高重频Nd:YVO4声光调Q与RTP电光调Q激光器实验对比分析

报道了相同实验条件下激光二极管端面抽运生长型复合Nd:YVO4晶体声光调Q和RTP电光调Q激光器。应用声光调Q和RTP电光调Q分别实现了最高重复频率200 kHz和500 kHz的TEM00模1 064 nm激光输出,输出平均功率分别达到12.13 W和13.56 W,脉冲宽度分别为16.65 ns和27.27 ns,并首次对比了两种调Q体制下的高重频激光输出特性。实验结果表明,RTP电光调Q具有更好的高重频关断能力,但由于受到高压驱动的限制,RTP电光调Q无法在更高重复频率下实现窄脉宽高峰值功率激光输出,而在更高重频下仍有较好输出性能的声光调Q将取代电光调Q成为几百千甚至上兆Hz高重频激光器的首选调Q机制。     

千赫兹二极管抽运Nd∶YAG激光器

报道了一种采用双二极管抽运头、电光调Q实现高重频、窄脉宽Nd∶YAG激光输出特性。在重复频率1 kHz,二极管驱动电流65 A,BBO晶体电光调Q条件下,实现了平均功率6.5 W,电光效率10%,脉冲宽度17.25 ns的TEM00模1064 nm激光输出。研究了KD*P及BBO晶体的高重频工作特性,为下一步在高重复频率抽运时获得大能量的高光束质量激光输出奠定较好的基础。     

150kHz生长型复合Nd:YVO4/Nd:GdVO4电光调Q激光器

报道了一种激光二极管(LD)端面抽运生长型复合晶体的RTP电光调Q激光器,实现了最高重复频率150kHz的TEM00模激光输出,并且对比了生长型复合Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体在高重复频率电光调Q激光器中的表现。实验表明在中小抽运功率下,具有更大发射截面和适中上能级寿命的复合Nd:YVO4晶体更容易在高重复频率电光调Q运转下实现高峰值功率的窄脉宽激光输出。在高抽运功率下,相比于复合Nd:YVO4晶体,热性能更加出色的复合Nd:GdVO4晶体更适合作为高重复频率电光调Q运转的激光增益介质。     

LD端面泵浦Nd∶YVO4/YVO4键合晶体声光调Q激光脉宽研究

利用半导体激光器(LD)端面泵浦YVO4/Nd∶YVO4键合晶体,实现声光调Q 1064nm的窄脉宽激光输出。从理论和实验上分析了泵浦功率和重复频率对输出调Q脉宽的影响。在泵浦功率为20W情况下,重复频率为2kHz时,获得最短脉冲宽度为16.4ns;重复频率为40kHz时,获得了最大平均输出功率为6.9W,光-光转换效率为34.5％。     

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。     

高重复率RTP电光调Q Nd：YAG激光特性研究

RTP(RbTiOPO4)是一种新型电光晶体,具有高电阻率、大电光系数、高抗光伤阈值等优点.成为理想的电光调Q晶体.采用两块4 mm×4 mm×5.3 mm的RTP晶体作为电光开关,实现了高重复率RTP电光调Q Nd:YAG 1 064 mm激光运转,获得了不同重复率、不同输出镜透过率情况下单脉冲能量和脉冲宽度与泵浦能量的依赖关系.随着泵浦能量的增加,脉冲宽度变窄,脉冲能量变大.在相同的泵浦能量下,重复率越大,脉宽越宽,脉冲能量越小.在平面渡近似下,给出了RTP电光调O Nd:YAG激光运转的耦合速率方程,数值求解方程的理论计算与实验结果相符.     

914nm LD抽运高效率腔倒空电光调Q激光器

高重复频率大能量窄脉宽激光器在激光成像、激光加工、精密测量等领域中得到广泛应用。采用电光腔倒空技术和双棒串接结构,通过减小热透镜效应的影响并保证振荡光与抽运光的良好模式匹配,实现了高效率、大能量、窄脉宽1064nm线偏振脉冲激光输出。以偏硼酸钡(BBO)普克尔盒作为电光开关,采用低吸收系数的914nm光纤耦合半导体激光器端面抽运Nd:YVO_4晶体,提高了激光器的热稳定性。在重复频率7kHz的条件下,当谐振腔腔长为450mm,晶体吸收功率为79.6 W时,获得了脉冲宽度为5ns,最大平均输出功率为35 W,单脉冲能量为5mJ的稳定脉冲激光输出,对应的光-光转换效率为44%。     

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究

kHz、窄脉宽、高能量的脉冲激光光源在激光测距领域具有广阔的应用前景。依据晶体电光调Q与窄脉宽理论,研究并设计了一种kHz、窄脉宽、高能量调Q的固体激光器。实验采用了一种适用于高占空比、高功率的LD端面泵浦构型,利用三柱透镜耦合系统将泵浦光聚焦至工作物质内,其最大光转化效率能达到27%;分别利用RTP晶体与KD~*P晶体进行高重频电光调Q对比,在近乎相同的静态输入下,KD~*P晶体调Q获得了11 m J的动态能量输出,RTP晶体的动态能量只有5.64 m J。最佳泵浦功率下,KD~*P晶体的动静比接近80%,RTP晶体动静比接近40%。最后,通过改变谐振腔的腔长,验证了短腔法实现窄脉宽激光的可行性,并在物理腔长为60 mm的情况下,获得了5.76 ns的窄脉宽激光。     

高重复频率、窄脉宽全固态光纤放大器种子源

高重复频率、窄脉宽的全固态激光器种子源级联光纤放大器是获得高功率脉冲激光输出的有效手段.短上能态寿命的Nd:YVO4晶体在连续抽运、高重复频率Q开关工作时容易得到接近连续性能的平均输出功率.理论分析了声光(AO)调Q器件中影响输出能量和脉宽大小的主要因素,优化配置了腔型参数.利用激光二极管(LD)光纤耦合模块端面抽运Nd:YVO4晶体,实现了声-光调Q重复频率100 kHz以上,脉宽20 ns以下,波长1064 nm的激光输出.在抽运功率5.7 W时,得到了脉宽15.3 ns,重复频率150 kHz的种子光输出,在级联单级光纤放大器后,得到了20 W的输出.     

