满朝阳 1,2崔璨 1,2,*王雨雷 1,2,**刘福寒 1,2[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
针对梯度掺杂晶体和均匀掺杂晶体,采用数值模拟的方式分析了泵浦光束腰半径、光束质量因子(M2)与束腰位置对模式匹配效率的影响,并通过实验验证了不同束腰位置对激光器输出功率的影响。由计算结果得到,在不同的泵浦光参数下,与均匀掺杂晶体相比,梯度掺杂晶体均具有更稳定的模式匹配;当泵浦光M2为10和50,束腰半径为0.5 mm时,对于任意位置的束腰,梯度掺杂晶体的模式匹配效率都高于均匀掺杂晶体。在实验上对比分析了泵浦光不同束腰位置的输出功率,结果表明,梯度掺杂晶体的模式匹配效率受泵浦光束腰位置的影响较小。当晶体位于谐振腔中心时,在高于70 W的泵浦条件下,梯度掺杂晶体的输出功率高于均匀掺杂晶体,最高输出功率为44.8 W,与均匀掺杂晶体相比,提高了4.67%;当晶体紧贴输入镜时,梯度掺杂晶体的最高输出功率为34.0 W,与均匀掺杂晶体相比,提高了11.84%。因此,梯度掺杂晶体更适用于高功率泵浦。
激光器 梯度掺杂晶体 模式匹配 激光器理论 端面泵浦 高功率激光 
中国激光
2024, 51(5): 0501001
孙佳宁 1,2王雨雷 1,2张雨 1,2齐瑶瑶 1,2[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
为了减弱激光二极管端面泵浦固体激光器热效应的影响,提高激光谐振腔稳定性及改善激光器的输出特性,以激光二极管端面泵浦Er:Yb:glass/Co:MALO晶体为研究对象,采用有限元分析方法,并根据热传导理论对其进行多物理场耦合热效应分析,系统分析了非键合和键合晶体、泵浦中心波长、功率以及束腰半径对激光晶体的温度场、热应力场以及形变量的影响。结果表明:键合晶体中Co:MALO晶体不仅起到了被动调Q的作用,还起到了热沉的效果,可以有效改善晶体内部的温度分布、热应力和形变量。中心波长为940 nm的泵浦对晶体的穿透性远高于976 nm,采用940 nm的泵浦可以改善晶体的最高温度,但976 nm泵浦结构是扩散键合较安全的结构。由于增大泵浦功率会导致晶体单位面积功率密度分布的增加,热效应也会加剧,泵浦功率增大100 mW对应温度增加9 K,热应力增加1.5 MPa,热形变增加0.5 μm。减小泵浦光束半径也会导致热效应的增加,但影响相较于功率不明显。理论分析结果可为激光二极管端面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃1.5 μm固体激光器减小热效应的合理优化设计提供数据理论支持。
LD端面泵浦 Er:Yb:glass/Co:MALO 调Q激光器 热效应 热应力 LD end-pumped Er:Yb:glass/Co:MALO Q-switched laser thermal effect thermal stress 
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230349
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部,北京 100094
2 中国科学院大学光电学院,北京 100049
本文报道了一种基于传导冷却端面泵浦板条(CCEPS)结合正交Porro棱镜谐振腔,采用中心波长为805.8 nm(60 ℃时)、半峰全宽为6.8 nm的泵浦源,可实现在15~70 ℃宽温度区间工作的激光器。实验上获得了脉冲能量为49.82 mJ、脉冲宽度为8.11 ns、重复频率为20 Hz的脉冲激光输出,光斑直径为2.12 mm,发散角小于2 mrad,峰值功率达到6.14 MW,输出能量不稳定度在-1.5%~+1.5%以内。实验测得的激光器输出能量随温度的变化曲线与理论计算得到的板条对泵浦光的吸收效率随温度的变化趋势具有较好的一致性。将该模型进一步优化,设置宽光谱泵浦源的中心波长为806 nm(25 ℃时),激光器的温度不敏感区间较本实验测试温度区间拓宽了将近一倍。
激光器 正交Porro棱镜谐振腔 端面泵浦板条 宽温区 高可靠性 
中国激光
2023, 50(19): 1901006
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W 激光二极管(LD)和焦距为4 mm的耦合聚焦镜,在不改变LD和谐振腔结构与间距(15 mm)的情况下,选取5个耦合聚焦镜位置,研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响,特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时,相较于其他耦合聚焦镜位置,在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,被动调Q激光器实现了更高重复频率(160 kHz)、更高平均输出功率(360 mW)、更高单脉冲能量(2.250 μJ)、更低时域抖动(120 ns)的稳定脉冲输出。实验数据说明,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时,谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854,该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。
LD端面泵浦 被动调Q 耦合聚焦镜位置 LD-pumped passively Q-switched coupling focusing lens position 
发光学报
2023, 44(2): 307
作者单位
摘要
暨南大学理工学院光电工程系广东省晶体材料与激光技术及应用工程技术研究中心光纤传感与通信技术广东省重点实验室,广东 广州 510632

