1 上海大学理学院物理系，上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室，上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
报道了由LD泵浦的Tm∶YAP激光器的研究工作。Tm∶YAP 激光器采用波长为793 nm的 LD进行端面泵浦，腔内声光调Q运转。当激光工作重复频率为300 Hz、输入泵浦功率为37.07 W时，获得了最大单脉冲能量为17.06 mJ、脉冲宽度为26.9 ns的1936 nm激光输出，相应的峰值功率为634.2 kW，在目前已报道的该晶体峰值功率数值中较高。在最大泵浦功率下，激光器在水平和垂直方向上的光束质量分别为1.41和1.34。此外，在激光器连续运转下，采用双法布里-珀罗标准具对激光波长进行调节，光谱调谐范围1932.11~1942.07 nm。
激光器 Tm：YAP晶体 声光Q开关 高峰值功率 2 μm激光 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514009
杨天利 1,2,3杨晶 1,2,4,*周王哲 1,2,3李雪鹏 1,2,4[ ... ]彭钦军 1,2,4
1 中国科学院 理化技术研究所 固体激光重点实验室，北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
4 齐鲁中科光物理与工程技术研究院，济南 250000
高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升，特别是高于50 kHz时，单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子，调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功率放大器（MOPA）方案，直接振荡获得兼具高功率、高重复频率及高光束质量的纳秒脉冲激光还比较困难。通过对激光动力学过程的仿真模拟，定量分析了高重复频率调Q过程中脉冲强度稳定性与泵浦速率的关系，并利用负透镜使振荡器工作在具有较大基模体积的热近非稳区，实现了Nd:YAG声光调Q激光振荡器在高重复频率、高功率、高光束质量三方面的均衡设计。首次利用侧泵模块实现了100 kHz高功率高光束质量纳秒脉冲激光的直接振荡产生，脉冲强度的离散系数仅为0.041，激光输出功率超过142 W，脉冲宽度为165 ns，光束质量因子M2为1.5。
激光振荡器 高重复频率 声光调Q 纳秒 高光束质量 laser oscillator high repetition rate acousto-optic Q-switched nanosecond high beam quality 强激光与粒子束
2023, 35(7): 071006
暨南大学理工学院光电工程系广东省晶体材料与激光技术及应用工程技术研究中心光纤传感与通信技术广东省重点实验室，广东 广州 510632
采用波长锁定的窄线宽880 nm激光二极管（LD）作为泵浦源，通过单块Nd∶YLF晶体实现了稳定、高效的1314 nm激光输出。当入射泵浦功率为70 W时，得到了20.4 W的连续激光输出，光光转换效率为29.1%，光束质量因子为和，连续测量1 h的功率稳定性（均方根值）优于0.1%。进一步，通过在谐振腔内插入声光调制器，实现了主动调Q运转。当重复频率为20 kHz时，获得的最大平均输出功率为16.5 W，脉冲宽度为433 ns；当重复频率为1 kHz时，获得的最高单脉冲能量为9.8 mJ，脉冲宽度为119 ns。在调Q激光输出功率最高时，测量1 h的功率稳定性（均方根值）为1.2%。
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程研究室, 上海 201800
针对基于航空和航天平台的激光雷达对2 μm波段激光源的特殊需求,设计一种声光调Q、传导冷却(Tm, Ho)∶YLF晶体和波长为2051 nm的激光器。在4腔镜8字形环形谐振腔结构中,采用自主设计的侧面抽运楔形镜波导光学耦合系统实现均匀抽运(Tm, Ho)∶YLF晶体,从而实现高光束质量、百纳秒脉宽和2051 nm波长的调Q脉冲激光的稳定输出。当激光器的输出重复频率为1 Hz时,最高单脉冲能量达到141 mJ,脉冲宽度约为103 ns,此时光-光转换效率达到4.3%,实验测得光束质量因子在x和y方向上分别为1.22和1.08。
激光器 侧面抽运 (Tm Ho)∶YLF晶体; 声光调Q 楔形镜耦合系统 中国激光
2021, 48(13): 1301005
温州大学 激光与光电子技术研究所, 浙江 温州 325035
报道了基于半导体激光端面抽运的a切Nd:GdVO4晶体级联自拉曼激光的输出特性。利用Nd:GdVO4晶体的优异激光特性和较强的拉曼增益, 结合使用针对级联拉曼设计的宽带高反腔镜, 在声光Q开光调制下, 成功实现了基于882 cm-1频移的1 309 nm波长二阶斯托克斯激光输出。在10 W入射抽运功率和50 kHz重复频率下, 获得了平均输出功率1.48 W, 脉冲宽度5.3 ns的1 309 nm激光输出, 对应的二阶斯托克斯激光阈值和光光转换效率分别为5.9 W和14.8%。结果表明: 以Nd:GdVO4作为自拉曼晶体, 通过级联拉曼可实现高效二阶斯托克斯激光输出, 对丰富固体激光波长具有重要价值。
固体激光器 Nd:GdVO4晶体 级联拉曼 声光调Q solid-state lasers Nd:GdVO4 crystal cascaded Raman acousto-optic Q-switched 红外与激光工程
2019, 48(11): 1105002
1 温州大学 物理与电子信息工程学院, 浙江 温州 325035
2 青岛海泰光电技术有限公司, 山东 青岛 266100
