Nd:GGG激光晶体的缺陷研究

Nd:GGG晶体是热容固体激光器的一种重要的工作介质.采用提拉法沿〈111〉方向生长出直径为60 mm的Nd:GGG单晶,利用应力仪、偏光显微镜和环境扫描电子显微镜及化学腐蚀等仪器和手段,对晶体的宏观和微观缺陷进行了观察和分析,可为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供指导.     

热容模式下LD阵列泵浦Nd:GGG圆盘的温度场分析

为了研究Nd:GGG激光晶体圆盘在热容运行模式下的温度场分布及变化问题,根据实际情况建立物理模型进行了分析.从热传导微分方程出发,通过格林函数法求得激光器工作、冷却阶段晶体内部温度场的解析解,在一定程度上可以反映温度场的变化情况.数值计算了矩形LD光斑尺寸3 cm,泵浦功率8100 W、脉冲频率500 Hz、脉冲宽度0.2 ms条件下泵浦4 s后圆盘的温度场以及变化曲线,得到4 s末的最大应力已经达到晶体断裂极限的47%.采用280 K、290 K的温度分别对圆盘进行背面冷却时,需要60～70 s左右的冷却时间;当采用280 K对圆盘进行背面和侧面同时冷却时,冷却时间缩短到30 s左右.     

含钪石榴石Nd:GSGG晶体的原料制备、晶体生长及结构研究

提拉法生长的Nd:GSGG是性能优良的激光晶体,在固体强激光领域有重要的运用前景.采用液相共沉淀法制备了GSGG的前驱物,将前驱物在较低的温度下烧结,获得了GSGG多晶原料,用提拉法生长了无散射、气泡、云层、无开裂的φ2626mm×45 mm的含钪石榴石Nd:GSGG晶体.用X射线衍射对GSGG的共沉淀前驱物在不同烧结温度下的相变情况进行了研究,表明在900℃烧结温度下,GSGG前驱物即可反应形成GSGG多晶,这比固相法合成GSGG料的反应温度低了200℃.同时,用X射线衍射对GSGG多晶、Nd:GSGG单晶的结构进行了研究,采用最小二乘法,以f(θ)=sin θ-sin1-Tθ(T=20)为外推函数,计算了GSGG多晶和Nd:GGG单晶的晶格参数,分别为1.257547 nm、1.256163 nm.它们之间的晶格参数差异可能是由于Ga组分的不同所引起的.     

LD双面侧抽运Nd∶GGG热容激光晶体热分析

为了研究矩形晶体Nd∶GGG受到具有高斯分布激光双侧错位抽运时,激光晶体内部温度场和热形变分布情况,采用以各向异性半解析热分析为基础的方法进行了研究.当用输出功率分别都为300W从Nd∶GGG晶体两侧面错位中心抽运时,高斯半径为9.00mm,最高温度出现在前抽运面,晶体内最大温度为309.73℃;分析了激光晶体工作的特...     

Nd:GGG晶体折射率和折射率温度系数的测量

利用自准直法,在303～443 K温度范围内,用0.473、0.633、1.064、1.319和1.338 μm等波长测量了Nd3 :Gd3Ga5O12(Nd:GGG)晶体的折射率,得到了上述波长的折射率温度系数和测量温度范围内修正的Sellmeier方程的常数.用色散方程和折射率温度系数表达式,计算了相应温度下在0.473～1.338 μm波段内任意波长的折射率及折射率温度系数.     

GGG系列激光晶体研究进展

GGG和GSGG系列晶体是性能优异的LD泵浦激光晶体.本文评述了GGG和GSGG系列晶体的性能、生长和应用,指出了它们将在未来LD泵浦高功率激光器中获得广泛应用.     

LD端面抽运Nd∶GGG激光器热效应研究

为了研究激光二极管端面抽运掺钕钆镓石榴石Nd∶GGG激光器的热效应,采用实验测量与理论计算结合的方法,进行了激光器的连续运转,测量了激光器的热焦距、本征损耗和热损耗。结果表明,采用凹-平腔结构,当抽运功率为28.8W时,得到最大连续波输出功率为13.2W,对应最大斜效率为51.5%,光光转换效率为49.5%,Nd∶GGG晶体的本征损耗测量值为0.86%/cm;测量结果与理论计算吻合得很好。所得结果为LD抽运Nd∶GGG激光器的进一步设计优化提供了实验和理论依据。     

LD泵浦Nd:YVO_4/KTP激光器晶体长度对输出的影响

利用四能级激光系统的速率方程 ,对激光二极管 (LD)纵向泵浦Nd :YVO4 /KTP腔内倍频绿光激光器激活介质和倍频晶体的长度对输出激光功率的影响进行了理论计算 ,给出了参数优化结果 ,分析了它的工作特性 ,得到与理论计算符合较好的实验结果。     