采用波长锁定的窄线宽880 nm激光二极管(LD)作为泵浦源,通过单块Nd∶YLF晶体实现了稳定、高效的1314 nm激光输出。当入射泵浦功率为70 W时,得到了20.4 W的连续激光输出,光光转换效率为29.1%,光束质量因子为Mx2=1.65My2=1.81,连续测量1 h的功率稳定性(均方根值)优于0.1%。进一步,通过在谐振腔内插入声光调制器,实现了主动调Q运转。当重复频率为20 kHz时,获得的最大平均输出功率为16.5 W,脉冲宽度为433 ns;当重复频率为1 kHz时,获得的最高单脉冲能量为9.8 mJ,脉冲宽度为119 ns。在调Q激光输出功率最高时,测量1 h的功率稳定性(均方根值)为1.2%。

激光器 1314 nm激光 端面泵浦结构 Nd∶YLF晶体 声光调Q技术 
中国激光
2023, 50(2): 0201006
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
介绍了一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)端面泵浦的固体激光器。该激光器以VCSEL阵列端面泵浦Nd∶YAG晶体,使用二维微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直整形,通过电光调Q方式,在100 Hz重复频率情况下,实现了脉宽为4.16 ns、能量为5.36 mJ、峰值功率为1.29 MW、光束质量为Mx2=1.409和My2=1.531的激光输出。
激光器 固体激光器 垂直腔面发射激光器 端面泵浦 
中国激光
2022, 49(18): 1801002
宋越 1,2,3王志敏 1,2张丰丰 1,2薄勇 1,2彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
报道了一种高功率、高光束质量的755 nm连续波翠绿宝石激光器。首先,对比研究了638 nm激光二极管(LDs)和532 nm固体激光器单端泵浦的翠绿宝石激光器。当638 nm LDs作为泵浦源时,得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为3.9 W和19.7%。保持其他条件基本不变,将泵浦源换成532 nm激光器,得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为2.1 W和10.0%。结果表明利用 638 nm LDs泵浦翠绿宝石可获得更高的激光功率和转换效率。此外,研究了638 nm LDs双端泵浦的翠绿宝石激光器,在755 nm处得到了6.2 W的连续输出功率,相应的光-光转换效率和斜效率分别为16.3%和24.2%,并且连续输出功率为5.0 W时的光束质量M2优于1.47,这是翠绿宝石激光器在近衍射极限下的最高连续输出功率。这种高功率、高光束质量的755 nm翠绿宝石激光器为连续波紫外激光器的研制提供了良好、稳定的基频源。
Alexandrite continuous-wave end-pumping laser diode 翠绿宝石 连续波 端面泵浦 激光二极管 
红外与激光工程
2021, 50(3): 20200217
谢仕永 1,2,*宋普光 1王彩丽 2,3王三昭 3[ ... ]蔡华 1,2
作者单位
摘要
1 中国建筑材料科学研究总院有限公司,北京 100024
2 建材行业特种光电材料重点实验室,北京 100024
3 中建材光芯科技有限公司,山东 枣庄 277101
通过半导体激光二极管(LD)垂直阵列端面泵浦Nd:YAG晶体获得了高能量1 064 nm调Q激光输出。根据LD波长随温度线性变化的物理特性,通过调节LD温度改变泵浦光波长,使其偏离Nd:YAG的吸收峰,降低了激光介质泵浦端面增益,有效抑制了制约调Q激光输出能量的自激振荡。在LD泵浦能量530 mJ时,产生了95 mJ的1 064 nm激光输出,相应的光光转换效率为18%,调Q动静比为73%,激光脉宽8 ns,光束发散角为2.5 mrad.
全固态激光器 端面泵浦 调Q 自激振荡 all solid state laser end pumping Q-switching self-excited oscillation 
红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200304
作者单位
摘要
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
Nd∶YVO4晶体一般采用 808nm激光作为泵浦源, 但是其强烈的吸收导致了严重的热效应, 限制了激光输出功率和光束质量。采用了吸收相对较弱的 888nm激光作为泵浦源, 显著降低了 Nd∶YVO4晶体在高泵浦功率下的热效应; 结合自主研发的全光纤结构皮秒种子源, 利用再生放大器, 实现了脉冲宽度 12.1ps、重复频率 100~500kHz、最高单脉冲能量超过 250μJ的 1064nm皮秒激光输出。该再生放大器具备体积紧凑、脉冲稳定、单脉冲能量较高、转换效率较高、光束质量良好的优势, 可直接或继续放大后作为超快激光加工系统的光源。
再生放大器 端面泵浦 带内泵浦 掺钕钒酸钇 皮秒激光 regenerative amplifier end-pumped in-band pumped Nd∶YVO4 picosecond laser 
光学与光电技术
2020, 18(2): 78
作者单位
摘要
1 中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024
2 建材行业特种光电材料重点实验室, 北京 100024
采用垂直腔面发射激光端面泵浦Nd∶YAG获得了高能量的1 064 nm调Q激光输出。与边发射半导体激光相比, 垂直腔面发射激光具有各向发散角相同、波长随温度漂移小等优点, 更适合用作泵浦源以产生高效率、结构紧凑的激光。泵浦能量为200 mJ时, 产生了最高45 mJ的1 064 nm激光输出, 光光转换效率达到22.5%, 激光脉宽为8 ns, 发散角为1.2 mrad。基于模拟计算优化了Nd3+掺杂浓度, 通过采用低浓度的Nd∶YAG晶体减小泵浦端面增益, 从而有效抑制了影响调Q激光能量提高的自激振荡, 为获得高能量的端面泵浦调Q激光输出提供了有效的技术手段。
垂直腔面发射激光 端面泵浦 调Q激光 自激振荡 Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL) end pump Q-switched laser self-excited oscillation 
光学 精密工程
2020, 28(3): 558

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