Nd:YAG被动调Q激光器的研究及其设计

从被动调Q激光器的速率方程出发,对其各个参数进行数值求解,模拟其变化曲线,以激光输出单脉冲能量10 mJ、脉宽3 ns为例,对被动调Q的Nd:YAG激光器进行设计,得到激光器的关键参数:输出镜反射率R和饱和吸收体的初始透过率T0,并分析其热效应.最后,以传输矩阵理论,设计了激光器的谐振腔,所得结论为二极管泵浦的被动调Q激光器的实验研究提供理论依据.     

不同腔型Cr~(4 )∶YAG被动调Q激光器

以新型可饱和吸收体 Cr4 ∶ YAG晶体作为调 Q开关 ,在平 -凸非稳腔和平 -平介稳腔中实现被动调 Q运转 .分别获得能量为 70 .5m J和 2 9.7m J,脉宽为 2 3ns和 2 0 ns,能量起伏为 1.9%和 3.8%的调 Q单脉冲输出 .实验结果表明 ,非稳腔有利于输出能量和稳定性的提高 ,理论分析和实验结果相符 .     

多量子阱InGaAsP实现Nd:YAG激光器被动锁模

采用InGaAsP多量子阱作为可饱和吸收体,以及Nd∶YAG激光器的耦合输出镜,实现1.06μm激光的被动锁模运转.当激光器腔长为115 cm时,在平凹腔结构中获得平均脉宽23 ps、能量7 mJ的单脉冲序列;在平凸腔结构获得平均脉宽21 ps、能量10.5 mJ的单脉冲序列.比较平凹腔和平凸腔结构的Nd∶YAG激光器的锁模效果,并根据样品结构和可饱和吸收体被动锁模理论,分析半导体多量子阱材料InGaAsP实现被动锁模的机理.     

大脉冲能量单层CVD石墨烯被动调Q掺镱双包层光纤激光器

基于单层化学气相沉积(CVD)石墨烯可饱和吸收体的大脉冲能量被动调Q双包层光纤激光器.采用三明治结构,将CVD法生长的单层石墨烯通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)从铜箔上转移到光纤端面,制备成PMMA/石墨烯调Q器.采用全光纤线性腔结构,掺镱双包层光纤和PMMA/单层石墨烯分别作为增益介质和被动调Q器件,大功率975nm半导体激光器作为泵浦源,大比例(95%)功率耦合输出,成功实现了中心波长为1 063.6nm大脉冲能量的稳定调Q光纤激光器.调Q脉冲序列重复频率在9.7~26.46kHz连续可调,当泵浦功率为756.1mW时,最大输出功率为46mW,最小脉宽为4.5μs,并且获得的最大单脉冲能量为1.7μJ.实验结果表明,单层CVD石墨烯性能优异,将有望在双包层光纤激光器中实现更大平均功率、单脉冲能量的激光输出.     

不同腔型Cr4+:YAG被动调Q激光器

以新型可饱和吸收体Ｃｒ＾４＋,ＹＡＧ晶体作为调Ｑ开关,在平－凸非稳腔和平－平介稳腔中空现被动调Ｑ运转。分别获得能量为７０．５ｍＪ和２９．７ｍＪ,脉宽为２３ｎｓ和２０ｎｓ,能量起伏为１．９％和３．８％的调Ｑ单脉冲输出,实验结果表明,非稳腔有利于输出能量和稳定性的提高,理论分析和结果相符。     

LD泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器性能实验研究

采用7.5 cm的直腔,对LD泵浦的Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器的脉冲性能进行了相关实验研究。采用两块不同透过率的输出镜和两块不同小信号透过率的Cr4+:YAG晶体,分别研究了调Q脉冲的平均输出功率、脉冲宽度、重复频率、单脉冲能量以及峰值功率随泵浦功率的变化关系。在泵浦功率达到13.3 W时,采用6.5%的输出镜和小信号透过率为60%的Cr4+:YAG晶体得到了最短脉宽为15 ns且具有高稳定性和可靠性的调Q脉冲输出,其相应的峰值功率可达到3.04 kW,适用于军事国防领域。     

高功率LD抽运的Nd：YVO4被动调Q激光器

在二极管(LD)抽运的Nd:YVO4激光器中,采用Cr4 :YAG(钇铝石榴石)作为可饱和吸收体,可获得1.06 μm的被动调Q脉冲激光输出.当腔长为9 cm,抽运功率为13.4 W时,得到重复频率为38.5 kHz,平均功率为1.35 W的调Q脉冲序列,其单个脉冲能量为35 μJ,脉宽为25 ns,峰值功率为1.4 kW.比较不同腔长下平均功率随抽运功率的变化关系,以及不同抽运功率下的脉冲重复频率、脉冲宽度和单脉冲能量;分析热透镜效应对输出功率的影响,以及受激粒子上转换效应对脉冲能量的影响,结果表明,理论分析和实验结果相一致.     

