激光二极管双端抽运Tm:YLF 1.9 μm激光器

报道了一种激光二极管(LD)双末端抽运Tm:YLF激光器,在1.9 μm处获得了连续波(CW)输出。1.9 μm激光可用于抽运Ho晶体获得2 μm激光。在理论上,分析了掺Tm3+激光器的运转机制和能量转换损耗,计算出Tm:YLF激光器在理论上的斜率效率达到50%。在实验上,抽运源使用工作波长为792 nm的光纤耦合激光二极管,抽运光均分为两束双端抽运Tm:YLF晶体,两块晶体串接在折叠腔内。Tm:YLF 晶体的掺杂原子数分数为4%, 尺寸为3 mm×3 mm×12 mm。测量了输出镜在不同透射率情况下激光器的输出激光波长,当输出镜透射率T=26%时,在1.9μm处获得20.1 W的连续波激光输出,相应的抽运功率为75 W,阈值抽运功率为9 W,斜率效率为34%,光-光转换效率为27%。     

激光二极管抽运Na,Yb共掺CaF2晶体自调Q激光特性的研究

利用激光二极管（LD）抽运新型Na．Yb共掺CaF2（Na．Yb：CaF2）晶体，获得了1．05μm的自调Q激光输出。利用透射率1％的耦合输出镜，得到最低激光输出的抽运阈值功率仅为70mW。在透射率为2％的输出镜条件下，得到最大输出激光功率为390mw，此时激光的斜度效率达到20%。实验详细记录了自调Q脉冲的周期和宽度随抽运功率的变化关系，随着抽运功率的增加，自调Q脉冲的周期和宽度呈指数衰减。同时，还采用单棱镜进行光谱调谐实验，获得了1036～1059nm的自调Q激光调谐输出。     

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。     

瓦级连续双波长输出Nd∶YAP/KTP稳频激光器

利用半导体激光器端面抽运Nd3 +∶YAlO3 (Nd∶YAP)晶体 ,采用五镜环形谐振腔及KTiOPO4(KTP)晶体进行内腔倍频 ,同时获得了 0 5 4 μm和 1 0 8μm双波长连续激光输出。计算并比较了谐振腔的两个凹面镜在取不同曲率时形成的基频光腰斑半径 ,及凹面镜在不同的入射角度下引起的像散 ,最终确定两凹面镜的曲率半径均为 10 0mm ,其入射角度小于 3°,以提高倍频效率。改进冷却和控温系统 ,并选取掺杂浓度较低 ( 0 6at . % )的Nd∶YAP激光晶体 ,以降低激光介质的热透镜效应。在光抽运功率为 10W ,稳频伺服系统运转下 ,绿光和红外光的输出功率分别为 1 0 2W和 70 0mW ,频率稳定性优于± 4 84kHz和± 2 4 0kHz ,功率波动小于± 0 6 5 %和± 0 5 %。     

低掺杂浓度Nd：YV04激光器的输出特性研究

在对Nd：YVO4晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析后，报道了利用掺杂浓度为0．3at％，通光长度为10mm的Nd：YVO4晶体作为增益介质，带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd：YVO4激光器。在抽运功率为27．365W时，获得了14．85W的TEM00模输出，光-光转换效率为60．49％，斜效率达64．5％。     

大功率激光二极管端面抽运的Nd：YVO4激光器

报道了利用掺杂浓度为0．3at．-％，通光长度为10mm的Nd：YVO4晶体作为增益介质，带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd：YVO4激光器。在抽运功率为27．365W时，获得了14．85W的TEM00模输出，光-光转换效率为60．49％，斜率效率达64．5％。在上述基础上对晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析。     

半导体可饱和吸收镜调Q的Yb:LSO激光器

报道了一个激光二极管（LD）抽运多波长连续输出的激光器和一个被动调Q的固体激光器。该激光器的增益材料是一种新型掺Yb^3＋的晶体Yb^3＋：Lu2SiO5（Yb^1LSO）。当吸收的抽运功率为2．57W时，连续输出的最大功率为490mW，斜率效率为22．2％，光-光转换效率为14．2％，激光阈值为299mW，输出激光波长为1084nm。多波长输出时，波长调谐范围为1034～1085nm。利用InGaAs可饱和吸收镜实现调Q输出时，斜率效率为3．0％，激光波长为1058nm。脉冲重复频率为25～39kHz，重复频率随着抽运功率的增加而增加。     

