杭州电子科技大学 通信工程学院，杭州 310018
提出了一种基于Nd∶GdVO4晶体的双波长正交偏振被动调Q激光器。建立了对应的速率方程模型，研究了激光器输出双波长脉冲和不同输出镜反射率条件下泵浦功率对激光输出时域特性的影响。理论研究结果表明，通过调节输出镜反射率改变双波长阈值反转粒子数密度，当π偏振阈值反转粒子数密度小于σ偏振阈值反转粒子数密度且差值较小时，激光器可以输出双波长被动调Q脉冲激光，通过增大泵浦功率可以依次产生π偏振单一波长脉冲、双波长多对一脉冲、双波长一对一脉冲、双波长一对多脉冲以及σ偏振单一波长脉冲。搭建实验装置，设置π偏振输出镜反射率为0.60，σ偏振输出镜反射率为0.95，对泵浦功率和激光输出时域特性之间的关系进行验证。随着泵浦功率的增大，激光器依次输出具有上述时域特性的脉冲激光，与数值仿真结果一致。当泵浦功率为5.51 W时，激光器输出正交偏振双波长一对一脉冲激光，其中π偏振和σ偏振的波长分别为1 063.23 nm和1 065.52 nm，平均功率分别为323 mW和462 mW，脉冲峰值功率分别为11.62 W和20.35 W，脉冲宽度分别为185 ns和168 ns，脉冲重复频率为141 KHz。
双波长激光器 固体激光器 被动调Q Nd∶GdVO4 1 063 nm/1 065 nm输出 Dual-wavelength laser Solid laser Passively Q-switched Nd∶GdVO4 1 063 nm/1 065 nm output
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
报道了一种可宽温稳定工作的高峰值功率亚纳秒被动调Q的Nd∶GdVO4激光器。激光振荡级采用平凹腔结构，以尾纤耦合半导体激光器端面抽运Nd∶GdVO4晶体，以Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q。在抽运吸收能量为5.9 mJ时，振荡级输出峰值功率为1.5 MW,脉冲宽度为600 ps的脉冲激光，单脉冲能量为0.9 mJ，光-光转换效率为15.4%，光束发散角为1.2 mrad。采用端面抽运的双程放大结构对振荡级输出激光进行放大，最终得到峰值功率为3.5 MW，单脉冲能量为2.1 mJ激光输出。测量了不同温度下的激光能量的变化，结果表明,在20~36 ℃的温度范围内，激光输出能量的抖动量(均方根)为5%。激光器结构紧凑、功耗低，可作为未来空间激光应用的光源。
激光器 高峰值功率 窄脉宽 宽温
1 北京交通大学理学院激光研究所， 北京 100044
2 教育部发光和光信息重点实验室, 北京 100044
提出了一种紧凑高效的吉赫兹(GHz)1.34 μm Nd∶GdVO4/V∶YAG调Q锁模激光器。采用激光二极管进行端面抽运，将紧凑线性腔结构与透过率为10%的输出耦合镜相结合。优化了激光晶体的相关实验条件，理论分析了激光晶体的相关特性。实验中使用了Nd∶GdVO4晶体，Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%，V∶YAG晶体的初始透过率为83%。利用该晶体实现了重复频率高达2 GHz的锁模脉冲，所得锁模调制深度接近100%，调Q锁模激光器的最大输出功率可达715 mW。基于波动机制理论，模拟了单个调Q包络下的锁模脉冲图形,所得理论结果与实验结果相符。
激光器 调Q锁模激光器 高重复频率 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061407
中航工业洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
采用侧面泵浦Nd∶GdVO4晶体的方式, 利用I类相位匹配LBO(LiB3O5)晶体进行腔内倍频。腔型采用平凹直腔, 利用软件模拟优化谐振腔腔镜曲率半径、腔长以及晶体放置位置等参数, 在最大注入电功率750 W时获得9.7 W的671 nm光输出, 重复频率10 kHz, 发散角7.9 mrad, 电-光转换效率约为1.3%。
高重复频率 Nd∶GdVO4晶体 LBO晶体 红光激光器 high repetition rate Nd∶GdVO4 crystal LBO crystal red laser
中航工业洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471009
为了获得高功率窄脉宽532 nm绿光激光输出,通过高重复频率声光驱动调Q技术和LD侧面泵浦Nd∶GdVO4技术,获得高功率线偏振1 064 nm激光输出。采用内腔倍频方式,对非线性晶体KTP进行频率变换,实现高功率窄脉宽绿光激光输出。在电源输入电流30 A,调Q驱动频率10 kHz的条件下,获得最高功率30 W线偏振1 064 nm激光输出,脉宽30 ns,倍频KTP晶体获得23.4 W的532 nm绿光输出,1 064 nm到532 nm转化效率为78%。实验结果表明：通过声光调Q技术和LD侧面泵浦Nd∶GdVO4技术,可以实现高功率线偏振窄脉宽1 064 nm激光输出,倍频非线性晶体KTP可获得高功率窄脉宽532 nm激光。
LD侧面泵浦 高重复频率 LD side-pumped high repetition frequency Nd:GdVO4 Nd∶GdVO4 KTP
1 北京工业大学 应用数理学院，北京 100124
2 安庆师范学院 物理系，安徽 安庆 246011
3 山东大学 晶体材料研究所，济南 250023
为研究808 nm和879 nm两种泵浦光对Nd∶GdVO4晶体激光输出特性的影响，并比较两种不同波长泵浦所得连续输出光的效率高低，分析了Nd∶GdVO4晶体的能级结构和两种泵浦光作用下的激光输出特性，发现在879 nm也有较强的吸收峰.用808 nm和879 nm两种不同波长泵浦Nd∶GdVO4晶体的过程是不同的，808 nm泵浦是一种间接方式能量转移的过程，在此过程中有明显的热负载产生.而879 nm泵浦是将粒子直接激励到激光辐射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量.从理论上可知，879 nm的泵浦量子效率要高于808 nm的泵浦量子效率，对减少晶体的热产生有很强的优势.实验中采用激光二极管端面泵浦Nd∶GdVO4晶体直腔方案,研究了两种不同泵浦光泵浦Nd∶GdVO4晶体以获得1 063 nm的连续光，得到了两种光抽运时的斜效率，发现在同样实验条件下，879 nm泵浦的输出光斜效率在小功率泵浦时略高于808 nm；而在大功率泵浦的情况下明显高于808 nm，最高达到38%.同时，在808 nm抽运时，实验上获得了1 341 nm波长的激光，为光通讯的应用提供了一种光源.
