山西大学物理电子工程学院 山西 太原 030006
低噪声的全固态单频Nd:YVO4激光器在量子精密测量和引力波探测中有重要的应用。激光器的弛豫振荡是影响激光器噪声水平的主要因素, 优化激光器的泵浦、输出耦合透射率和内腔损耗等参数, 只能微小改善激光器的强度噪声, 调整或改变激光器的弛豫振荡状态才是有效降噪方式。光电负反馈技术, 通过对噪声传递函数的增益和相位的改变有效抑制了弛豫振荡; 注入锁定技术, 通过低噪声注入场的影响来改变弛豫振荡状态, 从而有效抑制弛豫振荡噪声。利用光电负反馈和注入锁定两种技术相结合, 在反馈光束分束ε=10%、反馈回路直流增益g=15textdB、相位超前φ=60°、注入锁定功率放大因子H=20时, 可使声频区的激光器强度噪声降低5dB、弛豫振荡峰值噪声降低39dB。
全固态单频Nd:YVO4激光器 强度噪声 光电负反馈技术 注入锁定技术 All-solid-state single frequency Nd:YVO4 laser intensity noise optoelectronic negative feedback technique injection locking technique 量子光学学报
2023, 29(4): 041001
1 沈阳理工大学 理学院，沈阳
2 中国人民解放军32124部队，吉林 延吉
3 鞍山紫玉激光科技有限公司，辽宁 鞍山
介绍了基于电光调Q与MOPA技术的高重频、窄脉宽的1 064 nm和532 nm双波长固体激光器。采用Nd:YVO4晶体作为激光增益介质，加以电光调Q，得到1 064 nm本振激光输出，为获得稳定脉冲激光输出，在激光器本振级的基础之上，再将其进行两级行波放大，当两级放大级泵浦电流均为6.7 A，重复频率为10 kHz时，实现了输出功率为31.4 W，脉宽为6.2 ns的基频光输出，功率稳定性RMS为0.25%，采用腔外倍频获得16.6 W的532 nm激光输出，1 064 nm基频光到532 nm倍频光的转换效率可达53%。
高重频 窄脉宽 双波长 high repetition rate narrow pulse width master oscillator power-amplifier (MOPA) MOPA Nd:YVO4 Nd:YVO4 dual-wavelength
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所，天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 齐鲁工业大学(山东省科学院) 激光研究所，山东 济南 250014
4 南开大学 物理科学学院，天津 300071
报道了一款基于调制共振泵浦技术的Nd:YVO4自拉曼激光器。针对全固态自拉曼激光器中热效应严重导致的激光器输出功率及光光效率普遍偏低的问题，合理地将共振泵浦技术和调制泵浦技术相结合，实现了激光器的有效热管控，缓解了激光器的热效应，提高了泵浦上限，从而实现了激光器输出功率和光光效率的大幅提高。当泵浦源的调制频率为10 kHz、占空比为40%、平均泵浦功率为30 W、声光Q开关的调制频率为100 kHz时，获得了最大平均功率为8.57 W的1176 nm斯托克斯光输出，相应光光转换效率28.6%。相较于相同泵浦功率的连续泵浦机制下的实验结果，斯托克斯光平均输出功率提高了42%，光光效率提高了8.5%。实验结果表明：共振泵浦和调制泵浦技术相结合的方式可以有效缓解热效应，提高泵浦功率上限，从而提高自拉曼激光器的输出功率和光光效率。
自拉曼激光器 Nd:YVO4激光器 二极管调制泵浦 共振泵浦 self-Raman laser Nd:YVO4 laser diode-modulated pumped in-band pumping 红外与激光工程
2021, 50(12): 20200227
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai 201800, China
We demonstrate nonlinear pulse compression of an 8 kHz Nd: picosecond laser using the multi-pass-cell (MPC) technique with fused silica as the nonlinear medium. The pulse duration is compressed from 12.5 ps to 601 fs, corresponding to a pulse shortening factor of 20.8. The output pulse energy is 154 μJ with an efficiency of 74.5%. To the best of our knowledge, this is the highest pulse compression ratio achieved in a single-stage MPC with bulk material as the nonlinear medium. The laser power stability and the beam quality () before and after the MPC are also experimentally studied. Both the laser power stability and the beam quality are barely deteriorated by the MPC device.
multi-pass cell Nd:YVO4 compression ratio femtosecond laser Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 093201
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
2 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
3 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
A simple, compact, double-pass pumped Nd:YVO4 thin disk laser is demonstrated. Its continuous-wave performance with different Nd doping concentrations and thicknesses is investigated experimentally. The maximum output power of 17.7 W is achieved by employing a 0.5 at.% doped sample, corresponding to an optical-to-optical efficiency of 46% with respect to the absorbed pump power. In addition, a numerical analysis and an experimental study of the temperature distribution, and thermal lens effect of the Nd:YVO4 thin disk, are presented considering the influence of the energy transfer upconversion effect and the temperature dependence of the thermal conductivity tensor. The simulated results are in good agreement with the experimental results.
