1 山东师范大学 物理与电子科学学院 山东省光场调控及应用中心 山东省光学与光子器件技术重点实验室，山东 济南 250358
2 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 201899
3 μm波段激光是高精度外科手术的理想光源，也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源。LD直接泵浦Er3+掺杂晶体是获得2.7~3 μm波段中红外激光的有效技术途径，具有成本低、结构紧凑简单等优点。由于Er3+ 2.8 μm激光下能级阻塞问题，一般需要高浓度掺杂，但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收，增强了激光晶体的热效应，从而阻碍了激光功率的提升。低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成“团簇”，将低浓度Er3+掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质。笔者课题组使用温度梯度法成功生长了低浓度掺杂1.3at.%Er3+: CaF2激光晶体，利用LD直接泵浦获得了2.2 W的中红外激光输出，这是目前利用LD端面泵浦同类晶体中的最高中红外激光输出功率。同时，文中还对上转换泵浦方式下该晶体的2.8 μm激光特性进行了研究。实验结果表明，低浓度掺杂的1.3at.%Er3+: CaF2晶体是一类具有产业化前景的中红外激光材料，有望推动长波中红外激光器向着结构紧凑、成本低的方向发展。
中红外固体激光 Er3+低浓度掺杂CaF2晶体 高功率激光 LD泵浦 上转换泵浦 mid-infrared solid-state laser lightly Er3+-doped CaF2 crystal high-power laser LD pump up-conversion pump 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210336
设计了一种结构紧凑、性能稳定、成本低的腔内和频单纵模593.5 nm黄光激光器。采用线性平凹腔结构,LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体产生1064 nm和1342 nm双波长激光束;通过KTP(KTiOPO4)Ⅱ类临界相位匹配在腔内和频产生593.5 nm连续黄光激光输出。利用由单个布氏片(BP)与和频晶体KTP构成的双折射滤波片进行选频,在泵浦功率为5.0 W时,593.5 nm和频光单纵模输出功率为30 mW,方均根噪声为0.8%,线宽为150 MHz。此时,检测到1064 nm和1342 nm基频光均为单纵模状态。实验结果表明,在和频激光器中,利用双折射滤波片技术使得基频光次振荡纵模损耗≥1.5%,即可以实现单纵模和频激光输出。
激光器 LD泵浦 KTiOPO4晶体 和频 黄光激光器 单纵模
华北光电技术研究所 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
报道了一种高功率Tm:YAP激光器实验装置, 采用b轴切割的YAP/Tm:YAP/YAP复合晶体作为激光增益介质, 使用中心波长为795 nm的LD模块进行双端泵浦, 当增益介质冷却温度为20 ℃, LD总泵浦功率为301.4 W时, 获得了最高109.5 W的1.94 μm波长线偏振激光输出, 光-光转换效率约为36.3%, 斜率效率约为45.8%, 在此输出功率条件下测得光束质量M2因子为3.8。
1.94 μm激光器 端面泵浦 LD泵浦 高功率 1.94 μm laser end-pumped LD pump high power Tm:YAP Tm:YAP 红外与激光工程
2019, 48(4): 0405006
1 沈阳理工大学 理学院, 辽宁 沈阳 110159
2 鞍山紫玉激光科技有限公司, 辽宁 鞍山 114000
采用非稳腔光参量振荡(OPO)研制了千赫兹重复频率人眼安全波段全固态激光器。激光器采用电光调Q方式、脉冲激光二极管(LD)侧面泵浦Nd:YAG激光晶体实现了高光束质量的1.064 μm基频激光。光参量振荡部分采用Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体, 为了获得较好的光束质量, OPO谐振腔采用平凸非稳定谐振腔结构, 实现了千赫兹重频、窄脉冲1.57 μm波段激光输出。在脉冲激光二极管泵浦电流为125 A、电光调Q重复频率为1 kHz时, 1.57 μm激光输出最大平均功率达到了4.67 W, 激光脉冲宽度为4.3 ns, 功率不稳定度为3%, 激光泵浦阈值约为45 A。
人眼安全 脉冲LD泵浦 非稳腔 全固态激光器 eye-safe pulse LD pump unstable resonator solid-state laser 红外与激光工程
2018, 47(1): 0105003
