高效转换的大功率波秒脉冲激光器

本文描述我们设计的带抗共振环 (ARR)的对撞脉冲锁模 (CPM )非稳腔Nd :YAP和Nd :YAG激光器 ,该激光腔结合了CPM腔脉宽窄、工作稳定和非稳腔输出能量高的特点 ,是一理想的高功率激光器 同时选择了KTP、BBO和LBO等优良非线性晶体作为腔内倍频元件 ,实现高效倍频转换 获得× 1 0mJ和 5GW /cm2 的高能量和高功率绿光皮秒脉冲输出 ,倍频转换效率高达 ( 50～ 70 ) %     

BBO晶体在CPM非稳腔Nd：YAG激光器中的腔内倍频效应

本文报道用BBO晶体作为腔内倍频元件,在带抗共振环的对撞脉冲锁模非稳腔Nd:YAG激光器中实现腔内倍频激光输出,获得倍频能量转换效率为50.4%.理论和实验均证明了该激光器的BBO腔内倍频转换效率高于腔外倍频转换效率.     

半整块外腔谐振倍频稳频MgO：LiNbO3激光器

报道了,用高功率LD泵浦的全固化单频稳频Nd:YVO4激光器作为泵浦源的外腔谐振倍频绿光激光器,倍频腔采用半整块腔型,倍频晶体为MgO:LiNbO3,当倍频腔前的基频光功率为1W时,得到最高绿光输出为500mW,倍频转换效率为50％,在锁定情况下,倍频腔的功率波动小于2％,频率稳定性优于500KHz。     

在CPM非稳腔Nd:YAG激光器中用被—被动锁模方法选单脉冲的探讨

在CPM Nd:YAG非稳腔激光器中,我们使用透过率较大的可饱和吸收体使单脉冲序列中的脉冲个数减少到3—5个,在输出的单序列中再使用非线性介质进行处理,可以得到比较接近的单脉冲输出。     

LD泵浦Nd:YVO4/KTP/BBO紫外激光器

本文报道在国内首次实现的LD泵浦的四倍频连续紫外激光器的实验结果.首先研究了LD泵浦的Nd:YVO₄激光器,在普通平-平腔结构下,得到斜效率55.68%,激光输出波长1064nm;利用KTP作为倍频晶体,实现腔内倍频,在泵浦功率11.85W时得到绿光(532nm)输出1.35W,光-光转换效率11%;用BBO晶体进行外腔谐振倍频,得到紫外光(266nm)输出.     

共焦非稳腔中ps激光的内腔倍频

考虑倍频晶体相位匹配接收角（Angular acceptance）对倍频转换效率的影响,设计了正支（p支）共焦非稳腔Nd:YAP锁模激光器。平行光通过晶体实现完全相位匹配。以BBO和KTP作为腔内倍频元件,分别获得80.6%和60.2%的高效倍频转换,及几十mJ的绿光输出。同时实验测定其它有关参数。     

全固化自锁模飞秒Ti:S激光器实验研究

首次在国内系统报道了以腔内LBO倍频Nd:YVO₄激光器为泵浦源的全固化自锁模飞秒钛宝石激光器的实验结果.设计了一种热不敏腔内LBO倍频线性折叠腔结构,获得到了25.5%的光转换效率,泵浦功率为22W时得到了5.6W的基模绿光输出功率;以该激光器为泵浦源,在线性Z型腔的基础上,使用了一种能够通过改变腔内凹面聚焦镜折叠角消除象散的方法,直接由钛宝石激光器得到了脉冲宽度为22fs、功率为300mW的光脉冲.整个激光系统稳定性好,噪音明显低于Ar³⁺激光器的泵浦情况.     

不同皮秒非稳腔中的KTP晶体的腔内倍频效应

以ＫＴＰ晶体作为Ｎｄ：ＹＡＰ锁激光器的内腔倍频元件,在带非共振环（ＡＲＲ）的对撞脉冲锁模（ＣＰＭ）非稳腔虚共焦非稳腔中实现高效倍频转换,其倍频能量转换效率 ５３．４％和６０．２％,测定了两种腔型的基波脉宽分别为８ｐｓ和１８ｐｓ,二次谐波输出的最大能量起伏分别为１０．６％和１２．５％。理论分析了两种没腔型及其实验结果的特点。     

104 W内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd:YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20 W激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体(在27℃时相位匹配角为φ=23.6°;θ=90°,尺寸为7 mm×7 mm×10 mm)内腔倍频技术,谐振腔腔长为530 mm,KTP晶体的冷却温度为4.3 ℃,抽运电流为18.3 A时,实现平均功率达104 W、脉冲宽度为130 ns的532 nm激光输出;其重复频率为20.7 kHz.光-光转换效率为10.2%.     

