为了获得高功率激光束，提出利用双色镜对典型波长2种不同类型（脉冲、连续）的高能激光进行合束，以实现高功率高能量激光输出。通过对双色镜的热效应和合束光斑远场激光参数进行仿真分析计算，热效应仿真结果表明，在单束激光10 kW、光斑直径15 mm条件下，双色镜面型热形变量均方根值为0.004λ（λ=632.8 nm），满足光学元件面型小于0.03λ精度要求。搭建了一套基于双色镜的光谱合束系统，并分别进行了高功率连续激光与高功率连续激光、高功率连续激光与高能量脉冲激光的合束试验，合束效率高于95%。试验结果表明，光谱合束可有效应用于高能激光领域。
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 西安应用光学研究所，西安 710065
3 中国科学院研究生院，北京 100049
为了实现掺Tm光纤激光器的高功率连续运转，需要解决半导体激光器输出的低光束质量泵浦光到增益光纤包层的高效耦合问题，以及增益光纤的热管理问题.利用柱面透镜组成的望远镜光学系统对半导体激光器输出泵浦光束进行扩束，使其水平方向的光束发散角获得降低，利用45°反射切割镜对扩束后的光束进行切割，经整形处理后水平方向的光束参量积为 84 mm·mrad，实现了约70%的光纤端面耦合传输效率.设计了两段增益光纤串联的结构，增加了泵浦光接收端面数，获得了528 W的可用泵浦功率.光纤的热管理方面，在泵浦光的输入端部(约250 mm)，采用了水冷金属热沉散热.基于该实验装置，利用总长度6.4 m的掺Tm增益光纤，获得了最高280 W的连续输出功率，激光中心波长2 015 nm，对应于耦合泵浦功率的斜率效率达55.6%.实验结果表明：通过对半导体泵浦光束的整形处理，可以提高光束对增益光纤的耦合传输效率；双光纤串联的结构在增加可用泵浦功率的同时，降低了光纤端部的热负载，并使整个光纤长度上的热分布更加均匀.
光束整形 掺Tm光纤激光器 分布泵浦 Beam shaping Tm-doped fiber laser Distributed pump
西北大学 光子学与光子技术研究所,西安710069
为了提高Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的输出功率对CTH∶YAG准三能级能量转移特性进行了分析, 优化了谐振腔的腔长及腔镜的曲率半径,采用了高漫反射陶瓷聚光腔.结果表明,有效抽运光谱带的反射率高达95％,在冷却水温为19 ℃, 抽运能量为159 J时, 获得最大单脉冲输出能量5.11 J, 斜率效率5.6%.
Cr:Tm:Ho∶YAG晶体 氙灯抽运 准三能级 单脉冲 Cr∶Tm∶Ho∶YAG crystal Xenon-lamp pump Quasi-three-level Single-pulse
1 西北大学光子学与光子技术研究所 陕西省光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710069
2 西北大学物理学系, 陕西 西安 710069
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 陕西 西安 710069
报道了氙灯抽运的2.1 μm Cr∶Tm∶Ho∶YAG激光器。室温下Cr∶Tm∶Ho∶YAG为准三能级系统, 振荡阈值高, 掺杂离子间存在复杂的能量转移过程。采用优化掺杂浓度配比的激光晶体, 长脉冲抽运, 实现了室温下2.1 μm波长激光输出。采用了高漫反射陶瓷聚光腔, 对有效抽运光谱带的反射率高达95％。冷却水温15 ℃条件下,重复频率10 Hz,获得最大平均功率23.5 W; 重复频率5 Hz, 获得最大激光脉冲能量2.58 J, 最大斜率效率4.3％。
激光技术 Cr∶Tm∶Ho∶YAG激光器 氙灯抽运 准三能级
