2 μm波段激光用途广泛，既可以应用于激光雷达、激光测距和医疗手术等领域，又可以作为中长波红外波段激光器的泵浦源。采用激光二极管直接泵浦掺铥晶体获得2 μm波段激光，是一种直接高效的技术手段，受到了广泛关注。本文介绍了Tm∶YAG、Tm∶YAP和Tm∶YLF脉冲激光器的研究进展，并进行了总结与展望。

Nd:YAG陶瓷具有可大尺寸、低成本制备的特点, 但基于Nd:YAG陶瓷的锁模激光器尚未得到大量验证。采用Nd:YAG陶瓷作为增益介质、半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模元件, 优化设计了W型谐振腔。在泵浦功率为11.49 W时, 获得了波长为1.06 μm、重复频率为144 MHz和输出平均功率为1.25 W的稳定连续锁模激光, 锁模激光的脉冲宽度为33.6 ps, 单脉冲能量为8.7 nJ, 峰值功率为0.26 kW。实验结果表明: Nd:YAG陶瓷作为增益介质, 可应用于被动锁模超快皮秒激光器中。

基于新型可饱和吸收体二硫化钨在Yb∶GdYSiO5晶体中实现了双波长调Q激光的输出.将二硫化钨纳米薄片溶液涂覆在具有高反射率的BK7玻璃基底上, 制成二硫化钨可饱和吸收镜用于启动调Q.采用光纤耦合输出的二极管激光器作为泵浦源, 其发射激光的中心波长约为976 nm.通过调节谐振腔以及选择合适的泵浦功率, 在波长为1 051 nm和1 091 nm附近同时实现了稳定调Q激光输出.调Q激光脉冲宽度为8.4 μs, 重复频率为2.9 kHz, 平均输出功率为125 mW.

分析了泵浦光纤不同锥区长度对(1+1)×1耦合器效率的影响,相同锥区长度不同泵浦臂数量对(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器效率的影响,结果表明泵浦光纤锥型区域越长,通过泵浦光纤进入信号光纤的泵浦光越多,泵浦耦合器的耦合效率越高和相同锥区长度下,泵浦臂数量越多,泵浦耦合器耦合效率越低.根据分析结果制作了(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器,通过两个(N+1)×1耦合器级联方式形成级联泵浦耦合器.测试了由两个(1+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率602 W的情况下输出泵浦功率564 W,级联泵浦耦合效率高达93.6%.由两个(2+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率1 210 W的情况下输出泵浦功率1 120 W,级联泵浦耦合效率高达92.5%,实现了千瓦级泵浦功率输出,且两种级联泵浦耦合器信号光损耗均小于0.4%.利用此方法将耦合器形成级联结构可有效提高光纤激光器系统泵浦输出能力,实现千瓦级高功率输出.

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940 nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14 mJ,重复频率10 Hz,泵浦脉宽5 ms时,获得了单脉冲能量480 μJ,脉宽5 ns,峰值功率大于20 kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。

针对大功率激光二极管泵浦固体激光器(DPL)对大功率驱动电源的特殊要求,设计了一种大电流恒功率放电及驱动控制电路。将该电路与现有的充电和过流保护电路组成一套完整的激光二极管阵列驱动电源,并应用于基于大功率激光二极管阵列的DPL系统中。该驱动电源可为DPL系统提供频率为20 Hz,脉冲宽度为230 μs,200 A以上的驱动电流,这将对多种以DPL为基础的激光**系统产生重要的实际应用价值。

利用有泵浦增益时的谐振腔衍射积分方程, 研究了二极管泵浦固体激光器中泵浦光对振荡光场的影响, 分析了泵浦光分布和泵浦光半径对振荡光场的影响。结果表明当泵浦光分布分别为均匀分布和高斯分布及椭圆高斯分布时, 最佳的泵浦分布为高斯分布; 对于高斯光束泵浦, 泵浦半径的变化会引起振荡光场的尺寸和形态的变化。定量分析结果表明泵浦半径在一定范围内变化时, 振荡光斑半径均随泵浦光半径的增大而减小。在实际的DPL设计中需要根据对振荡光的要求进行泵浦光的优化设计。

为实现重复频率大能量激光输出,基于Yb:YAG激光介质低温下良好的热特性和激光特性,设计了12 kW高功率激光二极管(LD)阵列泵浦的V型腔低温Yb:YAG激光器(液氮温度)。对于泵浦耦合系统和散热结构两个关键点,分别使用光线追迹方法和有限元方法进行了分析,提出了楔形真空窗口和低温热管等解决方案。模拟结果表明,该设计的激光器热效应较低,可实现重复频率大能量输出。

理论与实验研究了激光二极管侧泵平-平非对称腔.理论分析表明,当谐振腔运行于热稳区边缘时，激光棒内基模半径随泵浦功率迅速增加，使光束质量快速提高并保持较高的输出功率.由于该谐振腔运行于热稳区边缘的特性与近半球面腔相近，所以将此设计称为热近半球面腔.与运行于稳区边缘的平-平对称腔相比，热近半球面腔设计有助于缩短谐振腔腔长.在对热近半球面腔实验研究中，光束质量随泵浦功率迅速增加以及输出功率饱和现象被观察，实验研究与理论分析吻合较好.

Laser-diode pumped Q-switched ytterbium-doped fiber laser is studied experimentally by controlling the switching time of acousto-optic modulator (AOM). The characteristics of Q-switched pulses with different rise time of AOM regulated by the laser beam size along the window of AOM are presented. Meanwhile, the behaviors of Q-switched pulses are achieved by regulating the switching time of AOM. The single-repetition-rate and half-repetition-rate phenomena are described and discussed. The experimental results confirm that the fiber laser with lower level inversion population can be more easily operated for half-repetition-rate generation.