energy transfer upconversion effect Nd:YVO4 thermal lens effect thin disk laser High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(1): 01000e10
报道了一种结构简单紧凑的高峰值功率抽运单级双通掠入射Nd:YVO4板条放大器。为了抑制高峰值功率抽运时的放大自发辐射(Amplified spontaneous emission, ASE), 板条晶体上下表面镀锗处理, 并设计了掠入射全反射中心点与抽运区域中心点不重叠的双通放大光路。采用该放大器对重复频率200 Hz, 单脉冲能量10 μJ, 脉冲宽度24 ns的种子光进行放大, 在最大抽运能量35 mJ时, 获得了单脉冲能量2.7 mJ, 脉冲宽度24.3 ns, 光束质量因子M2约1.2的激光输出, 能量提取效率7.7%。
板条放大器 双通放大 半导体抽运 slab amplifier Nd:YVO4 Nd:YVO4 dual-pass amplification diode pumping
报道了一种高效率激光二极管(LD)侧面抽运光胶蓝宝石的Nd:YVO4板条激光放大器。主振荡器为Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微片激光器, 在重复频率为20 kHz时, 输出平均功率为0.2 W, 脉冲宽度为2.4 ns, 光束质量因子为1.17的激光输出。采用抽运面光胶蓝宝石的Nd:YVO4掠入射板条对种子激光进行放大, 在抽运功率为45 W时, 获得了平均功率10.2 W的激光输出, 光光转化效率为22%。与未光胶蓝宝石的Nd:YVO4掠入射板条相比, 光光转换效率提高了约10%, 输出光束质量从M2x＝1.61, M2y＝1.59提高到M2x＝1.32, M2y＝1.27。该激光器结构简单、紧凑, 采用抽运面光胶蓝宝石的方法改善了Nd:YVO4板条晶体的热效应, 能够实现高效率、高光束质量放大。
激光器 板条放大器 光胶 热效应 lasers slab amplifier optical contact Nd:YVO4 Nd:YVO4 thermal effect
1 长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春高新技术产业开发区管委会, 吉林 长春 130012
报道了一种由波长锁定878.6 nm LD双端抽运Nd:YVO4声光调Q激光器, 重复频率在500 kHz时具有稳定的1 064 nm脉冲激光输出。在重频为100 kHz, 晶体吸收功率58 W时, 获得18.2 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为31.3%, 脉宽为15.2 ns; 在重频为500 kHz、晶体吸收功率58 W时, 获得26.1 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为45%, 脉宽为44.2 ns, 重频在100~500 kHz下具有稳定的脉冲输出, 光束质量较传统模式下有明显提高, 并且转换效率也有提升。实验表明: 利用波长锁定878.6 nm激光二极管直接泵浦的方式, 有利于降低晶体热效应、提高光束质量, 提高光-光转换效率, 获得窄脉宽的脉冲激光输出,并且在一定的温度变化范围内具有极好的温度稳定性。
波长锁定878.6 nm双端泵浦 Nd:YVO4晶体 低热效应 dual-end pumped wave-locked 878.6 nm Nd:YVO4 crystal low thermal effect 500 kHz 500 kHz 红外与激光工程
2018, 47(6): 0606001
1 四川大学 电子信息学院 激光微纳工程研究所, 成都 610064
2 台湾交通大学 理学院 电子物理系, 台湾 新竹 30010
3 华北光电技术研究所, 北京 100015
采用MgO掺杂的周期性极化铌酸锂晶体作为非线性晶体，搭建了线性平-凹腔结构的外腔式倍频系统，分析了增益介质和输入耦合镜之间的距离对二次谐波转换效率的影响。实验中，使用光纤耦合二极管泵浦Nd:YVO4激光器作为基频光源，通过改变增益介质和输入耦合镜的间距，测量了激光器的纵模数量、锁模脉冲稳定性、基频光线宽以及光-光转换效率。实验结果显示，增加增益介质和输入耦合镜之间的距离，可以在一定程度上提升自锁模脉冲的稳定性并有效减小基频光线宽。当泵浦功率较高时，适当增加该间距可以有效提升二次谐波转换效率。
二次谐波 周期性极化晶体 转换效率 激光器 second harmonic generation MgO:PPLN Nd:YVO4 Nd:YVO4 conversion efficiency laser 强激光与粒子束
2018, 30(4): 041002