200 mJ半导体端面泵浦MOPA激光器研究

采用高功率激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd:YAG激光棒方式, 结合凸凹非稳腔的设计，获得20 Hz运转条件下小束散角激光输出平均能量约为83 mJ。以该激光为振荡源，同样采用LDA端面泵浦Nd:YAG激光棒的方式进行能量放大，组成LDA端面泵浦振荡-放大(MOPA)激光器，最终获得重频频率20 Hz、平均能量＞200 mJ、发散角＜2.1 mrad、能量波动＜±2.5%的脉冲激光输出。该激光器光光转换效率约为14.6%，体积为175×91×49 mm3，质量＜1 kg，激光经8倍发射天线后发散角＜0.3 mrad。     

获得蛋白质激光脉冲升温光源方法的比较研究

触发蛋白质开折叠可以使用激光脉冲升温溶剂产生温跳的方法。红外光谱研究中常用的激光波长为1.9μm,可以通过钬激光器、半导体激光器和光参量振荡(OPO)等非线性光学的方法来实现频率转换。在拥有Nd∶YAG激光光源的情况下,对由LiNbO3晶体差频、临界相位匹配(CPM)的KTP OPO和高压氢气受激拉曼散射所获得的1.9μm激光输出的实验方法进行了比较。结果表明,受激拉曼散射是获得频率转换最有效而便捷的方法。     

Fluorescence quenching in Nd:YAG

We show that quenching of the Nd fluorescence is in principle not associated with the Nd³⁺ ion but with the host. The process is due to near-field electric dipole interaction between Nd pairs, and cross relaxation via the⁴I_{1 5/2} manifold. We present for the first time the complete fluorescence spectrum and level scheme of Nd∶YAG, and find that Nd∶YAG has an exceptional level configuration which boosts cross relaxation. Our results encourage the search for new Nd laser materials which have a slightly different position of the⁴I_{1 5/2} manifold so that higher Nd concentrations can be achieved for integrated-optics applications. Finally, we report on implications of energy migration which we found to be quite effective in Nd∶YAG.     

太阳光抽运固体激光工作物质的研究

探讨了适合太阳光抽运的固体激光器工作物质的选择方法,并分析了几种备选工作物质的性质。用Matlab对太阳光谱的现有数据进行了三次样条插值运算,建立了太阳光谱的局部精细离散化模型,并结合红宝石、Nd∶YAG、Yb∶YAG、Nd∶YVO4、Cr∶Nd∶GSGG、掺Nd3 的光学陶瓷和掺Yb3 的石英光纤等激光介质的吸收光谱,进行了太阳光谱与激光介质吸收谱的匹配分析。得出各激光介质所吸收的能量占太阳常量的百分比分别为24.51%,15.98%,2.35%,6.46%,43.91%,15.98%,7.63%。并在一定假设条件下,计算了各介质的阈值抽运功率体密度。综合以上激光介质的材料热特性,选取对太阳光吸收较多,阈值低且热特性好的Nd∶YAG,掺Nd3 光学陶瓷,Cr∶Nd∶GSGG为较适合的太阳光抽运激光工作物质。     

用大芯径石英玻璃光纤传输兆瓦级高能激光脉冲及其在双波长LA-LIBS技术中的应用

为了解决单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在元素分析时空间分辨本领与分析灵敏度之间的矛盾,本文利用一台双波长输出的Nd∶YAG激光器开展了双波长激光剥离-激光诱导击穿光谱(LA-LIBS)技术的研究。其中532 nm的二倍频激光用于剥离样品;1 064 nm的基频激光通过大芯径石英玻璃光纤传输并实现一定的延时后用于击穿被剥离的样品。两束激光采用正交几何配置以实现高空间分辨高灵敏的元素分析。实验研究了1 064 nm激光到光纤的耦合、光纤输出后的准直以及再聚焦时的一些关键技术问题。研究并得出了四种不同光纤对激光能量的传输能力。选择利用芯径为800 μm,数值孔径为0.39、长50 m的石英玻璃光纤成功传输了15 mJ的调Q激光脉冲并实现了250 ns的延时。并在此基础上开展了铜合金样品的双波长LA-LIBS分析,实验验证了基于一台Nd∶YAG激光器开展双波长LA-LIBS研究的可行性。该技术只需要一台激光器就可以完成相应的光谱分析,具有系统结构简单,便于小型化等优点,适合对不同样品开展原位的高空间分辨高灵敏的元素显微分析。     

