大功率线阵激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器特性研究

对激光二极管（LD）抽运固体激光器中大功率线阵激光二极管三向对称侧面抽运的漫反射腔结构进行了研究。激光器使用Nd：YAG作为激光晶体，电光器件材料为KD^＊P晶体，漫反射体为陶瓷材料。实验表明，抽运光的利用率和均匀性有较大提高。在重复频率为10Hz下，实现了脉冲宽度8ns，最大平均功率为近2W的1064nm红外激光输出，激光器的效率有显著提高。     

大功率线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器特性研究

对激光二极管(LD)抽运固体激光器中大功率线阵激光二极管三向对称侧面抽运的漫反射腔结构进行了研究。激光器使用Nd∶YAG作为激光晶体,电光器件材料为KD*P晶体,漫反射体为陶瓷材料。实验表明,抽运光的利用率和均匀性有较大提高。在重复频率为10 Hz下,实现了脉冲宽度8 ns,最大平均功率为近2 W的1064 nm红外激光输出,激光器的效率有显著提高。     

162 W激光二极管抽运Nd:YAG腔内倍频激光器

根据激光介质的热透镜焦距及其随抽运功率的变化，设计了大模体积高准直稳定性谐振腔以获得较大的模体积．同时使谐振腔对热焦距的变化和机械对准的扰动不灵敏。这种设计可以提高激光器的效率和稳定性．并且使输出激光具有较好的光束质量。采用双声光Q开关提高关断功率，在输出功率1250W的连续激光二极管阵列抽运下，获得了210w的调Q激光输出。采用工作温度80℃的Ⅱ类匹配KTP晶体，以避免KTP晶体的灰色轨迹效应，对KTP晶体采用半导体温控系统控温．在重复频率10kHz时获得了162W的调Q绿光输出，光一光转换效率达到13％，脉宽约为80ns．光束质量M^2因子约为20。     

激光二极管抽运Nd:YAG双薄片激光器

激光介质的热效应是高平均功率固体激光器面临的最大挑战,采用薄片激光介质是解决热效应的有效手段之一。当在抽运区尺寸远大于薄片厚度并且抽运光均匀分布的条件下,热流近似为沿厚度方向的一维分布,从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。设计了四通光学耦合系统,通过提高二极管激光器阵列输出激光强度分布的均匀性,并优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。采用两片1 mm厚的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个峰值功率2000 W,占空比为15%的二极管激光器阵列抽运下,获得了峰值功率1440 W,平均功率216 W的准连续激光输出,光光转换效率达到36%,电光转换效率超过16%,在稳腔下测得的光束质量M2 因子约为12×13。     

高效激光二极管侧面抽运Nd:YAG模块

提出了定量表征激光棒内吸收抽运光分布均匀性特征参量--吸收抽运光分布均方根偏差相对值,利用该参量以及自行编制的光线追迹程序,定量分析了五向侧面抽运Nd:YAG模块内吸收抽运光分布均匀性及耦合吸收效率随激光二极管(LD)Bar条与Nd:YAG棒表面间距的变化规律,确定了侧面抽运模块优化结构参数;在此基础上研制了抽运频率为100 Hz,占空比为2%的侧面抽运Nd:YAG模块,其808 nm最大平均抽运功率为200 W,1064 nm短腔最大输出功率为95 w,光-光转换效率为47.5%.     

激光二极管抽运的高效高重复频率Nd:YAG陶瓷激光器

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调QNd,YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd：YAG陶瓷得到1064nm近红外激光输出，采用熔融石英作声光介质，声光调Q重复频率1Hz～115kHz可调。使用2W的激光二极管抽运，获得脉冲宽度16．4ns，峰值功率2．46kw，单脉冲能量40．5μl的稳定运转。在重复频率110kHz时获得495mw的平均功率，总光一光转换效率达24．75％。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响，并对实验结果进行了相应的分析讨论，在理论上加以合理的解释。     

激光二极管侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器.对影响侧面抽运薄片激光器性能的主要因素,即圆薄片增益介质内晶体光分布和沿径向的温度分布进行了理论分析和实验.实现了光-光转换效率为33.5%,峰值功率为230 W,光束参数乘积为21.6 mm·mrad的激光输出.实验结果表明,侧面抽运在薄片Nd:YAG晶体内可实现对称均匀的分布,沿径向的温度差大大减小;Nd:YAG/YAG薄片晶体的复合可满足侧面抽运的要求.这些技术和方法可应用于更高功率的侧面抽运薄片激光器.     

