Cr~(4+)∶YAG被动调QNd∶YAG陶瓷激光器的研究

介绍了近几年迅速发展的一种新型激光介质———透明Nd∶YAG多晶陶瓷的发展状况,对比分析了多晶陶瓷与单晶的光谱特性、激光特性和连续实验研究情况。并对钛宝石激光器调谐至808 nm,端面抽运Nd∶YAG陶瓷被动调Q全固态激光器的脉冲运转进行了较为详细的理论分析和实验研究。采用初始透射率为90%的Cr4+∶YAG可饱和吸收晶体,被动调Q的阈值功率为119 mW,当端面抽运功率为465 mW时,获得波长为1064 nm,脉宽为16ns,重复频率为18.18 kHz,单脉冲能量为3.4μJ,平均输出功率为61 mW的稳定调Q激光输出。采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体进行了实验和对比分析。     

LD抽运的Cr4+∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器

研究了不同谐振腔下不同透射率的Cr4 + ∶YAG调Q的激光输出特性。采用透射率为 82 %的Cr4 + ∶YAG ,在抽运功率 1 1W时 ,激光重复频率小于 3kHz,单脉冲能量达 2 0 μJ ,可以作为微脉冲激光雷达的发射光源。分析和比较了实验结果和理论计算 ,两者吻合较好     

键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器的优化设计

为了提高LD抽运脉冲微片激光器的输出性能和系统的集成度,采用龙格-库塔法对包含自发辐射与抽运速率的被动调Q速率方程进行了数值求解,结合被动调Q激光器输出参量的表达式对LD端面抽运的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG微片激光器输出参量进行了数值仿真。结果表明,利用长度1mm/1.5mm的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG晶体作为增益介质,当Cr4+∶YAG的初始透过率为75%、输出镜的透过率为30%、抽运光和腔内基模光半径均为100μm时,能够在抽运功率为4.5W的条件下实现平均功率0.7W、脉冲宽度174ps、重复频率16.1kHz的理论激光输出。该研究对被动调Q微片激光器的参量优化和应用具有理论指导意义。     

自调Q激光晶体Cr4+,Yb3+∶YAG光谱及其激光特性研究

报道了自调Q激光晶体Cr,Yb∶YAG的生长及其在室温的吸收和荧光光谱特性,用钛宝石激光器作为抽运源,获得了1.03 μm、脉宽为400ns、平均输出功率为75 mW的自调Q激光.在Cr,Yb∶YAG晶体的室温吸收光谱中存在着五个吸收带:在440 nm 和605 nm 存在着Cr3+离子的两个吸收带,而且退火使其发生了明显的"红移";在937 nm 和968 nm处存在着Yb3+离子的两个吸收带,能与InGaAs 激光二极管(LD)有效耦合,适合激光二极管抽运;而且在1.03 μm处有一Cr4+离子吸收峰,可用作可饱和吸收体.Cr,Yb∶YAG晶体的荧光光谱与Yb∶YAG晶体一样,发光中心也是位于1029 nm,但其强度比Yb∶YAG晶体的要低4倍.Cr,Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG晶体的荧光寿命分别为0.3 ms和1.4 ms.造成Cr,Yb∶YAG晶体发光强度比Yb∶YAG晶体低的原因可能是由于存在Cr4+和Cr3+离子的吸收使得Yb离子发生浓度淬灭,但如果用高功率的二极管来抽运,使得Yb离子能发生粒子反转,可以实现Cr4+对Yb3+的自调Q激光输出.在室温下用钛宝石激光器抽运Cr,Yb∶YAG晶体获得自调Q激光输出也证明了双掺Cr和Yb的YAG晶体是一种新型的自调Q激光晶体,进一步可以实现固体激光器的小型化、全固化、集成化.(OH3)     

用Cr∶YAG被动调Q的Yb∶YAG激光

用连续钛宝石激光器作抽运源 ,在室温下用Cr4 +∶YAG作可饱和吸收体实现了Yb∶YAG晶体的被动调Q激光输出。实验中获得了在 1 0 3μm平均功率为 5 5mW和脉宽 (FWHM )为 0 35 μs的被动调 Q激光。Cr∶YAG的初始透过率对Yb∶YAG被动调 Q 激光的脉宽 (FWHM )和重复率有一定影响。实验表明Yb∶YAG晶体是一种有前景的结构紧凑、高效和全固化的被动调Q激光晶体。     

Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性研究

研究了Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性,通过Cr4+∶YAG跃迁吸收的速率方程模型,模拟分析了Cr4+∶YAG初始透过率和晶体长度对激光输出脉冲宽度的影响,并利用氙灯泵浦Nd∶YAG激光器进行了被动调Q实验。结合模拟结果分析了产生激光多脉冲的现象,通过对被动Q开关参数的优化,获得了激光脉冲宽度约为17.5 ns,单脉冲能量为195 mJ的稳定激光脉冲输出。     