脉冲LD 端面泵浦Nd:YAG 晶体温场研究

为解决脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体产生瞬态热效应的问题,对激光晶体内的温场分布进行了解析分析与定量计算。通过对脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点分析,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型,考虑到Nd:YAG晶体导热系数与其温度的函数关系,引入弦截法求解含时热传导方程,得出了变热传导系数方形Nd:YAG晶体时变温度场的一般解析表达式。定量分析了变热传导系数方形Nd:YAG晶体在不同超高斯阶次和光斑半径下内部温度场时变情况。计算结果表明:使用平均输出功率为60 W 的脉冲激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG 晶体,若入射的3阶超高斯光束泵浦光光斑半径为400 m,则晶体尺寸为4 mm4 mm8 mm的Nd:YAG晶体在达到准热平衡状态时的最高和最低温升分别为364 K和337 K。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并对解决激光晶体热效应问题提供了理论依据。     

闪光灯泵浦Nd3+:GGG激光特性研究

用闪光灯泵浦掺钕钆镓石榴石(Nd^3 ：GGG)激光晶体，研究了脉冲宽度0．5ms、1ms、1．5ms和2ms的放电泵浦下激光输出，实验获得了1．92J的最大激光能量．     

LD抽运Nd:GGG热容激光器实验研究

报道了激光二极管抽运单片NdGGG热容激光器,实验获得平均输出功率为1.49 kW的激光输出,光-光转换效率为24.1%.同时对介质不同截面内抽运光、温度及温度梯度分布的瞬态三维分布进行了计算模拟.     

不同抽运光分布的Nd:GGG热容激光器介质热应力分析

从固体瞬态热传导微分方程出发并结合弹性力学的基本方程,利用有限元方法对Nd:GGG热容激光器介质的瞬态温度和热应力进行了数值模拟.数值模拟并分析了介质端面抽运光为均匀分布和高斯分布两种情况下,介质的温度、应力的瞬态分布.模拟中考虑了由介质的吸收特性导致的介质热沉积功率不均匀分布和介质热容随温度的变化关系.结果表明,抽运光功率一定时,抽运光均匀分布时介质的最高温度较低,温度梯度较小,介质所受热应力较小.     

LD抽运Nd:KGW薄片激光器的研究

为了解决Nd：KGW的热效应问题,提出了端面冷却方法,并研究了LD面抽运Nd：KGW薄片激光器的性能。针对LD端面抽运Nd：KGW激光器,计算了激光介质表面的温度分布。计算结果表明,Nd：KGW晶体的热效应相当严重。该激光器外推抽运阈值为300mW。虽然谐振腔损耗高达4．06％,激光器的最大斜效率仍达到30．49％。输入功率为3．2w时晶体被打裂,比类似文献中报道的数值高出大约1W。     

1 110 nm Nd:GGG 激光器与555 nm 倍频激光器

采用紧凑的直腔设计和精确的膜系设计, 实现了LD 侧面泵浦1 110 nm Nd:GGG 和腔内倍频的555 nm 激光.当泵浦功率为168 W时, 得到了25.5 W的1110 nm 连续激光输出.在10 kHz 的声光调Q 情况下, 应用II 类非临界相位匹配LiB3O5(LBO)倍频晶体, 得到了最大输出功率为3.1 W的555 nm 倍频光输出, 光-光转换效率为1.8 %, 相应的脉冲宽度为176 ns, 在水平和竖直方向上的M2因子分别为19.6 和21.3.     

LD准连续泵浦的Nd：FAP固体激光

用脉宽为４００μｓ，峰值功率为１３１３ｍＷ，重复频率为５０Ｈｚ的激光二极管泵浦自行研制的Ｎｄ：ＦＡＰ晶体，获得平顶峰值功率为１５７ｍＷ的激光输出。泵浦阈值功率１１７ｍＷ，斜率效率２２．５％。     

Nd3+:Gd3Ga5O12单晶的能级和晶体场计算

测试了Nd3+:GGG单晶在可见和近红外波段的吸收光谱,并分析指认了它的实验能级,通过从头计算的DV-Xa方法计算得到了它的晶体场参数和旋轨耦合参数。用Nd3+:GGG在77K和300K的156个、88个实验能级,拟合了它的自由离子参数和晶体场参数,均方根误差（即拟合精度）σ分别为15.79和 11.48 cm-1。结果表明晶体场参数的拟合结果和从头计算值符合的很好。最后比较了拟合得到的Nd3+:GGG和已报道Nd3+:YAG 的自由离子参数和晶体场参数。