平面激光诱导荧光是基于片状激光光束, 激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光, 通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。本文针对应用于高速平面激光诱导荧光成像诊断中的脉冲串激光器进行了综述, 对比了脉冲串激光不同产生方式的特点, 阐述了发展状况, 并对作为高速激光诊断光源的脉冲串激光器的发展前景做了展望。

报道了Yb∶YAG双波长激光振荡阈值的理论结果,实验获得了连续双波长激光输出.实验中, 采用紧凑的平凹腔结构、940 nm光纤耦合LD端面泵浦方式, Yb∶YAG晶体作为激光晶体, 采用10%、15%和20%的输出耦合镜, 分别实现了单波长和双波长激光输出, 在最高泵浦功率为20 W时, 输出耦合率分别为10%、20%, 最高获得3.94W的1 050 nm激光和3.40 W的1 030 nm激光, 对应的光光转换效率分别为19.7%和17.0%; 当输出耦合率为15%、泵浦功率为11.7 W时, 获得0.79 W的双波长激光, 对应的光光转换效率为6.8%, 功率比为1∶1.3, 通过光栅光谱仪测量得到双波长谱线中心分别为1 030.31 nm和1 047.50 nm; 当1 030 nm激光功率为3.0 W时, 30 min内输出功率RMS稳定性优于0.18%.该实验结果与理论分析相吻合, 可应用于设计稳定可靠的掺Yb双波长激光器.

掺Yb氟化物激光材料是继掺Yb氧化物激光材料之后的另一类重要的掺Yb激光材料, 已经成为可调谐激光和超快激光领域中研究的热点之一。 针对两种国产新型掺Yb的氟化物激光材料: 混晶材料Yb∶CaF2-SrF2和共掺离子型的单晶材料Yb, Y∶CaF2, 进行了详细的光谱特性比对实验研究。 通过荧光比对实验, 发现这两类激光材料的荧光光谱完全不同, 并分析了不同荧光产生的物理机制。 通过吸收率比对实验, 讨论了两类材料中的激活离子Yb或共掺离子Y的掺杂浓度对晶体吸收特性的影响, 得到了最佳掺Yb离子或共掺Y离子的浓度。 利用激光二极管作为泵浦源, 实现了这两类新型材料在折叠腔型下的连续激光输出运转, 其中对于共掺离子型Yb, Y∶CaF2晶体是首次实现连续激光运转。 通过激光对比实验, 获得了两类激光材料(四种样品)的激光输入—输出关系曲线, 测量了各自的斜效率和激光光谱特征。 通过系统地比较两类激光晶体的吸收率、 荧光光谱特性、 激光光谱特性以及连续激光运转的阈值功率和斜效率等参数得出以下结论: 在四种实验样品中, 共掺离子型单晶材料中的3at%Yb, 6at% Y∶CaF2晶体具有最好的光谱和激光特性, 具有良好的应用前景。 这些实验结果为进一步提升此类激光材料的性能提供了有益的参考。

本文报道了一种全固态腔内和频608.1 nm 激光器,在激光谐振腔两个分臂中?两支激光二极管分别泵浦Nd∶YVO4和Nd∶YAG晶体, 分别选择1 342 nm波长(Nd∶YVO4晶体的4F3/2-4I13/2谱线)与1 112 nm波长(Nd∶YAG晶体的4F3/2-4I11/2谱线)振荡并进行腔内和频。通过优化谐振腔设计, 腔内两个波长获得了较好的模式匹配。在两个分臂的交叠部分, 利用LBO I类相位匹配进行和频, 获得和频6081 nm激光输出。实验表明, 当Nd∶YVO4与Nd∶YAG晶体泵浦功率分别为600和740 mW时, 获得了功率为238 mW、波长为6081 nm激光输出, 激光输出稳定、噪声低。利用本文提出的和频结构是获得6081 nm激光输出较为有效的方法。

结合激光微观动力学和热传学,充分考虑到发射激光时的各能级粒子数和热力学分布特性,建立了用于分析二极管抽运铷金属蒸气激光物理特性和增益腔内的温度分布模型,得到了抽运功率和激光输出、光-光转换效率及各物理参数之间的关系,分析了有效提高抽运能量吸收的具体措施,揭示了2P3/2和2P1/2两个精细能级之间的集居数弛豫对半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)物理特性的影响。结果表明: 在设计不同用途DPAL时,必须要综合考虑各种因素,以确定相应的最佳结构参数。

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940 nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14 mJ,重复频率10 Hz,泵浦脉宽5 ms时,获得了单脉冲能量480 μJ,脉宽5 ns,峰值功率大于20 kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。

在需要利用光的相干性的场合,如倍频、光参量振荡、全息以及光束的相干合成等对激光器输出的线宽有严格的要求,这时就需要对纵模进行选择。介绍一种小型化单横模单纵模激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器,单脉冲能量3.6 mJ,重复频率200 Hz,脉冲宽度16 ns,单横模、单纵模运转。该激光器采用谐振反射器和腔内倾斜标准具对纵模进行选择,试验结果与理论计算比较吻合。该激光器可用作窄脉宽高能激光器的种子源。

报道了一台激光二极管侧面泵浦Nd∶YAG双向加压式电光调Q全固态纳秒激光器。采用结构简单的平-平腔设计, 当重复频率为500 Hz时, 得到了脉宽为5~20ns的可调输出, 当脉冲宽度为6ns时, 获得了平均输出功率为2.31W、中心波长为1064 nm的基模光, 光束发散角为2.1 mrad, M2≤1.2, 单脉冲能量稳定性高于1.16%(均方根)。采用两种不同的双通放大方式对调Q光进行放大, 分别获得了功率为18.7 W和24.4 W的脉冲输出, 单脉冲能量抖动低于2.16%和1.87%。

利用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4激光晶体皮秒三倍频355nm全固态紫外激光器，采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术及皮秒再生放大技术，对1 064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配Li3B3O5(LBO)晶体二倍频和Ⅱ类相位匹配LBO晶体三倍频，获得了稳定性好、倍频效率较高的355 nm紫外激光输出。当二极管泵浦功率为5 W时，获得了脉宽为17 ps、重复频率为1 Hz、单脉冲能量为129.6 μJ的稳定三倍频紫外激光输出，基频光到二倍频光和三倍频光的转换效率分别达到60.3%和16.6%，3 h输出单脉冲能量的抖动在0.58%以下。