基于能量均分方法, 根据经典热传导和热弹性理论, 建立了激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂棒状激光介质的数值模型, 考虑到梯度浓度掺杂激光介质端面与空气的对流换热和激光介质材料的热力学参数的温度相关性, 运用有限元法, 得出了单一浓度掺杂、2阶阶变梯度浓度掺杂、5阶阶变梯度浓度掺杂和理想梯度浓度掺杂四种掺杂结构激光介质内吸收系数、抽运光吸收功率、温度、热应力和应变的空间分布。结果表明, 采用梯度浓度掺杂结构可以大大提高激光介质内抽运光吸收分布的均匀性, 5阶阶变梯度浓度掺杂激光介质的最高温度、最大主拉应力和最大主应变分别为单一浓度掺杂激光介质的42.6%、31.9%和28.1%, 可见明显减小了热效应的影响。理论分析结果可为激光二极管抽运梯度浓度掺杂激光器的合理优化设计提供数据理论支撑。
激光二极管端面抽运固体激光器 热效应 有限元法 梯度浓度掺杂 laser diode end-pumped solid-state laser thermal effect finite element method gradient concentration doping 红外与激光工程
2019, 48(11): 1105004
1 顺德职业技术学院 电子与信息工程学院, 广东 佛山 528300
2 暨南大学 光电工程研究所, 广东 广州 510632
为了研究键合晶体在被动调Q激光器上的应用优势, 采用Yb∶YAG/Cr4+∶YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器, 获得了高效的1 030 nm和515 nm脉冲激光。实验研究了泵浦功率和初始透过率T0对各项激光性能的影响, 结果在T0=95%时得到了平均功率为1.97 W的1 030 nm激光, 对应33%的斜效率, 而当T0=85%时输出的1 030 nm脉冲峰值功率高达87 kW, 脉冲宽度低至3.14 ns。另外在与LBO的倍频实验中, 用T0=90%的键合晶体获得了较高的绿光输出功率634 mW, 对应11.2%的斜效率和15 ns的脉冲宽度。最后还研究了光谱的红移和输出镜的漏光现象, 找出进一步提高绿光功率的方法。
半导体激光器 全固态激光器 键合晶体 端面泵浦 被动调Q 倍频 laser diode all solid state lasers composite crystal diode-end-pumped passively Q-switched frequency doubling
采用激光二极管(LD)端面抽运, Nd:YAG/Cr4+:YAG热键合被动调Q, 在风冷的情况下, 对激光脉冲重复频率、脉冲宽度、峰值功率、脉冲能量及其相互关系进行了理论分析和实验研究。获得了200 kHz, 8 ns, 单脉冲能量50 μJ输出, 峰值功率高达6.25 kW。结果表明, 理论分析和实验结果一致, 此种激光器是重复频率高, 脉宽窄, 峰值功率高的全固态激光器。
激光器 固体激光器 激光二极管端面抽运 热键合 被动调Q 高重复频率
山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
报道了激光二极管(LD)端面抽运的1053 nm全固态连续单频稳频Nd∶YLF环形激光器的设计及实验结果。为克服Nd∶YLF晶体应力裂纹极限小的缺点, 采用了较长的、低掺杂的沿c轴切割的Nd∶YLF晶体。激光器的阈值抽运功率为4.7 W, 当抽运光功率为17.9 W时, 单频输出功率可达4.21 W, 长期功率稳定性为±0.8％(4.75 h), 自由运转频率波动为±10 MHz/min。为了改善激光器的频率稳定性, 利用电子伺服系统将激光器的频率锁定在共焦法布里-珀罗(F-P)腔的共振透射峰上, 锁定后, 激光器的频率波动降低为±1.7 MHz/min。
激光器 单频 激光二极管端面抽运 稳频
山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
