红外与激光工程
2022, 51(12): 20220239
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
1 西南石油大学, 四川 成都 610500
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
为获得一体化ns脉冲固体激光器，设计了一种Cr4+∶YAG被动调Q的激光器，将Cr4+∶YAG和Nd∶YAG热键合到一起，并在两端直接镀膜构成F-P激光腔。实验中用光纤耦合的激光二极管端面泵浦激光晶体，实现准连续的激光脉冲输出。针对实验中存在的热透镜效应，设计了一散热片，并对风吹和散热片的实验结果进行了对比。实验证实了设计的可行性，并实现了激光器的稳定运转。
Cr4+∶YAG被动调Q激光器 热键合 热透镜效应 Cr4+∶YAG passively Q-switched laser thermal bonding thermal lens effect
针对热键合直角棱镜和角锥棱镜构成的946 nm激光器,详细讨论了输出端946 nm介质膜反射镜对单频运转的影响及热稳定性问题。指出通过改变p分量的透射比不能有效增加腔内激光的线偏振度;增强施加在角锥棱镜上的磁场强度,不仅可以显著提高腔内激光的线偏振度,减小输出激光的损耗,而且可在提供相同环路损耗差的情况下,降低对946 nm激光p分量的高透要求。通过传播矩阵方法,研究了该准单块非平面环形腔的热稳定性及高斯光束能量分布问题。
激光器 单频 热键合 环形腔 角锥棱镜 热透镜
清华大学精密仪器与机械学系激光与光子技术研究室, 北京 100084
采用晶体热键合方法加工制作了YAG/Nd:YAG/YAG单包层平板波导,波导晶体几何尺寸为12 mm×5 mm×1 mm,其中中心掺杂层Nd:YAG厚度约为0.2 mm,对称外包层YAG厚度约为0.4 mm。采用一种新的抽运方法—棱边倒角面抽运方法对晶体进行抽运:波导晶体的一条12 mm长棱边加工成大小为12 mm×0.3 mm的倒角面,快轴准直抽运激光二极管(LD)发出的抽运光经聚焦后从倒角面入射进入晶体,抽运吸收效率约为82%。激光器谐振腔采用平-平腔,其中全反镜直接在波导晶体端面镀高反膜实现,输出镜尽可能靠近晶体另一端面,腔长约12mm。当输出镜透射率为6.6%,激光二极管抽运光功率约为49.5 W时,得到输出激光功率13.6 W,光-光转换效率约27.5%,导波方向光束质量M2因子1.9。激光器实现了较高的光-光转换效率和较好的导波方向光束质量。
激光技术 固体激光器 棱边倒角面抽运 平板波导固体激光器 热键合
1 四川大学,电子信息学院,成都,610064
2 西南技术物理研究所,成都,610041
采用数值求解被动调Q速率方程,并讨论了基于热键合技术被动调Q激光器的优化方法.通过数值仿真讨论分析了谐振腔的损耗、饱和吸收体的初始透过率、输出镜的反射率和泵浦功率等参数对激光输出的影响.结果表明:输出镜存在最佳透过率,使得输出功率最高和脉冲能量最大;减小饱和吸收体的初始透过率能有效提高脉冲能量,并压缩脉宽,但是会增加阈值泵浦功率;泵浦功率与脉冲重复率和输出功率近似成线性增加,增大泵浦功率可以压缩脉宽.并通过实验验证了理论分析的正确性.
热键合 LD泵浦 速率方程 被动调Q 可饱和吸收体
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
采用价格便宜的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)代替价格昂贵的硅或者玻璃作为聚合酶链式反应(PCR)微流控芯片的基片材料,采用柔性大、自动化程度高的准分子激光微加工方法代替加工工艺复杂的光刻化学腐蚀方法。通过对聚甲基丙烯酸甲酯准分子激光加工规律的研究,在19 kV和18 mm/min的优化加工参量下,在40 mm×63 mm的聚甲基丙烯酸甲酯基片上制备出了20个循环的聚合酶链式反应微流控芯片。芯片微通道横截面呈倒梯形,底面粗糙度小于0.5 μm。微通道宽104 μm,深56 μm,长1040 mm,加工耗时57 min。该芯片和相同尺寸的盖片在160 N和105 ℃条件下经过20 min热压键合在一起,键合强度为0.85 MPa。通过进样实验发现键合后的芯片具有良好的密封性。键合后的芯片和温控系统集成在一起,采用比例积分微分(PID)方法得到的控温精度为±0.2 ℃,采用红外热像仪得到的相邻温区间的温度梯度分别为16.5 ℃和22.2 ℃,即该芯片可以实现聚合酶链式反应扩增。
激光技术 准分子激光 聚合酶链式反应微流控芯片 热键合
研究了掺Yb3+钇铝石榴石(Yb:YAG)晶体的生长和性能,通过试验得出了合适的温场系统、生长工艺和热处理条件.通过测量Yb:YAG晶体在939nm处的透过率得出了其吸收系数与原始掺杂浓度之间的关系.所生长的Yb:YAG晶体连续输出功率14.1 W,光-光转换效率为38.6%,斜率效率达55.1%.对Yb:YAG-YAG,Nd:YAG-YAG进行了热键合技术研究,获得了较满意的结果.
人工晶体 激光晶体 提拉法 晶体生长 性能 热键合
天津大学精密仪器与光电子工程学院教育部光电科学技术重点实验室, 天津 300072
介绍了热键合双包层平板波导激光器的研究进展,包括热键合技术的优越性,双包层平板波导的新思想,集成可饱和吸收体的被动调Q波导激光器。
热键合 双包层 平板波导激光器
