TEM00 模激光器的稳定运转以及1 /4 λ波片的作用

望远镜Z形腔设计，利用大基模体积的腔型特性，得到了低阶模情况下运转的大功率基频激光器，而且由于在望远镜腔中，激光棒上的光斑直径对于热焦距的变化并不敏感，利用ABCD矩阵可以详细的对谐振腔输出特性进行分析。另外，分析了1／4λ波片对于Nd：YAG棒热致双折射效应的补偿作用，实验结果与理论分析吻合较好。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，单个声光Q驱动器，Z形腔设计，最终实现了最高输出功率为20w，M^2因子为1．2，稳定性（RMS值）〈1％的TEM00输出。     

连续TEM00 模激光的稳定运转及热焦距补偿研究

U形腔设计,利用大基模体积的腔型特性,得到了低阶模运转的大功率基频激光器,采用凹透镜补偿激光晶体的热透镜焦距原理对激光晶体的热透镜焦距进行补偿,试验结果与理论分析结果吻合较好。实验中采用了9个20W的高功率半导体激光器侧面抽运晶体直径为2mm的单Nd∶YAG棒,长腔型设计,最终实现了最高输出功率为22. 3W,M2 因子为1. 8,稳定性(RMS值) < 1%的TEM00输出。     

连续TEM00 模激光的稳定运转及热焦距补偿研究

U形腔设计，利用大基模体积的腔型特性，得到了低阶模运转的大功率基频激光器，采用凹透镜补偿激光晶体的热透镜焦距原理对激光晶体的热透镜焦距进行补偿，试验结果与理论分析结果吻合较好。实验中采用了9个20W的高功率半导体激光器侧面抽运晶体直径为2mm的单Nd：YAG棒，长腔型设计，最终实现了最高输出功率为22．3W，M^2因子为1．8，稳定性（RMS值）〈1％的TEM00输出。     

基于热致双焦点选模的径向、切向偏振激光器

侧抽运Nd∶YAG棒对径向偏振光和切向偏振光具有不同的热焦距,利用He-Ne激光器输出的线偏振光和旋转狭缝测量Nd∶YAG棒的径向、切向热焦距,设计谐振腔使得只有一种偏振光能低损耗稳定振荡。在440 W抽运功率下,获得31.7 W径向偏振激光,光束质量因子M2约为2.5,调整腔长后,在470 W抽运功率下,获得30.2 W切向偏振激光,光束质量因子M2约为2.8。实验结果表明,利用热致双焦点选模可以获得较大功率的径向、切向偏振激光输出,但激光器对抽运功率敏感。     

LD侧面抽运双棒串接Nd∶YAG激光腔的基模输出特性研究

在高功率线偏振基模输出激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG激光腔中,热致双折射效应是影响线偏振基模输出功率的主要热效应。利用双棒串接结构,对热致双折射效应引起的退偏效应进行了有效的补偿。在分析谐振腔参数对激光器性能影响的基础上,通过优化设计,在实验中得到了35 W的线偏振基模输出。     

104 W全固态532 nm Nd∶YAG激光器

我们采用单Nd∶YAG棒平凹谐振腔设计及临界相位匹配的KTP晶体 ,利用内腔倍频技术获得了平均功率为 10 4W的绿光输出。实验装置如图 1。实验采用美国CEO公司生产的半导体激光器组件 ,它由 80个 2 0W二极管激光器组成 ,按照五角形等间距侧面抽运Nd∶YAG棒 ,其总抽运功率为 16 0 0W ,激光介质的尺寸为 6 36mm× 146mm ,侧面打毛 ,两端磨成平面 ,镀 10 6 4nm增透膜。倍频晶体采用Ⅱ类相位匹配的KTP晶体 ( =2 3 6° ;θ=90°) ,其尺寸为 7mm× 7mm× 8mm ,两面镀 10 6 4nm和 5 32nm增透膜 ;考虑到高功率下激光介质Nd∶YAG棒的热致…     

