对具有高光束质量输出的晶体波导激光器的芯径增大方法进行了理论计算和实验验证。通过模拟计算各个导模的相对增益,在考虑模式竞争的情况下,采用Yb原子数分数为1.0% 的Yb∶YAG作为芯层材料,Er原子数分数为0.5%的 Er∶YAG作为内包层材料,芯层的基模截止厚度可以达到360 μm,相当于传统计算方法的两倍。采用扩散键合技术,制备了芯层尺寸为400 μm×320 μm×77 mm的晶体波导,并搭建了波导激光器,得到了最大输出功率为31 W,光-光转换效率为55.3%,光束质量为1.2×1.05的近衍射极限激光输出。实验结果证实了利用模式竞争计算晶体波导基模芯径的可靠性。

采用无胶键合(AFB)技术制备的晶体波导具有良好的模式限制作用。在考虑模式竞争的情况下,对晶体波导的单横模条件进行计算,得出在芯层材料为原子数分数为 1%的Yb∶YAG,内包层材料为原子数分数为0.5%的Er∶YAG中,芯层和内包层的单横模厚度范围。计算结果表明芯层厚度上限可以增大为传统计算结果的1.79倍,为同时实现大模场面积和单横模输出提供了理论支持。通过实验制备出芯层尺寸为320 μm×400 μm的大芯层尺寸Yb∶YAG晶体波导,并将该晶体波导作为增益介质搭建了晶体波导激光器,得到了1030 nm激光输出,其最高输出功率为26 W,斜率效率为31.5%,此时光束质量因子为 Mx2=1.22, My2=1.05。实验结果证明该晶体波导能够实现近衍射极限输出,引入模式竞争来实现大芯层尺寸晶体波导单横模输出的设计方法可靠。

报道了一种激光二极管端面连续抽运的稳定单频主动调Q Nd∶YVO₄激光器。采用RBG与标准具组合的方式获得了稳定的高功率单频激光输出。RBG既作为输出耦合镜,又作为纵模选择元件,与标准具组合可进一步抑制多纵模,增长谐振腔的光学腔长,获得高功率输出。通过优化标准具的倾斜角度,可使标准具与RBG的中心波长匹配,并减小腔内插入损耗。最终在物理腔长为148.7 mm的条件下,获得了功率为750 mW,脉冲能量为75 μJ@10 kHz,脉宽为8.3 ns的稳定的高功率单频激光输出。

报道了一种激光二极管(LD)端面连续抽运的高重频、高光光效率电光调Q Nd:YVO4激光器。采用RbTiOPO4(RTP)晶体对作为调Q元件, 通过减小热效应和模式匹配技术, 实现了高效率的高重频窄脉宽1 064 nm脉冲激光输出。一方面采用低吸收系数的914 nm波长抽运Nd:YVO4晶体, 使晶体内热分布均匀, 从而获得高量子效率的同时减小了热效应影响。另一方面通过优化泵浦光斑半径, 实现泵浦光和振荡光好的模式匹配。在重频200 kHz时, 获得了最高输出功率16 W, 脉宽9 ns, 单脉冲能量80 μJ, 光束质量M2＜1.2的稳定脉冲激光, 泵浦吸收功率31 W, 对应的光光转化效率为51.6%。据笔者所知, 这是RTP电光调Q实现的最高效率的脉冲激光器。