新型钒酸盐混晶Nd∶Gd_(0.42)Y_(0.58)VO_4/Cr~(4+)∶YAG被动调Q锁模特性研究

研究了Nd∶Gd0.42Y0.58VO4混晶的激光运转特性。采用Cr4+∶YAG晶体作为被动可饱和吸收体,实现了Nd∶Gd0.42Y0.58VO4混晶的调Q锁模激光运转。实验测量了不同Cr4+∶YAG初始透过率情况下激光器的输出特性。在Cr4+∶YAG初始透过率T0=86.3%,输出镜透过率T=10%时,调Q锁模运转阈值为2.8 W,随着抽运功率的增加,调制深度逐渐加大。采用透过率T=20%的输出镜,注入抽运功率10.3 W时,调Q锁模深度约为70%,相应的脉冲包络重复频率为40 kHz,半高宽度为25 ns,平均输出功率为2.58 W,光-光转换效率为25%。     

Cr,Yb∶YAG微片的自调Q激光特性

用连续钛宝石激光器作为抽运源 ,在室温下实现了Cr ,Yb∶YAG晶体的自调 Q 激光输出。实验过程中 ,获得了在 1 0 3μm平均功率为 35mW和脉宽 (FWHM )为 0 4μs的自调 Q激光。实验表明Cr,Yb∶YAG晶体确实把Cr4 +离子的可饱和吸收特性和Yb3 +的激光增益特性结合到了一起 ,实现了自调Q激光输出 ,使Cr,Yb∶YAG晶体成为一种新型的全固化自调Q激光晶体。     

激光二极管抽运Nd∶YAG/Nd∶YVO_4共轴双晶体Cr∶YAG被动调Q激光器

报道了一种由激光二极管抽运的Nd∶YAG/Nd∶YVO4共轴双晶体的Cr∶YAG被动调Q激光器,利用这种方式相比于传统的Nd∶YAG/Cr∶YAG激光器提高了输出激光的偏振比,在非线性频率变换过程中得到了更高的转换效率,当抽运功率为10 W时获得了2.8 W的被动调Q 1064 nm激光输出,偏振比大于80∶1,激光重复频率为15 k Hz,脉冲宽度为7 ns,采用LBO作为非线性频率变换晶体,最终获得了223 m W的355 nm紫外激光输出。     

LD抽运的Nd3+∶YAG-Cr4+∶YAG组合单晶自调Q激光器的研究

用激光二极管(LD)连续抽运单体复合型Cr4+∶YAG-Nd3+∶YAG单晶微棒,获得重复频率为10 kHz,脉冲宽度为10 ns的调Q 激光输出.输出平均功率为18 mW,实验结果与理论计算的脉冲宽度和重复频率与抽运功率之间的关系基本相符.     

Yb∶YAG陶瓷强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器性能研究

报道了通过键合Yb∶YAG激光陶瓷来强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的研究结果。实现了Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器的激光输出。当吸收抽运功率为7.1W时获得了0.53W的自调Q激光输出,对应的光-光转换效率为7.5%。在实验中获得了脉冲能量大于25μJ、脉冲宽度小于3ns、峰值功率高达9kW的自调Q激光脉冲输出。同时研究了输出耦合镜透射率对Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的影响。     

Cr~(4+)∶YAG固体激光器的频率稳定性分析

Cr4+∶YAG固体激光器的很多应用要求激光器的频率非常稳定。文章从反映Cr4+∶YAG固体激光器的频率特性的方程出发,定量分析了激光器工作的环境温度、大气及湿度等因素的变化对激光器的频率波动的影响,提出可采用Pound-Drever系统对Cr4+∶YAG激光器进行主动稳频。     

Cr~(4+)∶YAG激光器的实验研究

介绍了在 10 6 4nm激光抽运下的Cr4 +∶YAG激光器的连续运转特性。从理论和实验上分析了模式匹配与激光器输出及其运转特性之间的联系 ,得到了中心频率在 15 5 0nm附近 ,输出功率为 5 0 0mW的单模连续光。激光器的斜率效率为 10 %。     

二极管抽运Nd∶YVO4/Cr∶YAG被动调Q激光振荡器及放大器

我们经过研究发现,只要选取合适的设计参量,Nd∶YVO4/Cr∶YAG结构也可以获得高效稳定,尤其是高重复率的调Q脉冲红外激光输出;进而在腔外进行二级或多级行波放大,脉冲宽度会进一步下降,峰值功率会得到进一步的提高. 实验中采用了近贴抽运方式,即LD发出的光直接入射到紧临的Nd∶YVO4晶体上.实验结果表明,由于谐振腔内存在慢饱和吸收体Cr∶YAG,其"动态光阑"效果具有选模作用,极大地改善了输出光束的空间分布,确保了本振级激光器的单横模输出.另外,近贴抽运避免光束传输和整形过程中能量的损失,器件结构简单紧凑、成本低. 测得本振级抽运光阈值约为140 mW.在本振级和放大级抽运功率分别为1.0 W和2.0 W时,得到脉冲宽度5.4 ns、峰值功率1.4 kW、重复频率高达157.1 kHz的调Q脉冲红外激光输出. 另外,本文设计思想同样适合于Nd∶YAG/Cr∶YAG等类似组合结构的调Q激光器.(OC31)     