Nd3+掺杂浓度对大功率全固态Nd:YVO4激光器输出特性影响的研究

通过对 Nd:YVO4晶体吸收特性的研究 ,对全固态 Nd:YVO4激光器中晶体的 Nd3 掺杂浓度在强光抽运条件下对激光输出特性的影响进行了分析 ,得出了激光器的输出功率和斜效率与晶体掺杂浓度的对应关系。对晶体长度为 5 mm,掺杂浓度分别为 0 .5% ,0 .7%和 1 .0 at- %的大功率全固态 Nd:YVO4激光器的输出进行了比较 ,实验与分析结果符合得较好。利用掺杂为 0 .5%的Nd:YVO4晶体 ,在抽运光功率为 5.1 W时获得 3.1 W的 TEM0 0 模激光输出 ,斜效率达到 71 %。     

BIBO晶体腔内倍频高效率473 nm 蓝光激光器

BIBO(BiB3O6)晶体是一种新型的非线性光学晶体，物化性能稳定、光损伤阈值高，并且具有相当大的非线性光学系数，可以制作成频率变换器件，获得高效的倍频激光输出。报道了用BIBO晶体对一台运转于946nm激光谱线的激光二极管(LD)抽运Nd：YAG激光器进行腔内倍频获得高效率的473nm蓝光输出的实验结果。用国产的激光二极管端面抽运厚2．2mm，掺杂浓度1．0at．-％的Nd：YAG激光晶体，在注入抽运光功率为1．6W时，用5mm长的Ⅰ类临界位相匹配BIBO晶体获得的TEM0。模蓝光输出达183mw，相应的腔内倍频转换效率为11．4％，比同样工作条件下10mm长Ⅰ类LBO晶体的倍频效率高45％以上。     

瓦级连续双波长输出Nd:YAP/KTP稳频激光器

利用半导体激光器端面抽运Nd3+:YAlO3(Nd:YAP)晶体,采用五镜环形谐振腔及KTiOPO4(KTP)晶体进行内腔倍频,同时获得了0.54 μm和1.08 μm双波长连续激光输出.计算并比较了谐振腔的两个凹面镜在取不同曲率时形成的基频光腰斑半径,及凹面镜在不同的入射角度下引起的像散,最终确定两凹面镜的曲率半径均为100mm,其入射角度小于3°,以提高倍频效率.改进冷却和控温系统,并选取掺杂浓度较低(0.6 at.-%)的Nd:YAP激光晶体,以降低激光介质的热透镜效应.在光抽运功率为10 W,稳频伺服系统运转下,绿光和红外光的输出功率分别为1.02 W和700 mW,频率稳定性优于±484 kHz和±240 kHz,功率波动小于±0.65%和士0.5%.     

腔内倍频Nd~(3 )∶GdVO_4/LBO深蓝456nm激光器的工作特性

在激光二极管(LD)抽运腔内倍频Nd3 ∶GdVO4/LBO深蓝456 nm激光器中,为对比激光晶体掺杂浓度对倍频输出功率的影响,利用同样尺寸为3 mm×3 mm×2 mm,稀土离子掺杂原子数分数分别为0.15和0.25的Nd3 ∶GdVO4晶体作为对比。实验中利用同样长为20 mm的线性直腔,在使用10 mm长、按基频光为914 nm方向切割的Ⅰ类相位匹配倍频晶体LBO,在抽运功率为2.85 W时,前者获得了输出功率为105 mW的深蓝456 nm激光,明显高于后者。通过对准三能级激光晶体的最佳长度分析表明,掺杂原子数分数为0.15的Nd3 ∶GdVO4晶体与0.25的相比,其实际长度更加接近于最佳长度。通过对倍频晶体LBO的最佳切割角和温度控制等分析表明,利用针对914 nm基频光切割的LBO晶体在912 nm激光器中,其切割角的差别可以通过温控的改变得到补偿。     