LD光纤耦合端面泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG激光器

根据Siegman的被动调Q判据,Nd:YVO4晶体由于受激发射截面大、上能级寿命短,很难获得被动调Q输出。利用LD光纤耦合端面泵浦Nd:YVO4晶体,在泵浦功率3.5W时,连续运转获得最大输出1.4W,相应的光光转换效率为40%,同时采用Cr4+:YAG可饱和吸收体,成功地实现了Nd:YVO4被动调Q运转,获得了脉宽11.7ns,重复频率22kHz调Q输出。     

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。     

正交增益型被动调Q激光器的设计与实现

为了改善被动调Q激光器输出不稳定的现象,利用Nd:YVO4具有增益方向性的特点,使用电光晶体将线偏振光光矢量方向旋转90,实现腔内增益突变,进而实现被动调Q稳定输出。利用该方法,在LD连续泵浦Nd:YVO4被动调Q实验中,当耦合输出镜反射率为80%,饱和吸收体初始透射率为83.06%,泵浦功率为22 W时,输出功率为4.68 W,调Q序列脉冲的重复频率为49.16 kHz,脉冲宽度为26.28 ns。并且在泵浦功率从10~22 W的情况下,获得了稳定的被动调Q激光输出。脉冲幅度波动性低于2.4%,脉冲时间波动性低于5%,重复频率的不稳定性低于1%,光光转换效率斜效率达到21.27%,斜效率为34%。     

激光二极管抽运的自拉曼Nd∶YVO_4激光器

研究了激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器的特性。Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,通过声光调Q技术,产生了1176 nm的拉曼激光。测量了平均输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量随抽运功率和脉冲重复率的变化。典型的1064 nm基频光和1176 nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26.3 ns和9.0 ns。在脉冲重复率为20 kHz,抽运功率为8.46 W时,产生了平均功率为0.384 W的1176 nm光的输出,光-光转换效率为4.54%。使用速率方程对自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器特性进行了理论研究,把脉冲重复率为10 kHz,20 kHz,30 kHz时拉曼光单脉冲能量和脉冲宽度的实验值与理论值进行了比较,结果基本相符。     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd: YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical(A-O) Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd: YVO4/KTP (KTiOPO4) green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12. 7 W, A-O Q-switched average output power at 1 064 nm was 3.81 W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1 064 nm to 532 nm light is 50.4%. The continuous-wave(CW) laser properties of diodepumped Nd: YVO4 crystal operating at 1 064 nm have been studied. With the incident pump power of 25 W,the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

激光二极管连续抽运电光调Q Nd:YVO4激光器

报道了全固态激光器连续抽运高重复率电光调Q的实验和理论分析结果。用LGS（La3Ga5SiO14）晶体作电光调Q元件，在激光二极管（LD）端面抽运Nd：YVO4激光器中实现了较高重复率的电光调Q输出。实验中在10^4Hz重复率下，抽运功率为28w时，平均功率超过5W，脉冲宽度为7ns，峰值功率为70kW，并对不同重复率时的脉冲输出进行了比较，在低重复率下，脉宽〈6．5ns，峰值功率超过100kW。在理论上，通过对连续抽运时的电光调Q速率方程进行修正，并考虑放大自发辐射（ASE）的影响，对调Q激光器的储能过程和脉冲输出特性进行了模拟，所得结果和实验数据能够很好地吻合。最后，利用LasCad软件对晶体的热效应进行了模拟，并利用临界稳定腔方法对热焦距进行了测量，测量和模拟结果基本一致。     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd：YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical（A-O） Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd：YVO4/KTP （KTiOPO4） green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12.7W, A-O Q-switched average output power at 1064nm was 3.81W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1064nm to 532nm light is 50.4%. The continuous-wave（CW） laser properties of diodepumped Nd：YVO4 crystal operating at 1064nm have been studied. With the incident pump power of 25 W, the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

Nd:GYSGG/YVO4双波长人眼安全波段内腔拉曼激光器

以Nd:GYSGG晶体为激光增益介质,a切割YVO4晶体为拉曼增益介质,利用Nd:GYSGG晶体的双波长激光运转特性实现声光调Q 1.5 m人眼安全波段双波长内腔拉曼激光器。为克服Nd:GYSGG晶体严重的热透镜效应对激光器功率的限制,实验确定其同带泵浦吸收峰位置及吸收系数,采用同带泵浦方式减轻热效应。吸收882.9 nm泵浦光功率17.1 W时,在20 kHz的脉冲重复频率下获得1.44 W的1.5 m双波长输出,转换效率8.4%,光束质量因子M2=2.4;棱镜分光测得其中1 497 nm和1 516 nm功率分别为0.55 W和0.89 W,二者脉冲宽度相近,均为15.3 ns左右。与808 nm传统泵浦相比,同带泵浦方式下激光器的输出功率及光束质量均得到明显提升。