1 湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉430068
近年来离轴正支共焦非稳腔被广泛用于大功率板条结构激光器, 由于其横向尺寸较大, Collins公式的计算精度需要验证。通过Fox-Li迭代, 对比了采用Collins公式和直接利用菲涅尔-基尔霍夫衍射公式计算的输出模式, 数值研究了几何放大率M和有效菲涅尔数Neq对Collins公式计算精度的影响并分析了原因。结果显示, 计算误差主要集中在光轴附近, 复振幅巨大的相位误差导致模值的大小、分布误差。另一方面, 计算精度会随M的增加, Neq的减小呈现跳变增加, 阶跃点Neq与M具有线性关系, 斜率约为133, 即Collins公式在菲涅尔数为266以内是有效的。
离轴正支共焦非稳腔 Collins公式 菲涅尔-基尔霍夫衍射公式 输出模式 off-axial positive branch confocal unstable resona Collins formula Fresnel-Kirchhoff diffraction formula output mode
1 湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉 430068
为提高Tm:YAG激光器输出效率, 设计了冷却和辅热相结合的LD侧面泵浦耦合结构, 考虑泵浦光分布建立了晶体棒温度场三维理论模型进行模拟计算, 分析了辅热情况下晶体棒的温度特性及温度梯度产生的热透镜效应, 计算了泵浦功率和LD激光光束参数对晶体温度场的影响。模拟结果表明, 高功率泵浦条件下晶体棒产生很强的热效应, 泵浦光分布参数影响晶体棒温度分布并因此产生热透镜像差; 端部辅热可避免晶体光学面结露, 实现激光器低温高效运转; 高低温过度区很小, 对激光器结构封装无明显影响; 优化泵浦冷却结构可一定程度改善热效应对激光器运转的影响。
Tm:YAG激光器 键合晶体 热效应 Tm:YAG laser bonding crystal heating effect
1 湖北工业大学 理学院, 武汉 430068
2 湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 武汉 430068
对采用晶体棒端部辅热方法实现低温工作的Tm:YAG激光器, 建立了晶体棒热效应理论模型, 采用有限差分法对晶体棒温度场、应力场及光学畸变进行模拟计算.模拟结果表明：辅热设计可显著减小晶体最大应力, 减小应力损坏;端部辅热使得温度和应力分布复杂, 引起折射率分布多变, 但变化值小, 说明端部辅热对光线在晶体内的传播影响微小; 辅热区域结构紧凑, 且对激光器封装产生的影响较小.
激光技术 Tm:YAG激光器 热效应 数值模拟 准三能级 辅热 Laser technology Tm:YAG laser Thermal effects Numerical simulation Quasi-three-level Auxiliary heating 光子学报
2016, 45(7): 070714001
1 湖北工业大学 理学院, 武汉 430068
2 湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 武汉 430068
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。
激光器 355nm紫外激光器 倍频与和频 谐振腔 lasers 355nm ultraviolet laser double frequency and triple frequency resonant cavity
1 武汉理工大学 材料科学与工程学院, 武汉 430070
2 湖北工业大学 理学院, 武汉 430068
双曝光全息术因可输出直观反映波面畸变的无限宽条纹而广泛应用于温度场的可视化。为了获取水平圆管周围的温度场, 采用双曝光全息术记录了直径25mm、长350mm自然对流水平圆管壁温从72℃降至22℃的简单干涉条纹。采用条纹中心法提取不同周向角的条纹位移量, 通过干涉图中R分量的峰、谷极值点来识别明、暗条纹中心, 确定级数分布, 最后反演温度场。壁面反演温度值与热电偶测量值的最大相对误差为0.059。结果表明, 双曝光全息术获取的数据真实可靠。该项研究对简单快速反演温度场是有帮助的。
测量与计量 温度场 双曝光全息 水平圆管 条纹 measurement and metrology temperature field double-exposure holography horizontal cylinder fringe
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。
激光器 紫外激光 腔内和频 lasers ultraviolet laser LBO LBO intra-cavity triple frequency
在腔内倍频激光器中,非线性晶体的温度梯度造成的相位失配是影响谐波转化效率的关键。用半解析热分析方法得出了非线性晶体LBO在不同基频光参量条件下的温度分布,分析了不同参量对晶体温度分布的影响。分析了温度梯度引起的相位失配对谐波转化总效率的影响,并在不同参量情况下对谐波相对转化效率进行了计算。对腔内倍频激光系统的设计有指导作用。
非线性晶体 半解析热分析方法 温度场 LBO非临界相位匹配(NCPM) nolinear crystal semi-analytical thermal analysis temperature field LBO(NCPM)
华中科技大学 光电子科学与工程学院，武汉 430074
为了研究Nd∶YAG激光器1．444μm激光的脉冲输出，依据速率方程理论，建立了1．444μm Nd∶YAG脉冲激光器的理论模型，分析了Nd∶YAG晶体中其它受激发射截面较高的谱线不产生激光振荡的条件，并在脉冲抽运情况下模拟了1．444μm和1．064μm双波长激光输出。模拟结果表明，1．064μm激光一定范围内的微弱振荡对1．444μm激光输出没有显著影响。建立一维数值模型计算了放大自发辐射(ASE)对激光输出的影响，在晶体表面反射率为0的理想状况下，ASE对激光输出的影响小于2%，可以忽略。
激光器 1．444μm激光 理论模拟 放大自发辐射 lasers 1.444μm laser theoretical simulation amplified spontaneous emission
华中科技大学光电子科学与工程学院,湖北,武汉430074
应用自制的KTP. Nd3+:YAG绿激光治疗机进行了水下汽化离体动物组织实验并对15名前列腺增生患者和3名尿道狭窄患者进行临床治疗.结果发现水下汽化离体动物组织汽化速度快,热损伤区小.临床结果表明此方法手术时间短,不出血,导尿管时间短,只需3 d左右,未发现副作用和不良反映.经水下汽化离体生物组织和经尿道镜治疗的临床实验,可以得出以下结论:本单位研制的KTP. Nd3+:YAG绿激光治疗机经尿道镜汽化术治疗前列腺增生、尿道狭窄等泌尿科疾病疗效确切,是一种特别适用于高危患者的微创介入的治疗手段,可以作为泌尿科的一线治疗方法.
绿激光 汽化 生物组织 前列腺增生组织
华中科技大学,光电子科学与工程学院,武汉,430074
为了使CTH:YAG激光器的设计得到更好的优化,从晶体光谱吸收特性、离子间能量转移过程及准三能级运转方式对CTH:YAG激光器的工作特性进行了理论分析;依据速率方程理论建立了CTH:YAG激光器运转的理论模型.模拟能量输出与试验结果较好的吻合,验证了此理论模型描述CTH:YAG激光器运转规律的合理性.模拟结果表明:CTH:YAG激光器的激光脉冲输出与泵浦有较长的时间延迟且伴随较强的驰豫振荡,冷却温度对激光输出产生较大的影响.
激光器 理论模拟 能量转移 准三能级运转 Cr Tm Ho:YAG