激光二极管端面抽运Nd:YAG的端面形变

研究了端面抽运Nd：YAG晶体的抽运面形变场分布，采用一种新的测量端面形变场分布的实验方法——光束扫描法。让参考光沿晶体的端面小步距扫描，比较有无抽运光时各扫描点在探测面上光点位置的移动情况，通过几何分析与数值计算，可逐段得到端面的形变场分布。通过与理论上在理想模型下所求解的结果比较，发现实验值与理论值基本一致，晶体的端面形变场最大峰值处的抽运光在端面的聚焦位置处。另外发现端面的形变场分布的对称性受抽运光对称性影响，且曲线不光滑。该方法解决了端面抽运Nd：YAG晶体的抽运面形变场分布难以测量的问题，旦易于实现和操作。     

1.5 kW激光二极管抽运Nd:YAG薄片激光器

报道了一台输出功率超过1.5 kW的激光二极管抽运Nd∶YAG双薄片激光器.设计了四通光学耦合系统,通过优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布.薄片激光介质镀完介质膜后镀Ti,Pt,Au实现金属化,再采用铟焊工艺焊接在铜微通道冷却器上,以提高散热效率和冷却的均匀性.采用两片直径40 mm,厚度1.3 mm的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个二极管激光器阵列抽运下,当每个薄片上的抽运峰值功率为17.7 kW,占空比10%时,获得了平均功率1.52 kW的准连续激光输出,光-光转换效率达到43%,电-光转换效率超过20%.     

162W激光二极管抽运Nd∶YAG腔内倍频激光器

根据激光介质的热透镜焦距及其随抽运功率的变化,设计了大模体积高准直稳定性谐振腔以获得较大的模体积,同时使谐振腔对热焦距的变化和机械对准的扰动不灵敏。这种设计可以提高激光器的效率和稳定性,并且使输出激光具有较好的光束质量。采用双声光Q开关提高关断功率,在输出功率1250 W的连续激光二极管阵列抽运下,获得了210 W的调Q激光输出。采用工作温度80℃的Ⅱ类匹配KTP晶体,以避免KTP晶体的灰色轨迹效应,对KTP晶体采用半导体温控系统控温,在重复频率10 kHz时获得了162 W的调Q绿光输出,光-光转换效率达到13%,脉宽约为80 ns,光束质量M2因子约为20。     

激光二极管抽运的国产Yb:YAG陶瓷激光器

研究了国产Yb：YAG陶瓷的激光输出特性。激光器采用激光二极管（LD）纵向同轴抽运Yb：YAG陶瓷样品，样品的掺杂原子数分数为1％，一端面镀940nm和1030nm双增透膜，另一端面镀1030nm增透膜，激光器在1031nm处获得了近红外激光输出。实验中分别测试了Yb：YAG陶瓷在不同输出透射率（T=4％，8％，10％）条件下的激光输出特性。整个实验过程中，激光器维持基横模运转。当输出透射率为10％，吸收的抽运功率为9W时，激光器获得最大的激光输出功率为1．63W，相应的斜率效率为23．2％。     

激光二极管侧面抽运调Q倍频Nd:YAG激光器

对高平均功率输出的激光二极管侧面抽运电光调Q倍频Nd：YAG激光器进行了研究,当采用90个60W的脉冲激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10Hz下,实现了最大平均功率为1180mw的1064nm红外激光输出,光-光转换效率为11％。腔外倍频获得600mW的532nm绿光输出,倍频效率达到50％以上。     

激光二极管抽运的高效高重复频率Nd∶YAG陶瓷激光器

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调QNd∶YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd∶YAG陶瓷得到1064nm近红外激光输出,采用熔融石英作声光介质,声光调Q重复频率1Hz～115kHz可调。使用2W的激光二极管抽运,获得脉冲宽度16.4ns,峰值功率2.46kW,单脉冲能量40.5μJ的稳定运转。在重复频率110kHz时获得495mW的平均功率,总光光转换效率达24.75%。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释。     

高功率激光二极管抽运Nd:YAG连续双波长激光器

通过双波长理论计算确定了双波长运转时腔镜介质膜在不同波长的最佳透射率以及激光腔内不同波长的衍射损耗，最终利用四腔镜双谐振腔结构实现了激光二极管（LD）侧面抽运Nd：YAG激光器在1064nm和1319nm的双波长同时连续运转，并分析了激光腔长与双波长激光输出功率比值之间的关系以及抑制1338nm等其他波长运转的方法。在抽运功率为500W时，实现了平均功率超过45W的连续激光输出，1064nm和1319nm单一波长连续输出功率均超过20W。两波长输出的光束质量因子M^2分别为32和39。输出功率不稳定性均小于5％。     

