报道了脉冲半导体激光器侧面泵浦Nd:YAG同步声光调Q纳秒激光器。采用连续输出50 W的Nd:YAG侧面泵浦模块, 当半导体激光器泵浦脉宽250 μm、重复频率1 kHz、声光Q开关延时270 μm时, 实现了平均输出功率2.27 W、脉冲宽度71 ns的稳定调Q脉冲输出。

基于飞秒激光刻写技术和侧面泵浦耦合技术，实现了主光路无熔接点的千瓦级一体化全光纤激光振荡器。采用飞秒激光与相位模板结合的刻写方法，在大模场双包层掺镱光纤上制备了一对光纤光栅，构成激光谐振腔，并采用拉锥-熔合法在同一根增益光纤上制备了两个侧面泵浦耦合器。以中心波长为976 nm的半导体激光器为泵浦源，获得了最大功率为1052 W、中心波长为1070 nm的激光输出，光光转换效率约为73%，光束质量因子M²约为1.8。演示了一种紧凑稳定的一体化光纤激光振荡器系统，并验证了其在实现高功率、高光束质量激光输出方面的潜力，其对高功率光纤激光技术的发展与应用具有重要的价值。

针对热效应劣化激光光束质量、限制激光功率水平提升的问题，研究了激光二极管侧面折返泵浦的多边形Nd∶YAG的热效应，进行了有限元数值模拟计算和实验研究。对于侧面90°切割和45°切割的两种多边形薄片增益介质，对比分析了在侧面泵浦方式下，介质轴向及径向的泵浦光吸收功率分布和温度分布。实验测量了侧面折返泵浦模式下，45°切割的增益介质的荧光分布、温度分布和热致波前畸变，实验结果与理论分析吻合。研究表明，侧面折返泵浦的45°切割多边形薄片增益介质有利于实现储能近平顶分布，并进一步降低增益介质的热效应。

该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%, 信号光通过率98%, 信号输入与泵浦输入隔离度33 dB, 泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器, 实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明, 所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。

研制了一种TEC制冷LD侧泵高能量、高光束质量、电光调Q全固态Nd∶YAG激光器。 在主振荡器中晶体棒的尺寸为φ7 mm×100 mm, Nd原子数比例为1.1%, LD泵浦的最大峰值功率为15 kW, 在重复频率为10 Hz时, 获得了350 mJ输出能量, 脉冲宽度为9.7 ns, 光束质量因子M2在水平和垂直方向分别为3.3和3.8。使用主振荡功率放大结构, 提高了最终的输出功率。第一级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ7.5 mm×134 mm, 在输出重复频率10 Hz、泵浦电流80 A、泵浦脉冲宽度200 μs时, 得到最大单脉冲能量700 mJ, 脉冲宽度10 ns。第二级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ8 mm×100 mm, 泵浦电流为80 A。最终我们获得了最大的单脉冲能量1 085 mJ, 脉冲宽度10 ns, 能量不稳定度小于3%, 测量的光束质量因子M2在水平和垂直方向分别为3.9和4.8, 实现了焦耳级高光束质量Nd∶YAG激光器的小型化、无水冷化。

高峰值功率以及高光束质量的激光光源在激光加工等领域具有重要的应用价值。利用重复频率为50 kHz、脉宽为3.9 ps、平均功率为10.9 mW的光纤种子光源, 经过两级固体双通放大, 最终得到平均功率为27.65 W, 峰值功率达到65 MW的激光输出。第一级放大器为端面抽运Nd∶YVO4放大级, 第二级放大器为侧面抽运Nd∶YAG放大级。通过利用球差补偿理论设计的双通放大结构以及调节放大级中的填充因子, 控制最终激光输出的光束质量, 得到输出激光的光束质量因子M2=1.30。

研制了一台无水冷激光二极管（LD）侧面抽运高能量、高光束质量全固态Nd:YAG调Q激光器。激光器采用半导体制冷器（TEC）进行整体冷却，有利于激光器的小型化、便携化。实验使用的Nd:YAG晶体棒尺寸为φ7 mm×100 mm，掺Nd的原子数分数为1.1%，LD抽运的最大峰值功率为15 kW。在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350 mJ、脉冲宽度为9.7 ns、光-电转换效率为6.7%、能量稳定度小于5%的1064 nm激光输出，水平和垂直方向的光束质量M²分别为7.7和12.3。