报道了半导体抽运的Nd:YAG叠片热容激光器的理论与实验研究,并用热容激光器的理论模型计算了在一定的工作时间和介质温升内激光输出特性,用Zemax软件对其抽运结构进行了模拟计算.实验中采用的4片Nd:YAG晶体尺寸均为63.5 mm×38.5 mm×7 mm,抽运平均功率约110 W,重复频率为10 Hz,占空比为0.2%,获得了最大19.1 W的1 064 nm激光输出,光光效率约17.4%.最后对两种抽运结构的叠片激光器进行了比较,提出了下一步的改进方案.

A laser diode (LD) stack pumped solid-state laser (DPL) with different cooling conditions was reported. The thermal lens was calculated and compared under different cooling conditions. The influence of the thermal lens effect on the output energy fluctuation of the DPL was studied. The LD stacks peak power was 12 kW with 1-kHz repetition frequency and 20% duty ratio. In the examination with nothing to cool the solid-state heat capacity laser (SSHCL), the output power was 1 J at the beginning, after 1 s it fell down to 50%, and with the water cooling the output power hardly fell down.

报道了千瓦级激光二极管面阵抽运固体热容激光器的理论与实验研究, 分别采用Nd:YAG单板条和双板条串接的热容激光器, 利用热容激光器的理论计算模型计算了在一定的工作时间内激光输出特性, 并进行了实验验证。实验中采用的晶体尺寸均为59 mm×40 mm×4.5 mm, 对单板条进行抽运时平均功率大约为5.6 kW, 双板条串接时为11.2 kW, 重复频率为1 kHz, 占空比为20％。实验中观察了1 s的工作时间内脉冲能量输出的波动情况, 单板条时单脉冲能量输出最大为1.3 J, 在1 s后单脉冲能量输出下降到开始的70％左右, 而双板条串接时单脉冲能量输出最大为2.06 J, 在1 s后单脉冲能量输出下降到开始的50％左右, 对单块晶体采用通水冷却的准热容热管理模式能有效地降低其热效应。

开展了激光二极管(LD)抽运的全固态热容激光器的理论与实验研究, 数值模拟了在热容工作条件下侧面抽运的Nd:YAG板条激光器的热透镜效应, 分析了热透镜效应对激光输出的影响, 并进行了相应的实验论证。实验中采用的晶体尺寸为57 mm×40 mm×4 mm, 激光二极管阵列的抽运峰值功率为12 kW, 重复频率为1 kHz, 占空比为20%, 为了获得较高的增益, 将抽运光通过光学系统进行聚焦, 抽运光在晶体侧面的光斑大小为15 mm×57 mm。实验中观察了1 s内的脉冲能量输出的波动情况, 在开始工作的时候单脉冲能量输出为1 J, 在1 s后单脉冲能量输出下降到开始的50%。

利用5m长的D型双包层掺Yb³⁺光纤，采用声光调制锁模信号系统，实验上成功研制出输出320MHz的高重复频率脉冲列的光纤放大器，得到了20 dB的增益输出，输出激光波长1064 nm，输出平均功率1．02W，该光纤放大器可作为空间激光通信系统发射源。整个实验系统装置由作为信号源的特高重频脉冲列激光器、作为放大环节的光纤放大器和绿光倍频三个部分组成，另外对光纤放大器自激振荡谱线的各影响因素做了一些相关的实验研究，并对结果进行了分析讨论，提出了改进措施。

报道了利用声光振幅调制锁模的方法,在激光二极管端面抽运Nd∶YVO4激光器上获得320 MHz高重复频率脉冲列的实验结果。实验采用平平腔结构,腔长452 mm,耦合输出镜透过率为3.6%。所用声光介质为熔融石英晶体,以铌酸锂作换能器,在驱动功率4.5 W时,对1064 nm波长衍射效率为5%,相应的调制深度为0.31。在最佳锁模状态下,激光二极管抽运功率为3.5 W,此时激光平均输出功率为15 mW,示波器记录脉冲宽度680 ps,实测光束质量因子M2小于1.5。并在实验基础上对激光器工作的稳定性进行了分析,结果表明在腔长变化不超过±100 μm时,输出波形仍是稳定的。

利用描述光纤放大器非线性折射率的公式,通过数值模拟的方法模拟了输入信号功率、抽运功率、信号波长以及增益效应和克尔效应等变量对掺钕光纤放大器非线性折射率的影响,结果表明无论是增加抽运光功率或信号光功率,当信号光的波长小于1064 nm时,掺钕光纤放大器的非线性折射率的数值在此波段附近所对应的值为正值,大于此值所对应的值为负值;抽运功率较小时增益效应对非线性折射率的影响较大,而抽运功率较大时克尔效应对非线性折射率的影响较大,这主要是增益饱和所导致的结果;当信号光频率一定时,随抽运功率的增加非线性折射率逐渐增加并达到饱和。

在微棱镜侧面抽运耦合的基础上提出利用缠绕光纤的方法,将光纤进行并排缠绕到一跑道型的物体上,利用微棱镜将抽运光进行侧面多处抽运耦合进入光纤,利用粒子数速率方程和信号光及抽运光的传输方程进行了相关的数值模拟,分别讨论了在端面抽运和侧面抽运两种方式下,各处抽运功率相同和总抽运功率相同时增益随光纤长度变化的情况,发现多点耦合的确能够有效地提高信号光的增益。讨论了弯曲损耗和过剩抽运光对信号光增益的影响,结果表明光纤的弯曲半径不要太小以致于产生太多的损耗从而导致增益降低,而剩余的抽运光可忽略不计。这种方法不仅为微棱镜的制造和实验操作带来了方便,而且有效地提高了光纤放大器信号光的输出增益。

利用掺钕光纤放大器的粒子数速率方程、功率传输方程和光纤弯曲损耗公式,对光纤弯曲损耗所引起的增益变化进行了数值模拟,分析了对于不同半径和波长下光纤弯曲损耗对光纤增益的影响,结果表明,对于一定长度的光纤,其增益随弯曲半径的减小而减小,当弯曲达到一定值时,增益发生急剧的降低;随弯曲半径的减小,其增益谱线发生下移,这对实验研究有着重要的指导意义.

阐述了对LD输出光束进行整形的必要性.在国内首次对目前常用的一些典型的光束整形技术的整形原理、关键技术及整形效果进行了分析、比较和评价.