Nd∶GdVO4晶体 间接抽运 直接抽运 斜效率 Nd∶GdVO4crystal Indirect pumping Direct pumping Slope efficiency
山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014
为了改善激光晶体热效应，建立了矩形截面激光晶体热模型，通过求解热传导泊松方程，比较了矩形截面Nd∶YVO4和Nd∶GdVO4及Nd∶GdYVO4晶体的温度场分布和抽运端面的热形变，计算了由抽运端面热形变引起的光程差和总的光程差。由比较结果可知，在相同情况下，Nd∶YVO4,Nd∶GdYVO4及Nd∶GdVO4晶体的端面中心最高温升分别约为320℃,342℃和190℃，总光程差最大为1.7μm，2.11μm和1.3μm。结果表明，Nd∶GdYVO4晶体端面中心最高温升及总光程差均为最小，更适用于大功率LD端面抽运；对于大功率全固态激光器，由端面热形变引起的光程差对晶体热焦距有较大影响。
激光器 端面热形变 泊松方程 光程差 热焦距 lasers end-thermal deformation Possion equation Nd∶GdVO4 Nd∶GdVO4 optical path difference(OPD) thermal focal length
刘蓉 1,2,3,4,*拜晓锋 1,2,3,4李锋 1,2,3,4白晋涛 1,2,3,4
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710032
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
3 商洛学院, 陕西 商洛 726000
4 西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
为构建LD泵浦Nd∶GdVO4/KTP腔内倍频热效应不敏感的激光器系统，提高绿光激光的热稳定性，利用基于传播圆变换理论的Z型腔图解分析方法，得到光斑半径w2、w3随热动力参数1/ft的变换关系，利用Mathematics编程软件计算得到了具有激光晶体热透镜不敏性的Z型折叠腔参数。当激光器腔长参数为170mm, 523mm和152mm时，在20.3W的注入泵浦功率下获得了2.72W的531.5nm连续绿光激光输出，实现光-光转换率13%。通过传播圆变换理论图解分析方法的理论计算和实验研究，发现在1/ft小于0.25cm-1的情况下，该腔在激光晶体和倍频晶体处的光斑大小稳定，热效应不敏感，像散不明显。
全固态激光器 绿光激光 图解分析法 Nd∶GdVO4晶体 热透镜效应 all-solid-state laser green laser graphic analysis method Nd∶GdVO4 crystal thermolens effect
西安建筑科技大学理学院, 陕西 西安 710055
以半解析热分析理论为基础, 研究了超高斯分布激光二极管(LD)端面抽运背冷式方形Nd∶GdVO4微片晶体的热效应。通过对激光晶体工作特点的分析, 建立热模型, 利用新的热传导方程求解方法, 得出了背冷式方形Nd∶GdVO4微片晶体内部温度场、热形变场的半解析计算表达式。研究结果表明, 当使用输出功率为700 W的LD(超高斯阶次为4)端面中心入射背冷方形Nd∶GdVO4晶体(晶体掺钕原子数分数为1.2%)时, 在抽运端面中心获得69.6 ℃最高温升和74.1 nm最大热形变量, 与实验结果一致。得出的方法可以应用到其他激光晶体热问题研究中。
激光物理 Nd∶GdVO4微片晶体 热分析 背冷 各向异性
哈尔滨工业大学光电子技术研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
激光二极管(LD)大功率端面抽运固体激光器(DPSSL)中的热效应会影响到激光器的各个方面,使得激光输出效率下降,光束质量变坏、谐振腔的稳定性变差等。采用新波段879 nm取代808 nm,将粒子直接激励到激光发射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量,有效地减少热的产生,降低激光二极管端面抽运Nd∶GdVO4晶体的热效应,获得更高性能的激光输出。在相同条件下通过879 nm激光二极管直接端面抽运及808 nm激光二极管间接端面抽运Nd∶GdVO4激光器的实验比较,结果表明,在较高抽运功率下采用879 nm抽运提高了Nd∶GdVO4激光器的激光输出性能。最后采用879 nm激光二极管端面抽运Nd∶GdVO4晶体棒直线腔方案,在16.3 W的吸收抽运功率下,获得最大连续输出功率9.8 W的TEM00模1063 nm激光输出,对吸收抽运光的光-光转换效率高达60.1%,斜率效率达68.4%。
激光技术 Nd∶GdVO4激光器 直接抽运 879 nm激光二极管 热效应