为获得稳定输出的全固态蓝光激光器, 在考虑了准三能级Nd:YAG晶体的自吸收损耗、热致透镜效应的基础上, 设计了4镜环形谐振腔, 采用激光二极管(LD)端面抽运复合Nd:YAG激光晶体, 在腔内插入布儒斯特片作为起偏器, 由λ/2波片和TGG晶体组成单向器, 通过周期极化KTP(PPKTP)内腔倍频, 实现了连续单频运转的473 nm蓝光激光器。当激光二极管的抽运功率为20 W时, 最大连续单频473 nm蓝光输出功率为770 mW, 长期功率稳定性优于±2.2%。利用电子伺服系统将激光器的频率锁定在共焦法-珀(F-P)腔的共振透射峰上, 蓝光激光的频率稳定性优于±5 MHz/min。
激光器 单频蓝光 激光二极管端面抽运
清华大学精密仪器与机械学系 光子与电子技术研究中心, 北京 100084
报道了一台激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体, 利用两块LBO晶体进行内腔二倍频和三倍频, 实现了高效率、高峰值功率355 nm激光准连续输出的紧凑型全固态紫外激光器。激光腔采用简单平平直腔, 腔长仅108 mm。当注入抽运功率6.76 W, 重复频率20 kHz时, 355 nm激光输出平均功率最高达245 mW, 相应的光光转换效率为3.62％, 脉冲宽度为8.0 ns, 脉冲峰值功率为1.52 kW, 输出功率短期不稳定性小于4.2%, 光束质量良好。通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔结构, 整台激光器结构紧凑, 体积小巧, 便携性强, 适合于中小功率紫外激光的输出, 有利于进一步拓宽紫外激光器的应用领域。
激光器 激光二极管端面抽运 内腔三倍频 声光调Q 355 nm紫外激光器
1 山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250014
2 山东大学山大鲁能信息科技有限公司, 山东 济南 250014
3 山东大学信息科学与工程学院, 山东 济南 250100
在高功率激光二极管(LD)抽运的情况下, 对比分析了Nd:YVO4/YVO4复合晶体和Nd:YVO4单一晶体的激光特性。实验证明, 复合晶体能够有效地降低晶体内的温度梯度, 减小由端面变形带来的热透镜效应, 获得比单一晶体高出许多的输出功率。采用Z型折叠腔, 研究了Nd:YVO4/YVO4复合晶体KTP倍频特性, 当抽运功率为17 W时, 获得了6.23 W的绿光输出, 抽运光到绿光的转换效率高达37%。
激光器 热键合 激光二极管端面抽运 复合晶体 Z型折叠腔
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 深圳大学工程技术学院，深圳 518060
采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO4晶体，利用Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收元件，实现了1．06μm激光的被动调Q运转．在泵浦功率为19．1W时，获得最高平均输出功率为4．58W，脉冲宽度为84ns，单脉冲能量为36．6μJ以及峰值功率为436．2W的激光脉冲．
半导体激光器泵浦 Nd∶LuVO4晶体 被动调Q Diode-end-pumped Nd∶LuVO4 Cr4+∶YAG Cr4+∶YAG Passively Q-switched
利用两个半导体激光二极管,双端泵浦Nd∶YVO4晶体,LBO采用I类非临界相位匹配、腔内倍频.在28.9 W的泵浦功率下,获得了8 W连续波0.532 μm绿光输出,其光-光转换效率为27.7%.
二极管端泵 全固态 绿光激光 Nd∶ YVO4/LBO Nd∶YVO4/LBO Diode end-pumped All-solid-state Green laser
山东大学晶体材料国家重点实验室,山东,济南,250100
报道了利用光纤耦合大功率半导体激光器(LD)抽运Nd:GdVO4晶体,采用平凹谐振腔,输出1.34 μm波长的高功率连续波固体激光器.在抽运功率为14.75 W时,获得最大输出功率为4.62 W,光-光转换效率为31.3%,斜率效率达32.9%.利用实验测得的阈值抽运功率和斜率效率,计算了Nd:GdVO4晶体在1.34 μm波长处的受激发射截面.
激光技术 Nd:GdVO4晶体 半导体激光器抽运 受激发射截面