脉冲式Nd∶YAG激光器克尔透镜锁模的研究

在平凹临界稳定腔脉冲式Nd∶YAG激光器中插入LiF∶F-2 晶体实现稳定锁模运转。分析LiF∶F-2 非线性吸收在锁模过程中的作用 ,计算Nd∶YAG自聚焦引起的腔的稳区范围和激光振荡模式的变化。理论和实验结果均表明 ,克尔透镜效应是实现该激光器锁模运转的关键因素     

无热退偏损耗Nd∶YAG环形腔单纵模激光器

在Nd∶YAG侧面泵浦四镜环形腔单纵模激光器内,采用薄膜偏振片反射光束作为输出光束,以消除环形腔内热退偏损耗,提高输出功率及效率。实验表明,该Nd∶YAG环形腔可单向运转并输出单纵模激光,环形腔激光器内无热退偏损耗。在驱动电流为21 A时,环形腔激光器输出5.1 W 1064 nm单纵模激光,输出激光线宽为200 MHz,输出光束为线偏振光。通过采用端面泵浦结构,以及采用对p偏振光反射率与泵浦功率相匹配的薄膜偏振片,激光器单纵模输出功率及效率可望进一步提高。     

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%。     

高功率高光束质量双棒串接脉冲Nd:YAG激光器

为获得用于工业应用的高功率、高光束质量脉冲激光输出。理论分析了谐振腔结构,设计出双棒串接、双氙灯泵浦的平行平面腔脉冲Nd∶YAG激光器,使用像传递系统和90°偏振旋转器有效补偿热致双折射效应,激光器稳定工作在基模动力学稳定区边界时,实现了平均功率971 W、光束参数积11.43 mm.mrad的激光输出,与理论分析相符。     

双棒串接补偿热致双折射效应激光谐振腔

固体激光器中的热致双折射效应严重地限制了基模输出功率的提高,为了获得大功率高质量的激光输出,需要对热致双折射效应进行补偿.在理论上对双棒在腔内串接补偿热致双折射效应的条件进行了改进,通过设计合理的腔结构和腔内元器件,应用4f成像系统空间滤波器并考虑石英旋光器的厚度,使得腔内光束的退偏率降至2.5%以下.使用矩阵光学的方法简化了对含有这样一个复杂光学系统的谐振腔稳定性和腔内光束半径等特性的分析.通过在腔内加入一个正透镜来扩大基模体积,实验中在双氪灯连续抽运Nd∶YAG激光器中得到了61 W线性偏振的激光基模输出,表明在大基模体积谐振腔的设计中,双折射效应的补偿十分必要.     

调Q主动锁模Nd:YAG皮秒激光器实验

为了提高锁模脉冲输出质量,利用"调Q+主动锁模"的方式对Nd:YAG固体激光器进行了实验研究。采用Cr4+:YAG晶体、声光调制器作为调Q和主动锁模的元件。为了减小腔内的FP标准效应,镜Nd:YAG棒的端面切割成布儒斯特角。在实验中比较和分析了主动锁模、调Q主动锁模两种情况下Nd∶YAG激光器的输出特性。其中,主动锁模脉冲序列的单脉冲宽度为173 ps,调Q主动锁模的脉冲系列单脉冲宽度为169 ps,两种方式输出波形的锁模深度和锁模几率均在95%以上。对调Q主动锁模脉冲的输出能量进行了测量,结果表明其有较大提高。     

LD 泵浦1. 2W 连续Nd∶YAG/ LBO 红光激光器

报道了一种光纤耦合LD 泵浦Nd∶YAG晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO 倍频、瓦级连续输出的全固态红光激光器的设计和实验结果。采用短三镜折叠腔结构,在8W 的注入泵浦功率下,获得了连续输出1. 2W、波长为660nm 的红光基模输出,光光转化效率达到15 %。     

LD泵浦高效率折叠腔YAG／LBO蓝光激光器

介绍了一种 LD泵浦的高效率 Nd∶YAG/LBO蓝光激光器。采用 LBO代替 KN晶体进行腔内倍频 ;采用 V型谐振腔结构。实验证明 ,该设计具有倍频效率高、稳定性好、适合产品化等优点。在注入泵浦光功率为 1 .2 W时 ,获得 TEM0 0 模蓝激光输出达 63m W,偏振比超过1 2 0∶ 1 ,2 4 h功率不稳定度优于± 3%     

