增大调Q激光输出的理论和实验研究

利用LiF：F2^-色心晶体作为可饱和吸收体,在带抗共振环(ARR,Anti-Resonant-Ring)的YAG激光器中进行调Q实验．当LiF晶体置于ARR中心处,激光腔为凸-ARR非稳腔．而当LiF置于凸面全反镜前,激光腔等效为一个普通的平一凸非稳腔,由调Q速率方程出发。理论和实验证明,在相同的实验条件下,凸一ARR腔的激光输出能量大大高于普通的平一凸非稳腔的输出能量．利用多种泵浦能量进行系列实验,验证了结论的可靠性。     

抗共振环提高调Q激光能量

在带抗共振环（ARR）的非稳腔Nd:YAG激光器中，将调Q材料Cr^4 :YAG晶体和LiF:F2色心晶体置于ARR中心，获得调Q单脉冲能量分别为86．1mJ。这一输出能量远大于相同实验条件下传统的平－凸非稳腔激光器，理论分析很好地解释了实验结果。     

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.     

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%.     

Nd:YAG调Q脉冲泵浦的Cr4+:Mg2SiO4激光器

采用Nd∶YAG调Q激光器输出的1.06μm光脉冲泵浦掺铬镁橄榄石(Cr4 ∶Mg2SiO4)晶体,实现Cr4 ∶Mg2SiO4激光器的增益开关运转.Cr4 ∶Mg2SiO4在46 mJ的泵浦能量下,输出激光脉冲的中心波长约为1.22μm,能量和脉宽分别为4.8 mJ和8.2 ns,其光-光转换效率达到12%.同时,研究激光器的光-光转换效率随聚焦透镜焦距的变化特性.     

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。     

激光注入锁定技术压缩线宽的研究

本文采用多模激光振荡的半经典理论,分析了在注入锁定时腔内各纵模与注入信号间的作用关系.用连续的Nd:YAG激光器产生的单纵模激光信号,注入高增益调Q非稳腔激光器中,实现了注入锁定,获得了脉宽为20ns、峰值功率为10.5MW的傅立叶变换极限的单纵模激光输出.     

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.     

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.     

532 nm激光脉冲抽运的钛蓝宝石增益开关激光器

采用Nd∶YAG调Q倍频激光器抽运钛蓝宝石(Ti∶Al2O3)晶体,实现钛蓝宝石激光器的增益开关运转.当用脉宽为32 ns,能量为21 mJ的532 nm绿光脉冲抽运时,在5 cm腔长情况下,获得比抽运光脉冲窄的15 ns脉宽的激光脉冲,脉冲能量为0.86 mJ,激光中心波长为780 nm.理论上,从速率方程组出发,计算输出激光的脉冲宽度,研究激光器抽运能量、腔长及腔结构对输出特性的影响.     

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。     

固体激光器的快速电光Q开关驱动电路的实验研究

比较了三种不同的电光调Q驱动电路。电子管式调Q电路工作稳定，退压沿70ns左右，但空间体积大，激光脉冲能量较低；雪崩管串联武调Q电路退压时间大约为20ns，输出激光脉冲能量高，脉宽窄；MOSFET管串联调Q电路，简单可靠，单管耐压高，退压时间为50ns。     

基于Nd:LGGG连续与调Q脉冲人眼安全激光器研究

1.4μm人眼安全激光具有对人眼安全?对烟雾环境穿透能力强以及易于产生和探测等特点?本文基于Nd:LGGG新晶体,采用石墨烯作为可饱和吸收体,研究了1.4μm人眼安全激光输出特性?在注入泵浦光功率15.6W时,获得2.38W的1.4μm连续激光输出,光 光转换效率为15.4%;在注入泵浦光功率14.3W时,获得平均功率为255mW的1.4μm调Q激光输出,输出脉冲宽度为490ns,重复频率为80kHz,激光单脉冲能量为3.2μJ,脉冲峰值功率6.53W?     

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.     

直流电纵向激励机械调Q CO2激光器的动力学分析

用一种快速斩波器实现简单直流电纵向激励CO₂激光的机械Q调制. 产生了峰值功率为1~2 kW、 重复频率为740 Hz、 单脉冲宽度为200~300 ns的激光脉冲. 用六温度模型模拟该机械调Q CO₂激光器Q调制的动力学过程, 分析了CO₂分子分解为CO分子比率、 腔内放电电子密度(放电电流)对输出脉冲强度的影响, 并计算了Q转换输出脉冲线形、 脉冲峰值功率及脉冲宽度, 理论计算分析与实验结果相符.      

双端泵浦的Z型折叠腔声光调Q绿光激光器

目的 获得Z型折叠腔声光调Q系统稳定运行的条件并优化谐振腔的参数关系。方法 对Z型折叠腔进行传输矩阵分析和数值计算，获得了一组优化参数。结果 以此参数搭建大功率激光二极管双端泵浦Nd：YVO4／LBO激光器，实现了声光调Q绿光输出。结论 当泵浦功率为25．9W，在重复频率为35kHz时，获得了平均功率为4．7W单脉冲能量为134μJ的绿光输出，光-光转换效率为l8．1％     

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.     

LD端面泵浦被动调Q激光器的实验研究

从Cr4+ :YAG的晶体特性及开关特性出发 ,通过实验实现了LD端面泵浦被动调Q激光器的运转 ,得到了最小脉宽为 2 2ns,重复频率为 2 3kHz,峰值功率为 3 .5kW的激光输出 ,脉冲和稳定性为± 6% ,并对实验中出现的各种现象进行了定性的分析