激光二极管端面抽运Nd:YAG表层增益板条激光器

结合板条激光器和薄片激光器的特点设计了一种表层增益板条激光器结构。采用基于慢轴像中继的抽运耦合系统实现抽运光在板条宽度方向的均匀分布。利用表层增益板条激光器实现了稳定的准连续激光输出,在抽运频率300Hz、抽运脉宽200μs,抽运单脉冲能量354mJ条件下,实现了单脉冲能量121.3mJ的1064nm激光输出,对应的光光转换效率和斜率效率分别为34.3%和45%。     

侧面抽运国产Nd:YAG陶瓷棒的激光特性

实验研究了激光二极管阵列(LDA)侧向抽运国产Nd:YAG陶瓷棒的准连续及被动词Q激光输出特性.该陶瓷激光器采用LDA侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,陶瓷棒抽运区域长度为20 mm,其总尺寸为φ3 mm×35 mm,掺杂原子数分数为～1%.在千赫兹准连续运转条件下,当平一平谐振腔的输出耦合镜透过率为47.3%时,获得最大平均功率23 W的1064 nm激光输出,光束发散角为4.5 mrad,斜率效率达12%.在谐振腔内插入Cr4 :YAG晶体作为被动调Q开关,成功地实现了陶瓷激光器千赫兹重复频率调Q激光脉冲输出,当Cr4 :YAG晶体初始透过率为60%时,输出激光脉冲宽度(半峰全宽)可窄至14.5 ns,调Q动静比约为40%.     

激光二极管抽运Nd∶YAG双薄片激光器

激光介质的热效应是高平均功率固体激光器面临的最大挑战,采用薄片激光介质是解决热效应的有效手段之一。当在抽运区尺寸远大于薄片厚度并且抽运光均匀分布的条件下,热流近似为沿厚度方向的一维分布,从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。设计了四通光学耦合系统,通过提高二极管激光器阵列输出激光强度分布的均匀性,并优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。采用两片1 mm厚的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个峰值功率2000 W,占空比为15%的二极管激光器阵列抽运下,获得了峰值功率1440 W,平均功率216 W的准连续激光输出,光光转换效率达到36%,电光转换效率超过16%,在稳腔下测得的光束质量M2因子约为12×13。     

激光二极管端面抽运Nd∶YAG的端面形变

研究了端面抽运Nd∶YAG晶体的抽运面形变场分布,采用一种新的测量端面形变场分布的实验方法———光束扫描法。让参考光沿晶体的端面小步距扫描,比较有无抽运光时各扫描点在探测面上光点位置的移动情况,通过几何分析与数值计算,可逐段得到端面的形变场分布。通过与理论上在理想模型下所求解的结果比较,发现实验值与理论值基本一致,晶体的端面形变场最大峰值处的抽运光在端面的聚焦位置处。另外发现端面的形变场分布的对称性受抽运光对称性影响,且曲线不光滑。该方法解决了端面抽运Nd∶YAG晶体的抽运面形变场分布难以测量的问题,且易于实现和操作。     

激光二极管侧面抽运高功率1338 nm Nd:YAG激光器

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运的高功率连续1338 nm Nd:YAG激光器.通过分析Nd:YAG的跃迁谱线和相应的受激发射截面的特点,根据多跃迁谱线激光材料波长选择的耦合率条件,合理设计激光棒和腔镜的耦合率参数.激光谱线测量表明,成功抑制了1064 nm和1319 nm波长激光的振荡.以高功率808 nm激光二极管侧面抽运模块为抽运源,采用平-平腔结构,研究了耦合输出率分别为5.3%,7.4%和11%的输出镜的输出情况,比较分析了不同腔长对激光输出的影响.在抽运功率为555 W时,采用5.3%的耦合输出镜和20 cm腔长,获得大于100 W的1338 nm单一波长激光输出,光-光转换效率大于18%,斜率效率为35%,输出光束的M2因子为36.     

漫反射聚光腔灯泵Nd:YAG激光器

分析了漫反射聚光腔的特点,从实验上证实采用漫反射聚光腔可实现灯泵Nd:YAG调Q激光器高能量、高效率输出.