报道了基于磷酸钛氧铷(RTP)晶体的内腔式级联拉曼激光输出特性。采用半导体激光端面抽运声光调Q Nd:YAG晶体产生的1 064 nm激光作为基频光, 尺寸为4 ×4 ×20 mm3、沿x轴切割的RTP晶体作为拉曼增益介质。分别对X(ZZ)X和X(YY)X几何配置的RTP拉曼激光系统进行实验研究。X(YY)X几何配置的拉曼增益相对较低, 导致腔内不同非线性频率变换过程的竞争, 只测量到对应光参量振荡激光的输出。在X(ZZ)X几何配置下成功获得了271 cm-1和687 cm-1两个拉曼频移共同参与级联拉曼激光输出。高阶Stokes光随着抽运功率的增加而依次出现。在10 W入射抽运功率和15 kHz脉冲重复频率下, 获得了总平均输出功率480 mW, 转化效率4.8%的多波长激光输出。波长涵盖了1 000~1 200 nm之间各阶Stokes光。
固体激光器 RTP晶体 受激拉曼散射 声光调Q LD端面抽运 solid-state lasers RTP crystal stimulated Raman scattering acousto-optic Q-switched LD end-pumped 红外与激光工程
2019, 48(6): 0606006
华中光电技术研究所－武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
高功率高重频脉冲激光在**、工业、医疗和科研等领域具有诸多用途。通过激光二极管侧面泵浦及声光调Q技术, 实现了高功率高重频1 064 nm脉冲激光的输出。对单模块本征+单通放大和单腔双模块进行了对比试验研究, 同时对石英旋光器的热退偏补偿效应进行了试验验证。在腔内加入石英旋光器后, 脉冲激光输出功率由370 W增加到393 W, 远场光束发散角也由13 mrad减小为10.3 mrad。通过双模块本征+单通放大的装置, 在声光调制频率25 kHz的条件下, 获得了最高功率500 W, 脉宽95 ns的脉冲激光输出。该型激光器峰值功率高、光束质量好、结构简单, 可为高功率高重频脉冲激光器的应用研发提供设计参考。
激光二极管侧面泵浦 声光调Q 热退偏补偿 高重频 脉冲激光 LD side-pumping acousto-optic Q-switched thermal depolarization compensation high repetition rate pulsed laser
1 电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
3 宇航智能控制技术国家级重点实验室, 北京 100854
采用旋转光栅法实现了声光调Q CO2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO2激光波长调谐特性, 发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系, 结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97°(闪耀波长10.59 μm)和28.71°（闪耀波长9.60 μm）的光栅实验研究了声光调Q CO2激光器波长调谐特性, 分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示: 光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线, 该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 kHz时, 获得10.59 μm激光脉冲宽度为160 ns, 平均功率4.2 W, 脉冲峰值功率26.25 kW, 且稳定性良好。
CO2激光器 波长调谐 闪耀光栅 声光调Ｑ CO2 laser wavelength tuning blazed grating acousto-optic Q-switched 红外与激光工程
2017, 46(7): 0705002
搭建了声光调Q脉冲光纤激光器实验系统，研究了输出的调Q脉冲多峰现象。通过调节系统的抽运功率、声光Q开关的重复频率、开启时间、上升时间等可调参数进行实验，寻找多峰个数少、形状好的调Q脉冲。最终在抽运功率为8 W，Q开关重复频率为10 kHz，开启时间为260 ns，上升时间为150 ns时，得到一个前沿有稍微突起的调Q脉冲输出，此时激光转换效率约为23.6%。实验成功地减少了输出脉冲波形多峰的个数，优化了调Q脉冲的输出波形。对实验结果进行的分析为声光调Q光纤激光器获取输出平滑脉冲提供了方法。
激光器 光纤激光器 声光调Q 多峰 优化
为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器, 采用主振荡功率放大结构, 对声光调Q的全光纤激光器进行了研究。振荡级采用声光调Q方案, 以光纤光栅对为激光器腔镜, 915nm激光二极管连续抽运, 得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出。采用两级大模场双包层光纤放大, 实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出。第二放大级光光转换效率69%, 激光器总光光转换效率达62.7%。分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因。结果表明, 采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性, 在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%。
激光技术 全光纤激光器 主振荡功率放大 声光Q开关 功率稳定性 laser technique all-fiber laser master oscillator power amplifier acousto-optic Q-switched power stability
