．4nm，以及49％的总体光一光转换效率。     

High optical-optical efficiency of 52.5% obtained in high power Nd:YAG ceramic laser

Using a quite uniformly side-around arranged compact pumping system, a high power Nd:YAG ceramic quasi-CW laser has been demonstrated with high optical-to-optical conversion efficiency over 50% for the first time. With 450 W quasi-CW stacked laser diode bars pumping at 808 nm, 236 W output at 1064 nm was obtained and no saturation phenomena were observed     

蓝光二极管双端抽运Pr:YLF晶体320 nm紫外激光器（特邀）

设计了一种采用不同波长的蓝光二极管合光作为抽运源并采用双端抽运的方式抽运Pr:YLF晶体320 nm紫外激光器。该激光器结构采用V型折叠腔结构,使用波长分别为444 nm和469 nm、抽运功率分别为3 W和1.4 W的蓝光激光二极管作为抽运源,对12 mm长、0.3%掺杂浓度的Pr:YLF晶体进行抽运,并且使用三硼酸锂晶体作为倍频晶体来实现倍频,匹配方式为I类相位匹配。通过对谐振腔参数进行优化,当5700 mW的抽运功率注入晶体时,输出了1005 mW最大输出功率的320 nm紫外连续激光,光光转换效率约为17.6%。     

双端泵Nd:YVO4固体激光器泵浦的高功率光参量振荡器

报道了基于双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器泵浦的基于周期性畴极化反转氧化镁掺杂铌酸锂晶体(PPMgLN)的光参量振荡器(OPO)。双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器采用激光二极管作为双端泵浦源,在25 kHz重频下获得了平均功率为23.5 W的1064 nm近基模线偏振激光输出。使用该激光器泵浦一个基于PPMgLN的OPO,获得了平均功率为3.54 W的3.83μm中红外激光输出。OPO的斜率效率为65.2%,其中,从1.064μm到3.83μm的斜率效率为18.1%。该系统结构十分紧凑、成本低、实用性强,在4 h内的稳定度小于4%,具有较高的应用价值。     

880 nm LD泵浦Nd:GdVO4 混合腔激光器1.34 μm实验研究

将880 nm 上能级直接泵浦与部分端面泵浦混合腔结构结合,对Nd:GdVO4 晶体的1 342 nm激光输出特性进行了实验研究。采用正支离轴混合谐振腔,4-bar 中心波长为880 nm 的激光二极管列阵作为泵浦源,在泵浦功率为178W 时,激光输出功率为26.3W,斜效率和光-光转换效率分别为27%和14.8%。在20W 输出功率时非稳腔和稳腔方向的M2因子均为1.3。结果表明:由于采用了上能级直接泵浦与部分端面泵浦混合腔结构,相对于目前同等输出功率级别的端面泵浦Nd:GdVO4 激光器,光束质量得到很大提高。     

Nd:YVO4自锁模皮秒激光器

设计并研究了Nd:YVO4自锁模皮秒激光器,探究了激光器的最佳锁模条件。观察并分析了自锁模皮秒激光器准周期锁模、倍周期锁模状态,研究并测量了结构紧凑的直腔自锁模激光器的输出特性。谐振腔为凹平直腔,Nd:YVO4晶体作为激光增益介质和克尔介质,在未加其他锁模元件的情况下,实现了1 064 nm高效率连续锁模脉冲激光输出。晶体距输入镜16 mm、腔长为90 mm时,对1 064 nm透过率分别为10%、20%、30%和50%的四种输出镜下激光器的输出特性进行了对比分析。对激光器进行优化设计,输出镜透过率为10%,泵浦功率为8 W时,激光器输出功率为2.76 W,斜效率高达43.2%,锁模脉冲重复频率为1.43 GHz,激光器实现了高效、稳定的连续锁模。     

高效率连续波运转的激光二极管端面抽运914 nm Nd:YVO4激光器

利用激光二极管(LD)抽运Nd∶YVO4晶体产生914 nm谱线振荡,再通过腔内倍频技术获得457 nm激光输出,是获得大功率蓝光激光器的一条重要的技术路线,因而实现高效率运转的914 nm激光输出则是方案的关键。报道了激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体、连续波运转的大功率914 nm准三能级激光器,方案中采用掺杂原子数分数为0.1%的低掺杂Nd∶YVO4晶体,有效地降低了热效应的影响,并通过准三能级理论模型的模拟计算选择了最佳晶体长度;通过对腔镜介质膜参数的适当控制,有效地抑制了波长为1064 nm和1342 nm的高增益谱线。实验中,914 nm激光器的阈值抽运功率仅为8.5 W,在31 W的抽运功率下914 nm激光输出功率高达7.2 W,激光器的斜率效率为32%,光-光转换效率为23.2%。