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了高功率Yb∶YAG薄片激光器连续及腔倒空调Q输出性能。基于平面波理论, 建立Yb∶YAG准三能级激光连续运转模型, 对薄片激光器的晶体掺杂和抽运结构进行优化。通过优化实验方案, 研究半导体激光器抽运Yb∶YAG薄片激光器连续输出性能, 在抽运功率为199 W时, 获得功率为100 W的1030 nm激光输出, 光-光转换效率为50.2%, 斜率效率为56.8%。利用RTP电光调Q开光, 搭建Yb∶YAG电光腔倒空激光器, 研究1030 nm脉冲输出性能, 获得了脉冲宽度为20.2 ns的高重复频率1030 nm脉冲激光, 脉冲重复频率为10~100 kHz, 当重复频率为10 kHz时, 1030 nm激光的最大峰值功率达到109.8 kW。
激光器 薄片激光器 调Q技术 LD抽运 高重复频率
武汉军械士官学校 光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
为了实现激光器在一定温度范围内LD泵浦源免温控稳定工作, 具有较高并且稳定的泵浦光吸收效率, 分析了DPL激光器中LD发射谱和Nd: YAG增益介质吸收谱的特点及匹配问题, 据此提出了一种激光器免温控泵浦源的多波长选择理论和方法, 同时增加泵浦光吸收长度克服Nd: YAG吸收谱和LD波长失配的不利影响。优化设计了一个波长为802.35 nm@25 ℃、813.15 nm@25 ℃和810.95 nm@25 ℃的三波长LD泵浦方案, 计算结果表明: 在一定吸收长度下, 多波长泵浦光吸收效率可达73.96%, 并且在-15.7~65.7 ℃宽温度波动范围内, 激光器输出能量不稳定度优于5%。同时还模拟分析了增益介质吸收长度和掺杂浓度对泵浦光吸收效率的影响。
激光器 多波长泵浦 LD泵浦 免温控 laser multiple wavelengths pump LD pump free temperature control 红外与激光工程
2016, 45(5): 0505004
1 沈阳理工大学 理学院， 辽宁 沈阳 110159
2 吉林大学 口腔医学院， 吉林 长春 130021
3 鞍山紫玉激光科技有限公司， 辽宁 鞍山 114000
研制了千赫兹213 nm深紫外全固态激光器。激光器采用脉冲LD侧面泵浦方式和电光调Q技术，实现了10瓦级基频光的稳定输出。利用多次倍频技术，实现了稳定的213 nm深紫外激光输出。当LD泵浦电流为80 A时，213 nm激光输出的最大平均功率达到了151 mW，激光器重复频率为1 kHz，激光脉冲宽度为10 ns，功率不稳定度为3%。同时，对激光在非线性晶体中的偏振匹配和不同重复频率条件下的激光器运转特性进行了分析。
深紫外 LD脉冲泵浦 全固态激光器 deep ultraviolet laser pulse LD pump solid-state laser
介绍了光纤激光器的理论模型和结构组成，搭建了976 nm激光二极管(LD)泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器系统。制作了激光脉冲电源方波发生电路，该电源在脉冲工作模式下重频≤1 000 Hz，脉宽从10 μs~50 ms可调，占空比≤50%。分析了稀土掺杂双包层光纤的各项性能和能级系统，并实验研究了准连续掺镱双包层光纤激光器的输出特性。在最大泵浦功率为812 W，重频为50 Hz和脉宽为10 ms下，测得其最大脉冲输出功率为267 W。
掺镱光纤激光器 LD泵浦 准连续波 双包层光纤 Yb3+-doped fiber laser LD pump quasi-continuous wave double-cladding fiber
山东大学信息学院光学系, 山东 济南 250100
利用激光二极管作为抽运源,分别用Cr4+∶YAG,GaAs和染料片作为饱和吸收体,研究了Nd∶GdVO4激光器的被动调Q特性。Nd∶GdVO4晶体尺寸为4 mm×4 mm×6 mm,掺Nd浓度为1%。利用小信号透过率分别为91%和95%的Cr4+∶YAG,调Q 的阈值分别为0.63 W和0.57 W;在抽运功率为3.69 W时,分别得到了脉宽为64 ns,80 ns,脉冲能量为3.66 μJ,3.41 μJ,重复率为325 kHz,378 kHz的稳定调Q脉冲。利用580 μm 厚的GaAs调Q的阈值为0.39 W,在抽运功率为3.69 W时,得到了脉宽为7.8 ns,脉冲能量为2.15 μJ,重复率为366 kHz的稳定调Q脉冲。利用初始透过率为70%的染料片调Q获得的脉冲最窄,但是其插入损耗大,抽运阈值高,输出也不稳定。
激光技术 Nd∶GdVO4激光器 激光二极管抽运 被动调Q 染料片
天津大学精密仪器学院激光与光电子研究所教育部光电信息技术科学重点实验室, 天津 300072
报道了一种激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG晶体,采用KTP晶体作内腔倍频的Q开关激光器。在重复频率为13 kHz时, 绿光(532 nm)输出平均功率达到40 W,电-光转换效率约为3%。
激光二极管抽运 Nd:YAG激光 声光调Q 内腔倍频
