Author Affiliations
Abstract
1 Institute of North Optics and Electronics, Beijing 100015, China
2 Science and Technology on Solid-State Laser Laboratory, Beijing 100015, China
We demonstrate a high-efficiency and high-power quasi-three-level laser based on a trapezoidal composite slab architecture with a 270 μm-thick Yb-doping surface. The design of a surface-doped slab architecture, temperature effects, laser oscillator model, and laser oscillator experiments with a surface-doped slab as a laser host medium have been presented. By theoretical calculation, the temperature rise in the surface-doped slab is only one seventh of that in the bulk-doped slab at the same maximum pump power of 30 kW. Finally, in the laser oscillator experiments, an output energy of 21.6 J is obtained when the pump energy is 48 J with a repetition rate of 5 Hz and a pulse width of 1 ms. The optical-optical efficiency is 45%.
140.3380 Laser materials 140.3460 Lasers 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 101401
华北光电技术研究所固体激光技术国家级重点实验室, 北京 100015
针对高功率板条激光器输出激光的高阶空间频率分量较多、光斑形状为长条形等特点，指出衍射极限倍数β值或环围能量比γ值用于评价板条激光器输出激光光束质量时需注意的条件，以及光斑能量百分比和理想光斑形状等因素对光束质量测量结果的影响，并以千瓦板条激光器输出光束为例说明基于桶中功率（PIB）的β因子的计算方法，提出以包含时空特性的β因子是作为衡量高功率板条激光器光束质量的有效方法。
激光器 板条激光器 光束质量 衍射极限倍数 环围能量比 光学学报
2013, 33(s1): s114006
1 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710071
2 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
提出了一种计算温度场的面热源自适应调整算法，该方法通过在研究对象的封闭边界上引入虚拟面热源来求解稳态热传导方程的边值问题。建立了导热联结的具有粗糙表面介质的接触模型，在此基础上建立了随机分布的表面散热边界条件，并用面热源自适应调整算法计算了激光介质的温度场。结果表明，由于实际激光介质散热表面不能完全紧密接触，其温度场呈现一定程度的随机起伏，越靠近边界，随机起伏越明显，介质中心区域随机起伏则不明显；有效热接触面积越小，这种随机起伏越强烈。计算表明热接触面积占50%时，比接触面积占75%时温度场的随机性更明显。
激光器 固体激光器 温度场 自适应算法 粗糙面导热 热传导方程
1 固体激光技术国家级重点实验室， 北京 100015
2 中国科学院光电技术研究所， 四川 成都 610209
固体激光器中热效应引起的波前畸变影响了高光束质量、高功率的激光输出，限制了它在当代工业加工和科学研究领域的应用发展。以激光波前畸变的产生机理和传导冷却端面抽运板条激光器的优势为切入点，利用哈特曼夏克(H-S)波前探测器进行一系列的波前畸变测试。通过对静态波前畸变量、输出功率百瓦量级时的波前畸变量和输出功率千瓦量级的波前畸变量等结果进行数据分析，对实验进行反馈，提出改进意见，以期望进一步减少传导冷却端面抽运板条激光放大器的热效应。
激光器 热效应 波前畸变 传导冷却端面抽运板条 哈特曼夏克波前探测
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室， 北京 100015
针对四薄片串联结构，利用ABCD传输矩阵方法对谐振腔进行优化设计。采用四片Nd:YAG薄片串联，谐振腔采用双凹对称腔，实现了2.15 kW的激光输出，验证了激光二极管(LD)抽运薄片激光器的定标放大能力。
激光器 薄片激光器 谐振腔设计 Nd:YAG晶体 定标放大 中国激光
2011, 38(12): 1202007
对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计，利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真，研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响，一般情况下，减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻，但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算，计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。
半导体激光器 热沉 微通道 热流密度 计算流体力学 laser diode heat sink micro-channel heat flow density computational fluid dynamics
华北光电技术研究所固体激光技术国家级重点实验室, 北京 100015
为研制高功率的板条功率放大模块, 对Nd:YAG板条激光器的增益介质的热结构进行了研究。采用有限元方法仿真了高功率激光二极管阵列端面抽运Nd:YAG板条介质的温度、应力分布, 数值模型考虑了抽运光在介质内的不均匀分布。结果表明,板条介质掺杂和未掺杂结合部位温度和应力最高, 是整个板条介质的薄弱环节, 应优化设计避免板条破裂。以此为参考设计高功率放大模块, 而后搭建激光放大链路, 种子光功率2.5 W, 通过一级预放模块四程放大后, 再经过四级功放模块双程放大, 实现了11 kW激光输出。实验中测量了高功率抽运条件下增益介质的温度分布,与数值仿真结果基本符合。
激光器 高功率固体激光器 Nd:YAG板条激光器 热效应
华北光电研究所固体激光技术国家重点实验室, 北京 100015
报道了采用双抽运头串联的对称直通腔结构及KTP晶体腔内倍频实现高功率红光激光输出的实验结果。在激光二极管(LD)抽运功率为1250 W,声光Q开关工作重复频率为10 kHz条件下,获得平均功率为83 W,波长为659.5 nm的红光激光输出,光-光转换效率为6.7%,斜率效率为17%。激光器采用平-平腔结构,每个抽运头使用了一个连续运转的高功率激光二极管侧面抽运组件,组件内由35只20 W的激光二极管呈五边形阵列分布抽运一根Nd:YAG圆棒。采用镜片镀膜的方法使Nd:YAG工作在1319 nm波长,经腔内倍频得到单一波长659.5 nm红光输出,并对该激光器的基频及倍频输出特性进行了实验研究。
激光器 全固态激光器 659.5 nm红光激光器 双抽运头 对称直通腔 腔内倍频