光纤耦合LD端面抽运Nd:GdVO4晶体材料热效应分析

为了研究半导体激光器端面抽运激光晶体产生的热效应问题,采用解析分析的方法研究端面抽运激光晶体的温升以及热形变量的大小.通过激光晶体工作特点分析,考虑到Nd:GdVO4晶体热传导各向异性的特点,采用各向异性传热的Poisson方程,得出了超高斯光束端面抽运Nd:GdVO4晶体温度场以及热形变场的一般解析表达式.并定量分析了超高斯光束不同阶次、不同光斑尺寸抽运时对于Nd:GdVO4晶体温度场以及热形变场的影响.结果表明,若半导体激光器的输出功率为30W,光学聚焦耦合器传输效率为8%,阶超高斯光束沿中心端面抽运掺钕离子原子数分数为0.012的Nd:GdVO4晶体,抽运面可获得419.3℃的最大温升,并产生0.711m的热形变.该结果对估算Nd:GdVO4晶体热焦距变化范围以及进行热不敏谐振腔设计具有理论指导作用.     

879 nm激光二极管抽运准三能级Nd:GdVO4激光器

利用879 nm新型激光二极管(LD)抽运Nd:GdVO4晶体,在室温下实现了4F3/2→4I9/2准三能级激光谱线跃迁。对掺杂原子数分数0.2%,3 mm×3 mm×3.8 mm的晶棒,在抽运功率为33 W时,获得912 nm最大输出2.5 W,斜率效率11%,相应的对吸收抽运功率的斜率效率达38%;对掺杂原子数分数0.2%,3 mm×3 mm×5 mm的晶棒,在抽运功率为33 W时,获得912 nm最大输出功率3.0 W,斜率效率16%,相应的对吸收抽运功率的斜率效率达45%。在腔内插入声光(AO)Q开关,当重复频率为10 kHz时, 获得了脉冲宽度为22 ns,平均功率为660 mW,峰值功率达3 kW。理论上分析了晶体的长度、浓度与准三能级激光器振荡阈值的关系,讨论了再吸收损耗对激光器的运转状态产生的影响,并通过实验观察了再吸收损耗的饱和效应。     

氙灯抽运Nd：GdVO4晶体的脉冲激光性能

利用闪光灯作为抽运源研究了Nd:GdVO4晶体的脉冲激光性能.激光晶体样品尺寸为4 mm×4 mm×6 mm.当输出镜透过率T=15%,抽运能量为 6.32 J时,激光器静态输出能量为 31.7 mJ.对T=7%的输出镜,抽运阈值为 0.13 J.用厚度为 1.5 mm,小信号透过率为 54.7%的Cr4+:YAG晶体片实现了激光器的被动调Q运转,测得动态和静态激光能量输出之比约为1:3.在T=15%的输出镜透过率下,当抽运能量为 3.89 J和 6.32 J时,分别得到了脉冲宽度为 48.0 ns和 39.2 ns的单脉冲输出.     

LD抽运高功率连续波1.34 μmNd:GdVO4激光器研究

报道了利用光纤耦合大功率半导体激光器(LD)抽运Nd:GdVO4晶体,采用平凹谐振腔,输出1.34 μm波长的高功率连续波固体激光器.在抽运功率为14.75 W时,获得最大输出功率为4.62 W,光-光转换效率为31.3%,斜率效率达32.9%.利用实验测得的阈值抽运功率和斜率效率,计算了Nd:GdVO4晶体在1.34 μm波长处的受激发射截面.     

