高效率高功率全固态紫外激光器

报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd∶YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器,用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的腔外倍频方法,并利用凹面反射镜的方式进行聚焦,避免了1064nm和532nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应,有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3W,声光调Q激光器的调制频率为20kHz的工作条件下,基频光输出功率为7.28W时,得到紫外激光输出功率为1.86W,1064nm基频光到355nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%,此外,对紫外激光光束质量的测试表明,该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。     

LD端面泵浦355 nm紫外激光器

采用大功率激光二极管模块光纤耦合端面泵浦Nd∶YVO4晶体,声光调Q,腔外三倍频方式实现355 nm紫外激光输出。通过计算设计了高效稳定基频谐振腔,在腔外采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的方式倍频与和频,并采用4 f系统对1064 nm基频光和532 nm倍频光进行聚焦,减小了球差效应对光束的影响以提高和频效率。在泵浦功率32.3 W,得到15.9 W 1064 nm连续基频激光输出,光光效率49%。在20 kHz调制频率下,得到1.45 W355 nm紫外激光输出。通过Spiricon光束质量分析仪进行测试,在大功率输出时,紫外激光光束质量因子M2x=1.6,M2y=1.56。     

双端抽运腔内和频紫外激光器的实验研究

为了获得高功率全固态355nm紫外激光器,采用平平腔结构,通过LD双端抽运Nd:YVO4晶体,在声光Q开关调制作用下产生1064nm脉冲基频光,利用两块LBO晶体分别进行腔内倍频、和频产生355nm紫外激光。在LD抽运功率54W、调制频率40kHz的条件下,获得紫外的最高输出功率为6.67W,脉冲宽度为20ns, M2=1.1。结果表明,腔内和频可得到高效率、高光束质量的紫外激光输出。     

高效率外腔倍频产生大功率507.4nm连续激光

详细介绍了基于1014.8nm室温光纤激光放大器的高效外腔倍频技术,获得了大功率的507.4nm单频激光。高效的外腔倍频是由内置正入射三硼酸锂晶体的高增益环形腔实现的,最高可以获得3 W的输出功率,倍频效率高达61.5%。倍频腔输入输出功率的实验测量值与理论计算结果相符合。该倍频腔针对4 W的基频光输入设计,在最佳工作点(4W)附近倍频效率对输入功率改变不敏感。在1.5h内,绿光输出功率涨落的均方根值为1.7%。大功率稳定输出的507.4nm单频激光可通过偏硼酸钡晶体倍频产生用于冷却中性汞原子所需的253.7nm深紫外激光,也可直接用于探测镱原子~1S_0态到~3P_2态跃迁的光谱和相关实验。     

大功率准连续355nm紫外全固态激光器的研究

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG腔内倍频与和频准连续355 nm紫外激光器。采用双头Q开关调制的LD侧面抽运Nd:YAG激光器,通过在腔内置入I类非临界相位匹配的三硼酸锂(LBO)晶体进行倍频获得532 nm波长准连续激光,置入两块II类相位匹配的LBO晶体对基频光和倍频光进行两次和频,从而获得了大功率准连续355 nm紫外激光输出。在注入电功率为939.6 W、重复频率为8 kHz时,355 nm激光最大输出功率为15.3 W,脉宽为90 ns,总转换效率为1.63%,其光束质量M2x,M2y分别为4.23和4.56,功率不稳定度为±2.7%。     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.     

全固态高重复频率244 nm紫外激光器

研究了全固态脉冲运转腔外倍频244 nm深紫外激光器。采用V型谐振腔及主动调Q技术,对双二极管阵列抽运的914 nm和1047 nm基频光进行腔内和频产生488 nm高重复频率脉冲激光。在总抽运功率为44 W时,488 nm激光输出功率为527 mW。利用Ⅰ类相位匹配BBO晶体进行腔外倍频,实现了平均功率为28 mW的244 nm深紫外激光输出,重复频率为4 kHz,脉冲宽度为17.8 ns,倍频效率为5.3%。     