全固态单模Nd:YAG激光器输出特性优化的实验研究

为了实现高功率全固态激光器的高输出光束质量,使用1mm直径Nd:YAG激光棒和单一二极管激光模块侧面抽运的简单激光腔设计来实现功率高于10W、光束质量接近衍射极限的TEM00模输出。通过使用小口径激光棒抑制高阶横模振荡、曲面后反镜和负透镜组合补偿热透镜效应和实验优化后反镜的曲率半径、负透镜的焦距以及激光腔腔长等结构参数使激光器输出功率和光束圆率同时达到最大,实现了平均功率10.8W、脉冲宽度15ns、光斑圆率98.8%±0.8%、M2值为1.1的近衍射极限光束输出。结果表明,通过使用小口径激光棒提高激光器输出光束质量工程上可行。     

Nd:YAG激光器横模选择的实验研究

本文用简单的方法测量了Nd:YAG棒的热焦距和小信号增益系数;提出了Nd:YAG连续激光器选择基横模的有效设计方法,并对这种选模技术作了实验研究,最后从理论和实验上证实,采用平—平腔加小孔光阑选择基横模,必须根据热焦距和小信号增益系数正确设计谐振腔参数,否则加小孔光阑是徒劳无益的.     

激光二极管端面泵浦Nd∶YVO4混合腔板条激光放大器

选用光束质量接近衍射极限的种子激光器作为主振荡级激光器的功率放大系统可以同时获得较高的输出功率和良好的光束质量。由于板条晶体的特有尺寸,使得种子激光可以多次通过板条晶体,因此有利于实现高提取效率的激光放大器。Nd∶YVO4晶体因为具有比Nd∶YAG更大的受激发射截面和吸收截面、更宽的吸收谱线、输出偏振光等,因而在放大器中应用较多。本文采用侧泵Nd∶YAG棒激光器作为LD端面泵浦Nd∶YVO4混合腔板条激光放大器的种子激光器,种子激光通过整形后,往返3次通过激光晶体实现了功率的放大。实验中在泵浦功率140.9 W,种子功率3.2 W,重复频率20 kHz时,获得了29.5 W的激光输出,提取效率为21.2%,斜效率为35%。     

连续波500W全固态Nd∶YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块,Nd∶YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模 块结构参数的程度。从增益分布特性等方面,介绍了研究其输入 输出功率特性的实验装置,随着抽运功率的增加, Nd∶YAG激光输出以斜率效率47%线性增加,最大输出功率达到575W,光 光转换效率达26.1%。采用He Ne 激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距,分析了其热透镜效应:热透镜焦距与抽运 功率成反比,抽运功率很小时,热焦距大,热透镜效应很小,被Nd∶YAG棒的修凹面补偿,所以此时热焦距较大,热 效应不显著。随着抽运功率的增大,热焦距减小,热透镜效应越来越显著。     

在平凹腔Nd∶YAG激光器中Cr4+∶YAG被动锁模的特性研究

在平凹稳定腔中用Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体实现了脉冲Nd∶YAG激光器的被动锁模运转,得到平均脉宽为190 ps,输出能量为22 mJ的脉冲序列.理论上分析了Cr4+∶YAG被动锁模的动力学过程以及Nd∶YAG的克尔透镜自聚焦在被动锁模中的作用.     

双棒Nd:YAG激光器双折射补偿未对准灵敏度的研究

在双棒Nd:YAG激光器中,利用一块90°石英旋转片来改变激光在两棒间的偏振态,利用一个望远镜系统在激光棒的两个主面间构成像传递光学系统,从而达到热致双折射的补偿.在这个补偿系统中,可能会产生激光棒和透镜横向或纵向未校准以及激光棒倾斜而导致的未校准等情况,我们对于激光腔内每一种未校准而产生的退偏损耗进行了理论分析.