1 西安建筑科技大学 理学院，陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学 应用物理研究所，陕西 西安 710055
为减弱脉冲激光二极管巴条侧面泵浦Nd:YAG陶瓷激光器热效应影响，提高谐振腔稳定性以及改善激光器性能，文中利用热传导理论对脉冲激光二极管巴条侧泵激光陶瓷产生的温升及热形变场进行了解析研究。依据脉冲激光二极管巴条侧面泵浦激光陶瓷工作状态分析，建立契合实际的热分析模型，通过热传导Poisson方程求解，得到单脉冲侧泵激光陶瓷泵浦时段与泵浦间期两个阶段温度场与热形变场的一般解析表达式。定量地分析了脉冲二极管巴条侧面泵浦Nd:YAG陶瓷三维温场分布、重复脉冲泵浦过程中温度场分布，以及不同泵浦参数对温场的影响，定量分析了达到热动态平衡时泵浦面的热形变量。计算结果表明：当泵浦光功率为60 W，重复频率为100 Hz，束腰半径为150 μm，钕离子掺杂质量分数为1.0 %时，Nd:YAG陶瓷泵浦面产生29.6 ℃的温升，泵浦面与通光面产生0.95 μm和0.99 μm的热形变量。激光陶瓷温度场解析方法解决了使用数值分析法造成研究精确度不高的问题，该方法还可以应用到激光系统的其他热问题研究中，为减弱激光系统中的热问题提供了理论依据。
全固态激光器 侧面泵浦 Nd:YAG陶瓷 瞬态热效应 解析分析 all-solid-state-laser side-pumped Nd:YAG ceramics transient thermal effect analytical analysis 红外与激光工程
2021, 50(11): 20200495
1 深圳光韵达光电科技股份有限公司, 广东 深圳 518057
2 中国科学院半导体研究所 中国科学院半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
3 北京印刷学院 机电工程学院, 北京 102600
4 五邑大学 数字光芯片联合实验室, 广东 江门 529020
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。
激光二极管泵浦 Nd:YAG陶瓷 被动锁模 皮秒脉冲 激光器 laser diode pump Nd:YAG ceramic passive mode-locking picosecond pulse laser
Author Affiliations
Abstract
1 Key Lab of Functional Crystal and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 School of Materials Science and Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
3 Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A high efficiency, high power diode-side-pumped quasi continuous wave (QCW) Nd:YAG ceramic rod laser at 1064 nm based on the domestic transparent ceramic is reported. The average output power of 961 W is achieved with double ceramic rods by means of a symmetrical convex-convex cavity. The optical-to-optical conversion efficiency is 38.3% and the slope efficiency is 45.3%. To the best of our knowledge, this is the highest level of efficiency achieved for the domestic Nd:YAG ceramic rod laser.
Nd:YAG陶瓷激光器 二极管侧面泵浦激光器 准连续波 140.3460 Lasers 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2010, 8(12): 1144
1 烟台大学光电信息科学技术学院， 山东 烟台 264005
2 山东大学晶体材料国家重点实验室， 山东 济南 250100
3 山东大学信息科学与工程学院， 山东 济南 250100
报道了一种LD端面抽运Nd:YAG陶瓷，以GaAs作为饱和吸收器件的全固态被动调Q激光器。当抽运功率为23.3 W时，最大平均输出功率为2.06 W，相应的光光转换效率为8.8%，斜效率为9.9%，最高重复频率、最大单脉冲能量、最短脉冲宽度和最大峰值功率分别为49.5 kHz，41.6 μJ，17 ns和2.44 kW。
激光器 Nd:YAG陶瓷 LD抽运 被动调Q 光学学报
2010, 30(s1): s100311
1 四川大学 电子信息学院 光电科学与技术系,成都 610064
2 中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100015
本文对Cr4+:YAG 被动调Q Nd:YAG 陶瓷激光器的输出特性进行了理论和实验研究。在相同泵浦功率和不同输出耦合透过率条件下,实验测量了被动调Q 陶瓷激光器的输出激光重复频率、平均输出功率以及单脉冲能量,并与理论计算结果进行了比较。研究结果表明,随着输出耦合透过率的增加,输出激光重复频率单调减小,而平均输出功率及单脉冲能量则呈现出先增加后减小的变化趋势,只是平均输出功率及单脉冲能量所对应的最佳输出耦合透过率会有所不同。
Cr4+:YAG 被动调Q Nd:YAG 陶瓷 输出特性 最佳输出耦合透过率 Cr4+:YAG passively Q-switched Nd:YAG ceramic output performance optimal output coupling transmission
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 上海 200050
实验研究了激光二极管阵列(LDA) 侧向抽运国产Nd:YAG陶瓷棒的准连续及被动调Q激光输出特性。该陶瓷激光器采用LDA侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构, 陶瓷棒抽运区域长度为20 mm,其总尺寸为3 mm×35 mm,掺杂原子数分数为～1% 。在千赫兹准连续运转条件下,当平-平谐振腔的输出耦合镜透过率为47.3%时,获得最大平均功率23 W的1064 nm激光输出,光束发散角为4.5 mrad,斜率效率达12%。在谐振腔内插入Cr4+:YAG晶体作为被动调Q开关,成功地实现了陶瓷激光器千赫兹重复频率调Q激光脉冲输出,当Cr4+:YAG晶体初始透过率为60%时,输出激光脉冲宽度(半峰全宽)可窄至14.5 ns,调Q动静比约为40%。
激光器 Nd:YAG陶瓷 激光二极管阵列 侧面抽运 被动调Q
针对反射式激光二极管端面泵浦Nd:YAG陶瓷激光器,建立了增益介质二次吸收的物理模型.根据热传导理论,采用有限元分析方法,定量分析了Nd:YAG陶瓷薄片介质内部的温度场分布以及温度梯度分布,讨论了影响温度场分布的主要因素.研究结果表明,Nd:YAG陶瓷薄片介质内部的温度场分布与泵浦光功率、泵浦光光斑半径、薄片厚度以及冷却方式等因素密切相关.
端面泵浦 Nd:YAG陶瓷 薄片 二次吸收 温度场分布
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
研究了激光二极管(LD)侧向抽运的Nd:YAG陶瓷电光调Q激光器的激光输出特性。该激光器采用九组激光二极管线阵列(LDA)侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,并用微通道热汇冷却技术冷却。在电光调Q方式下,重复频率为100 Hz,抽运单脉冲能量为416 mJ时,用尺寸为5 mm×75 mm,掺杂原子数分数为1%的Nd:YAG陶瓷棒,获得50 mJ的1064 nm激光输出,脉冲宽度为12 ns,斜率效率达24%。并实验测量和分析了偏振片,KDP晶体,四分之一波片等调Q器件的插入损耗。测量了输出激光时间波形和光斑的光强空间分布。
激光器 Nd:YAG陶瓷 电光调Q