周期极化钽酸锂倍频窄谱线全光纤连续激光放大器特性

通过准相位匹配技术,采用1μm波段高功率窄谱线连续光纤激光放大器抽运高二次谐波转换效率周期性极化晶体,是实现高光束质量、小型化、高功率连续绿光激光器的一个非常有前途的方向。实验自主研发了高效率主振荡功率放大(MOPA)全光纤保偏放大模块,获得中心波长为1064.25nm,线宽为0.035nm的30 W连续线偏振激光,并以此作为基频光抽运国产周期极化钽酸锂(PPSLT)晶体进行了外腔单通倍频实验。保持PPSLT晶体的控制温度为145.6℃,在抽运光功率为21.5W时得到了2.1W的绿光输出。实验分析了温度、基频光功率密度和Boyd-Kleinman聚焦因子对倍频光转换效率的影响。实验过程中没有出现饱和现象,进一步提高抽运功率有望获得更高功率的绿光。     

高效率、高峰值功率351nm准连续紫外激光器

报道了一台高效率、高峰值功率351 nm紫外激光器。采用激光二极管（LD）端面抽运Nd:YLF晶体声光调Q获得准连续窄脉宽1 053 nm基波振荡,腔外两块LiB3O5（LBO）晶体紧贴输出镜放置,对基频光进行二倍频和三倍频,获得了高峰值功率351 nm紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调 Q 激光器的调制频率为1 kHz的工作条件下,基波平均输出功率为1.45 W时,得到351 nm紫外激光平均输出功率450 mW,1 053 nm基频光到351 nm紫外光转换效率高达31.04%,脉冲宽度为7.5 ns,峰值功率达60 kW,光束质量良好。     

LD抽运355-nm准连续紫外激光器

报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG激光晶体腔内三倍频355 nm紫外激光器.实验中采用声光调Q技术,选用结构简单、紧凑的三镜折叠、平一凹腔设计,在腔内对1064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配LiB3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现三倍频,获得了较好光束质量的准连续紫外激光输出.在激光二极管抽运功率为155 W,声光调Q的调制频率为5.40 kHz的工作条件下,获得脉宽为45 ns,最高平均输出功率为2.14 W,光场均匀分布的355 nm准连续紫外激光,808 nm抽运光到355 nm紫外激光的光-光转换效率达到1.38%,1 h内输出稳定性为3.30%.此外,对影响腔内三倍频转换效率的因素进行了相应的分析研究.     

激光二极管侧面抽运双棒串接Nd:YAG四倍频紫外激光的输出特性

介绍了激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG晶体腔外四倍频获得平均功率为1.85 W的266 nm全固态紫外激光器。采用双棒串接结构,对热致双折射作用引起的退偏效应进行补偿,获得高光束质量、高稳定性的线偏振1064 nm基频光输出。分别采用Ⅰ类非临界相位匹配的三硼酸锂(LBO),Ⅰ类相位匹配的β相偏硼酸钡(BBO)作为腔外倍频和四倍频晶体,获得了平均功率1.85 W,脉冲重复频率10 kHz和转换效率达13.3%的紫外激光输出。同时研究了BBO晶体自热效应对四倍频相位匹配角的影响,提出了可以通过调整BBO晶体的角度来减小自热效应的影响。     

调Q脉冲紫外光Nd∶YAG激光器的研究

研制了一种大能量紫外光脉冲Nd∶YAG激光器。由漫反射聚光腔、VRM非稳腔、电光 调Q输出高光束质量基频激光;采用Ⅱ类KTP晶体倍频与Ⅱ类LBO 晶体混频,获得紫外 355nm激光输出;单脉冲能量达140mJ,光束发散角1. 5mrad, 1064～355nm光- 光转换效率达22. 2% ,重复频率5Hz,脉宽9. 7ns,光束直径6. 5mm。     

Nd∶YAG/Cr∶YAG键合晶体的355nm激光器

报道了一台基于Nd∶YAG/Cr∶YAG键合晶体的全固态355nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果。采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064nm基频光。在谐振腔外,未聚焦的1064nm基频光经KTP晶体倍频产生532nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355nm紫外激光输出。实验中发现尽管Nd∶YAG与Cr∶YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率。而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内。综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计。当激光二极管(LD)抽运功率为8W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28kW,最终获得平均功率为124mW的355nm紫外激光。     

调Q脉冲紫外光Nd:YAG激光器的研究

研制了一种大能量紫外光脉冲Nd：YAG激光器。由漫反射聚光腔、VRM非稳腔、电光调Q输出高光束质量基频激光;采用Ⅱ类KTP晶体倍频与Ⅱ类LBO晶体混频,获得紫外355nm激光输出;单脉冲能量达140mJ,光束发散角1．5mrad,1064～355nm光一光转换效率达22．2％,重复频率5Hz,脉宽9．7ns,光束直径6．5mm。     

Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的355 nm激光器

报道了一台基于Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的全固态355 nm紫外(UV)激光器的设计及实验结果.采用平-平腔结构获得高峰值功率、小束腰的1064 nm基频光.在谐振腔外,未聚焦的1064 nm基频光经KTP晶体倍频产生532 nm波长激光,二者再经LBO晶体和频获得355 nm紫外激光输出.实验中发现尽管Nd:YAG与Cr:YAG都是各向同性晶体,但在特定情况下输出的1064 nm基频光具有近似线偏振的特性,此特性可以有效地增加二次谐波产生(SHG)时基频光的利用率,从而提高整台激光器的转换效率.而基频光的谱线宽度及发散角也影响二次谐波及三次谐波产生(THG)的转换效率,需使其尽量在晶体的允许带宽及允许角范围以内.综合这几点因素,对激光谐振腔进行了仔细设计.当激光二极管(LD)抽运功率为8 W,激光器运行稳定时,基频光峰值功率达28 kW,最终获得平均功率为124 mW的355 nm紫外激光.     

新颖的短波紫外激光器

正短波紫外激光是指波长介于200~300 nm的紫外激光,在微电子、微机械、光存储、精细标记等领域具有重大的应用价值。提出了全新技术途径,开发了高功率高光束质量全固态1.1μm Nd:YAG激光器和性能优良的CBO非线性光学晶体。全固态1.1μm激光器采用大功率LD侧面泵浦Nd:YAG激光晶体,通过精密谱线选择技术,获得高功率高光束质量1112 nm和1123 nm基频激光;再通过非线性光学晶体LBO及CBO,实现高效率二倍频及四倍频激光产生,从而获得高功率短波紫外激光、首次在理论上研究了利用CBO晶体获得1112 nm和1123 nm为基频激光的四次谐波产生性能,分析了CBO晶体实现高功率短波紫外激光的可行性;实验方面,首次获得了四次谐波278 nn及281 nm高功率短波紫外激光,它们的输出功率分别达到1.5 W和1.3 W。     

半导体泵浦全固态紫外激光器

报道了LD泵浦Nd:YAG,经过KTP和LBO晶体中的倍频、和频,产生355nm紫外激光的全固态调Q激光器.当泵浦功率为100W,脉冲频率5kHz时,产生的1064nm基频光功率为20W,绿光功率为5.62W,输出450mW的紫外激光脉冲,转换效率为8%.     

腔外倍频可调谐连续671nm环形激光器

描述了一种可调谐全固态腔外倍频连续671 nm环形激光器的结构参数设计和相关实验研究。采用“8”字环形腔的腔外谐振倍频结构,并基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术对外部谐振腔进行腔长锁定,实现激光腔外倍频输出。利用可调谐1342 nm连续光作为基频光光源,在1.3 W基频光输入时,获得650 mW的671 nm红光,光-光转化效率约为50.6 %。     

倍频过程对激光光束质量及空间分布的影响

为了研究倍频过程对激光光束质量及光束空间分布的影响,针对典型的高阶高斯光厄米-高斯光束,采用理论计算与实验相结合的方法,得出倍频过程中不同阶数的基频光束对倍频光光束空间分布及光束质量的影响。研究结果表明,随着基频光束模式变差,倍频光束质量严重恶化。而对于相同光束质量的基频基模光束,倍频光光束质量随着入射在倍频晶体上不同的基频光光斑半径基本不变。实验中得到半导体抽运掺钕钇铝石榴石内腔倍频激光器的绿光输出功率为49.5W,波长1064nm的基频光光束质量M2=4.93,波长532nm的倍频光光束质量M2=10.2。结果与理论基本相符。     

LD侧面抽运全固态Nd:YAG紫外激光器的研究

为了使侧面抽运全固态355nm紫外激光器输出高质量光束的紫外激光,采用腔内光束传输矩阵模拟的方法,进行了谐振腔优化和腔内倍频和频结构设计。通过理论分析和实验验证,取得了输入电功率为280W、声光调制频率为40kHz时,355nm紫外激光的输出功率为10.58W、激光脉冲宽度20ns、光束质量因子M2=1.3的数据。结果表明,侧面抽运腔内倍频与和频可实现近基模高功率紫外激光的输出。这一结果对紫外激光器的工程化有一定指导意义。