1.9 ns LD端面泵浦Nd:YVO4/GaAs被动调Q激光器

研究了激光二极管端面泵浦Nd:YVO4/GaAs被动调Q激光器的输出特性。在连续光运转和调Q运转情况下,得到的激光最高输出斜效率分别为41.5%和11.4%。用一片700 μm厚的GaAs薄片作为饱和吸收体,对1.06 μm激光透过率为6.5%的平面镜作为15 mm谐振腔的耦合输出镜,得到的最短脉宽仅为1.9 ns。在泵浦功率由0.5 W上升到5.6 W的过程中,用T为6.5%和20%的输出镜得到的脉冲重复频率从18.7和23.9 kHz分别上升到53和41.3 kHz。两种输出镜透过率下得到的最大脉冲能量分别为8.5和13.3 μJ,相应的峰值功率高达4.45和4.6 kW。此激光器具有非常高的振幅稳定性,在高泵浦功率下调Q脉冲振幅波动小于3%。     

LD泵浦的Nd:LuVO4被动调Q激光器

报道了一种LD泵浦的被动调QNd:LuVO4激光器,其中,Cr4 :YAG作为可饱和吸收体,KTP作为倍频晶体.在注入泵浦功率为7.4W时,得到的最大平均功率为0.88W,最高重复频率为27kHz,最窄脉宽为14ns的1.06μm基频激光输出.在泵浦功率为7W时,得到的脉冲绿光的平均功率为271mW,重复频率,脉宽,单脉冲能量和峰值功率分别为12.5kHz,28ns,21.7μJ和0.77kW.     

高透过率LiF:F_2~-晶体调Q Nd:YAG激光器的输出特性

实验上研究了高透过率下LiF:F_2~-色心晶体调Q Nd:YAG激光器的单脉冲工作区和输出特性。结果表明,高透过率下单脉冲区显著变小,调Q脉冲的脉宽变宽,双纵模调制几率显著增加。实验证实LiF:F_2~-晶体不适用于被动锁模。     

Cr4＋：YAG晶体位置对被动调Q激光器输出特性的影响研究

可饱和吸收体Cr4＋：YAG对被动调Q激光器的输出特性起着重要的作用。本文对Cr4＋：YAG被动调Q的Nd3＋：YAG激光器进行了实验和理论研究,重点研究了可饱和吸收体在谐振腔中的位置对激光输特性的影响。实验结果表明,可饱和吸收体在谐振腔中存在一个最佳位置,可使输出功率最大,脉冲宽度最小。这些研究对于被动调Q激光器的设计与应用有一定的意义。     

用于测距的掺镱脉冲光纤激光器的输出特性

研究了用于测距的被动调Q掺镱光纤脉冲激光器的输出特性,仿真对比了可饱和吸收体长度以及增益光纤长度对输出功率的影响.结果表明:在抽运源功率为5 W的条件下,输出脉冲宽度为0.8μs,脉冲峰值功率为26 W,平均功率为2 W,脉冲能量为20μJ.在物体反射率为10%,探测距离为200 m,以及大气透过率为100%的条件下,返回最小功率为3.9×10~(-7) W.     

9 W级高功率SESAM锁模Nd∶YVO_4激光器

通过LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体,以半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为被动锁模器件,利用ABCD传输矩阵法和MATLAB软件设计具有良好热稳定性和超大稳区的X-型五镜折叠谐振腔,实现了高效率和高功率的连续稳定锁模运转.在泵浦功率30 W时得到1 064nm波长最大9W的稳定锁模输出,脉冲重复频率为108.28MHz,脉宽为9.53ps,对应最大单脉冲能量84.04nJ,激光器的斜效率达到31.7%.以此为种子源放大可直接获得百瓦级高功率锁模激光输出.     