Experimental Study on Flashlamp Pumped Nd3+∶KGd(WO4)2 Laser

The lasing properties of Nd∶KGW crystal in free-running mode with different transmission of the output couplers are reported.The best results have been obtained with the output coupler of 24% transmission.The slope efficiency is 1.0% and the extrapolated energy threshold is 0.54 J.A comparative experiment of Nd∶KGW and Nd∶YAG laser crystals has been cavried out under identical experimental conditions in both free-running and Q-switched modes.The much higher efficiency and the lower threshold for Nd∶KGW (Nd: 2.2 at.-%) compared to Nd∶YAG (Nd: 1.1 at.-%) at 1.064 μm are demonstrated in both operation mode.     

Diode-pumped 671 nm laser frequency doubled by CPM LBO

A design of diode-pumped high-efficiency Nd:YVO₄/LBO red laser is reported. Using critical phase-matching (CPM) LBO, 671 nm red laser was obtained from 1342 nm light by intracavity frequency doubling. With an incident pump laser of 800 mW, using type-I and type-II CPM LBO, 97 and 52 mWTEM₀₀ mode red laser outputs were obtained, with optical-to-optical conversion efficiencies of up to 12.1% and 6.5%, respectively.     

La_3Ga_5SiO_(14)电光调Q的Nd∶LiYF激光器研究

报道了以Nd∶LiYF(Nd∶LYF)为增益介质、用硅酸镓镧(La3Ga5SiO14,LGS)晶体进行电光调Q的非稳腔调Q激光器的脉冲特性。Nd∶LiYF的两端按σ偏振1.053μm光的布儒斯特角切割,不需另加起偏镜,实现了单一偏振光振荡。LGS晶体电光Q开关插入损耗小(2%),抗光伤阈值高(950MW/cm2),与DKDP相比,具有不潮解等优点。当抽运能量为120J、重复率3Hz时,单脉冲输出能量为275mJ,脉冲宽度为8ns,动静比为76%,输出能量不稳定度小于3%,偏振度大于99%,光束发散角为0.7mrad。文中还对本激光器偏振特性、非稳腔设计、LiYF导热性能和热透镜效应补偿进行了分析,对LGS电光调Q开关工作性能、工作方式以及存在的问题也进行了分析。     

Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2晶体吸收光谱性能分析

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂在室温下的吸收光谱，发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd-Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据，用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等，拟合得Nd³⁺离子的3个晶场调节参数Ω_λ(λ=2，4，6)的值，并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出，Nd∶KY(WO₄)₂(β_1060nm=0.4380)和Nd∶KG(WO₄)₂(β_1060nm=0.4618)晶体荧光分支比都较大，计算了该晶体的X=Ω₄/Ω₆，并将其X值与其他晶体的X值加以比较，Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂均易于实现1.06μm激光输出，适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。     

TiO2∶Mo体系的光子雪崩上转换

在978nm激光二极管的激发下，Mo掺杂的TiO₂材料表现出很强的宽带上转换发光 ，该发光来源于［MoO₄］^2-基团的激发态³T₁, ³T₂能级到基态¹A₁能级的电子跃迁.通过研究发光强度与抽运功率的关系及上转换发光的上升时间曲线，发现TiO₂∶Mo体系的上转换发光中存在着雪崩机制，应用转 关键词： 上转换 光子雪崩 转移函数理论     

抽运角锥棱镜腔电光调Q固体激光器

利用角锥棱镜的退偏效应实现了电光调Q固体激光器的偏振耦合输出.器件采用热传导冷却半圆柱面LD阵列侧向泵浦Nd∶YAG泵浦几何,获得在20 Hz运行条件下,脉冲能量163 mJ/pulse、脉冲宽度6.5 ns、发散角3.5 mrad、能量稳定性±2.8％、光光效率16.7％的理想性能.与传统平行平面腔相比,具有效率高、峰值功率大、输出能量和脉宽可调,且输出稳定等优点.