级联Nd:GdVO4自拉曼1 309 nm激光性能研究

报道了基于半导体激光端面抽运的a切Nd:GdVO4晶体级联自拉曼激光的输出特性。利用Nd:GdVO4晶体的优异激光特性和较强的拉曼增益,结合使用针对级联拉曼设计的宽带高反腔镜,在声光Q开光调制下,成功实现了基于882 cm-1频移的1 309 nm波长二阶斯托克斯激光输出。在10 W入射抽运功率和50 kHz重复频率下,获得了平均输出功率1.48 W,脉冲宽度5.3 ns的1 309 nm激光输出,对应的二阶斯托克斯激光阈值和光光转换效率分别为5.9 W和14.8%。结果表明:以Nd:GdVO4作为自拉曼晶体,通过级联拉曼可实现高效二阶斯托克斯激光输出,对丰富固体激光波长具有重要价值。     

激光二极管抽运的被动调Q Nd∶GdVO_4激光器

利用激光二极管作为抽运源,分别用Cr4+∶YAG,GaAs和染料片作为饱和吸收体,研究了Nd∶GdVO4激光器的被动调Q特性。Nd∶GdVO4晶体尺寸为4mm×4mm×6mm,掺Nd浓度为1%。利用小信号透过率分别为91%和95%的Cr4+∶YAG,调Q的阈值分别为063W和057W;在抽运功率为369W时,分别得到了脉宽为64ns,80ns,脉冲能量为366μJ,341μJ,重复率为325kHz,378kHz的稳定调Q脉冲。利用580μm厚的GaAs调Q的阈值为039W,在抽运功率为369W时,得到了脉宽为78ns,脉冲能量为215μJ,重复率为366kHz的稳定调Q脉冲。利用初始透过率为70%的染料片调Q获得的脉冲最窄,但是其插入损耗大,抽运阈值高,输出也不稳定。     

Laser-diode-array end-pumped 8.2-W CW Nd : GdVO/sub 4/ laser at 1.34 /spl mu/m

A laser-diode-array end-pumped 0.3-at.% Nd-doped GdVO/sub 4/ high-power continuous-wave (CW) laser operating at 1.34 /spl mu/m has been demonstrated. The maximum CW output power of 8.23 W was obtained at the incident pump power of 27.9 W, giving the corresponding optical conversion efficiency of 29.5% and the average slope efficiency of 30.2%. Two Nd : GdVO/sub 4/ crystals with Nd/sup 3+/ concentration of 0.5 and 1.14 at.% were also investigated for the comparison to show the advantage of lowly Nd-doped crystals applied to high-power lasers.     

879nm直接抽运提高Nd∶GdVO_4激光器性能

激光二极管(LD)大功率端面抽运固体激光器(DPSSL)中的热效应会影响到激光器的各个方面,使得激光输出效率下降,光束质量变坏、谐振腔的稳定性变差等。采用新波段879 nm取代808 nm,将粒子直接激励到激光发射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量,有效地减少热的产生,降低激光二极管端面抽运Nd∶GdVO4晶体的热效应,获得更高性能的激光输出。在相同条件下通过879 nm激光二极管直接端面抽运及808 nm激光二极管间接端面抽运Nd∶GdVO4激光器的实验比较,结果表明,在较高抽运功率下采用879 nm抽运提高了Nd∶GdVO4激光器的激光输出性能。最后采用879 nm激光二极管端面抽运Nd∶GdVO4晶体棒直线腔方案,在16.3 W的吸收抽运功率下,获得最大连续输出功率9.8 W的TEM00模1063 nm激光输出,对吸收抽运光的光-光转换效率高达60.1%,斜率效率达68.4%。     

端面抽运矩形截面Nd∶GdVO_4晶体热效应研究

以解析分析理论为基础,研究矩形横截面Nd∶GdVO4晶体受到具有高斯分布的端面中心入射时,激光晶体温度场分布情况和晶体抽运面热形变分布情况。通过对半导体激光端面入射Nd∶GdVO4激光晶体工作特点分析,建立了符合激光晶体工作状态的热模型,利用热传导方程(泊松方程)的一种新求解方法,得出了矩形截面Nd∶GdVO4晶体的温度场分布和端面热形变场通解表达式,同时对影响激光晶体温度场分布的各种因素进行了定量研究。研究结果表明,当使用输出功率为15W的半导体激光器端面中心入射Nd∶GdVO4晶体(晶体掺钕离子原子数分数为1.2%)时,在抽运端面中心获得189.0℃最高温升和1.37μm最大热形变量。这种方法还可以应用到其他激光晶体热问题研究中。