脉冲式Nd∶YAG/KTP/Cr4+∶YAG皮秒绿光激光器的研究

报道采用Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体,KTP作为倍频器件,实现脉冲式抽运的Nd∶YAG内腔倍频激光器的被动锁模运转. Cr4+∶YAG已成功地用作各类Nd激光器的Q开关.从Cr4+∶YAG的能级结构看,弛豫时间3.4 μs的第一激发态的饱和吸收只能调Q而不能实现锁模.然而,由于Cr4+∶YAG存在着很强的激发态吸收,而且第二激发态弛豫时间(550 ps)远小于腔的渡越时间,如果作用在它上面的激光功率密度足够使激发态吸收达到饱和,则Cr4+∶YAG可以实现被动锁模. 由全反射球面镜M1、折叠镜M2和双色全反射平面镜M3构成折叠腔,M1的曲率中心与M2的焦点基本重合.把Cr4+∶YAG置于焦点附近,使Cr4+∶YAG上的光强超过它的激发态吸收的饱和光强;在M2与M3之间放置KTP晶体,使得通过晶体的光束为平行光束,以提高二次谐波的转换效率;斜插入对基频光高透对倍频光高反的平面输出镜以构成双通倍频.在较佳的实验条件下,激光器输出能量为12 mJ的皮秒绿光脉冲.(OB14)     

NYAB晶体Cr4+∶YAG被动调Q的激光特性研究

采用氙灯泵浦,Cr4+∶YAG被动调Q, 实现了自倍频晶体NYAB调Q激光运转,测量了Cr4+∶YAG不同小信号透过率及不同泵浦能量下绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率,给出了描述NYAB晶体Cr4+∶YAG调Q工作原理的耦合波方程组,数值求解该方程组所得的理论结果与实验值相符.     

LD抽运的Nd∶YLF /Cr4 + ∶YAG被动调Q激光器

报道了激光二极管(LD ) 抽运的Nd ∶YLF 激光器, 采用平凹腔结构, 分别用两片 Cr4 + ∶YAG可饱和吸收晶体,实现了被动调Q,输出激光波长为1053nm。采用厚度为0. 5mm小信号透过率为90%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为60. 6ns,平均功率为1. 5W,重复频率为9. 5kHz,单脉冲能量为157. 9mJ;采用厚度为0. 55mm小信号透过率为95%的Cr4 + ∶YAG,在泵浦功率最大为17W时,输出脉冲宽度为68. 6ns,平均功率为1. 35W,重复频率为14kHz,单脉冲能量为96. 4mJ。     

LD抽运Nd∶YxGd1-xVO4被动调Q激光器

报道了采用简单的平-凹腔设计、二极管抽运一种新型混合晶体Nd∶YxGd1-xVO4、用Cr4+∶YAG晶体作饱和吸收体被动调Q激光器.在抽运功率为8 W时,获得最大平均输出功率1.0 W,相应的峰值功率为1.9 kW,重复频率18.2 kHz,脉宽30 ns.并讨论了被动调Q参量随泵浦功率的变化规律.实验表明Nd∶YxGd1-xVO4晶体是一个有着优良激光性能的新型晶体.     

双调Q复合腔Nd∶YAG-Cr4+∶YAG激光器的研究

报道一种有实用价值的、构思新颖的双调Q ,双波长输出的Nd∶YAG Cr4+∶YAG激光器。在由两个平凹腔耦合而成的复合腔中 ,Cr4+∶YAG晶体既作为可饱和吸收体对Nd∶YAG发射的 1 0 6 μm激光被动调Q ,又作为增益介质在 1 0 6 μm激光脉冲作用下发射中心波长 1 4 4 μm的激光脉冲。该激光器实现了 1 0 6 μm激光被动调Q和 1 4 4 μm激光增益调Q的双波长激光振荡 ,输出的 1 0 6 μm和 1 4 4 μm激光脉冲的能量和脉冲宽度分别为 18mJ,5 2ns和0 2 5mJ,19ns ;后者的脉冲宽度约为前者的三分之一。理论上 ,根据Cr4+∶YAG的能级结构和复合腔特点 ,分析了双调Q的工作机理 ;从速率方程出发导出双调Q复合腔激光器输出的 1 4 4 μm激光脉冲宽度和腔内 1 0 6 μm激光功率的关系。 1 4 4 μm激光脉冲时间宽度的理论计算值 ( 2 1 7ns)与实验结果 ( 19ns)基本相符。     

Cr4 + ∶YAG激光器的自锁模条件分析

文章对自锁模Cr4 + ∶YAG激光器中光脉冲的传播行为进行了理论上的分析,对自锁模 Cr4 + ∶YAG激光器的初启和获得稳定自锁模脉冲的条件进行了理论上的探讨,它与自锁模Cr4 + ∶YAG激光器的实验结论有很好的吻合。