Cr~(4+)∶YAG被动调Q与被动锁模的研究

分析Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ晶体对１．０６μｍ激光的可饱和吸收特性．从速率方程出发，导出基态和第一激光态反转Ｃｒ４＋粒子数密度的变化率、第一和第二激发态的饱和光强．由此得出Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ的第一激光发态的饱和吸收只能实现调Ｑ，而第二激发态的饱和吸收可以导致锁模．在同一台脉冲式Ｎｄ∶ＹＡＧ激光器中用Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ晶体作为可饱和吸收体．改变腔长和其它实验条件，既可实现被动调Ｑ运转，得到脉宽２０ｎｓ、能量１２５ｍＪ的巨脉冲输出；又可实现被动锁模运转，得到脉宽１９０ｐｓ、能量３５ｍＪ的锁模脉冲序列     

Nd:YAG\Cr~(4+):YAG晶体的被动调Q运转特性研究

设计了一个小型的激光二极管泵浦自聚焦透镜耦合的激光器,利用Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体.研究了Nd:YAG\Cr4+:YAG键合晶体发射波长为1 064nm的被动调Q运转特性.在不同的输出率下得到了不同脉冲宽度以及不同重复频率的脉冲.当晶体温度在30℃时,重复频率范围在1.4到5kHz,脉冲宽度范围在3ns到5.2ns.在输出率为27%时最窄脉冲宽度为3ns、重复频率为4.18kHz时得到最大单脉冲能量为43.06μJ,相应的峰值功率为14.35kW,获得了的稳定脉冲序列同时获得了高度稳定的脉冲序列.此外,通过理论计算研究了键合晶体的热透镜焦距与泵浦功率的变化关系.     

含有可饱和吸收体的锁模激光器研究

给出了含有可饱和吸收体元件的调Q锁模激光器的脉宽、啁啾表达式、并对其进行了简化得到了简单的解析表达式,并用计算机数值,证明了此近似的合理性。     

LD端面泵浦Nd:YAG/MWCNT被动调Q锁模激光特性研究

本文首次研究了以多壁碳纳米管（MWCNT）为饱和吸收体,Nd:YAG被动调Q锁模激光器的输出特性。激光器连续光（CW）和调Q锁模（QML）运转平均输出斜效率分别为35.7%和14.9%。实验得到的调Q包络重复频率在45.2~128.8 kHz范围内变化。最短调Q包络脉冲宽度为95 ns,仅包含10个锁模脉冲。最高调Q包络单脉冲能量和锁模脉冲单脉冲能量分别为14.6和1.31 μJ。锁模脉冲宽度约为461 ps,相应的最高峰值功率为2.84 kW。     

基于MoS_2可饱和吸收体的Nd:GYSGG激光器双波长调Q及锁模的研究

利用真空蒸镀法制备了MoS_2可饱和吸收体,研究了Nd∶GYSGG激光器在1 057.28nm和1 060.65nm的双波长调Q及锁模运转特性.在泵浦功率为4W时获得重复频率为51kHz,最小脉冲宽度为831ns的调Q激光脉冲,以及重复频率为83MHz,脉冲宽度约为260ps的调Q锁模激光脉冲.激光器调Q运转的最大输出功率为0.25W,相应的光光转换效率为6.25%,得到最大单脉冲能量为4.9μJ.测得锁模脉冲最大输出功率为0.167W,相应的光光转化效率为3.96%.     

利用抗共振环实现稳定的BDN被动锁模

在理论上,通过对BDN能级结构的分析并结合速率方程组,指出基态驰豫时间为ns量级的BDN染料片实现被动锁模的可能性．实验上,在凸-ARR(抗共振环)非稳腔结构的脉冲式Nd：YAG激光器中,用BDN作为可饱和吸收体实现被动锁模运转,得到平均能量为22．1mJ,能量起伏为1．6％稳定的锁模单脉冲序列．     

基于MoS2可饱和吸收的Nd∶ScYSiO5晶体调Q激光特性研究

通过液相剥离法成功制备多层MoS_2溶液,将上层清液旋涂于YAG晶体表面,并进行烘干,制成实验所用的可饱和吸收镜.多层MoS_2可饱和吸收镜的微观形貌及层数由AFM进行表征,结果显示其表面较为平整,层数约为12层.实验中,实现了基于多层MoS_2可饱和吸收的Nd:ScYSiO_5晶体1074.7nm和1078.2nm双波长调Q稳定运转.在3.3W的吸收泵浦功率下,获得了392mW的调Q激光输出,斜效率为13.8%.获得的最短激光脉冲宽度,最大的脉冲重复频率及单脉冲能量分别为460.7ns,313.5kHz和1.25μJ.实验结果表明,在1μm波段,多层MoS_2是一种优异光电材料,具有良好的可饱和吸收特性.