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.     

LD泵浦机械斩波调Q激光器的设计

主要通过理论上的设计,给出一种LD泵浦机械斩波调Q全固态Nd:YAG脉冲激光器。该方案通过机械斩波调Q的方式,给出一个锁定功率不受Q开关限制,同时输出激光的脉冲宽度接近于声光调Q的输出脉冲。设计主要通过分析开关时间、脉冲时间和储能时间的关系,由马达的转动角速度、斩波片半径来确定开槽宽度、挡光宽度。在设计激光脉冲输出时,可根据加工要求,确定开关时间、脉冲宽度、储能时间等3个参数,并设计出相应的斩波片。通过这种机械Q开关的设计,给出了脉宽范围在0.2~4ms,脉宽范围参数可调,单脉冲能量0.1~2J,脉冲频率可调的激光脉冲输出。该脉冲激光器,可以突破声光调Q的全固态Nd:YAG脉冲激光器的平均输出功率200W的瓶颈,以期解决部分激光加工如激光毛化等工业应用的加工效率问题。     

LD泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q锁模激光器的输出特性

研究了LD泵浦Nd:YVO4/Cr4 :YAG调Q锁模激光器的输出特性,得到了如下结论:腔长较短时只能实现调Q脉冲激光输出,其峰值功率随泵浦功率成近似线性增加;当腔长增加到足够大时可实现稳定的被动调Q锁模激光脉冲输出,与调Q激光脉冲比较峰值功率得到很大提高;脉冲LD泵浦时,锁模脉冲激光输出平均功率减小,锁模脉冲峰值功率远大于连续泵浦锁模脉冲的峰值功率,谐振腔稳定区变宽.     

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%。     

SBS调Q双包层光纤激光器

报道了包层泵浦调Q光纤激光器的实验研究。采用连续光泵浦方式,在激光谐振腔中,利用多模硅光纤中的非线性效应-受激Brillouin散射(SBS)进行自调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出;改用脉冲光泵浦方式,实现了重复频率连续可调,稳定的纳秒量级光脉冲输出,脉宽(FWHM)小于2ns,峰值功率大于8kw。     

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%.     

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.     

基于Nd:YAG/V:YAG键合晶体的1338 nm微片激光器研究

基于Nd:YAG/V:YAG键合晶体,在连续和准连续LD端面泵浦条件下,研究了输出波长1 338 nm的被动调Q微片激光器的输出特性。在连续泵浦条件下,最大的输出功率为0.73 W,此时得到稳定的调Q脉冲输出,脉冲宽度为139 ns。在准连续泵浦下,获得了被动锁模调Q激光输出,输出的最大功率为1.01 W,对应的脉冲宽度为80 ns,其中的锁模系列单脉冲宽度约为70 ps。实验结果表明,Nd:YAG/V:YAG键合晶体有利于获得高功率紧凑的1 338 nm脉冲激光输出,同时准连续泵浦能有效地降低激光晶体的热效应从而获得更高功率的激光输出。     

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     

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.     

高重复率LiF:F_2~-色心调Q的YAG倍频激光器

本文阐述了作者研制的LiF:F_2~-晶体色心调Q的YAG倍频激光器.该激光器输出高重复率、高峰值功率、窄脉宽的脉冲蓝绿激光,适用于机载激光雷达进行大面积、高深度、高精度的海洋探测.文中还介绍了这种激光器输出激光的偏振性、脉冲宽度和能量的稳定性等实验结果.     

基于金纳米棒可饱和吸收体的Nd:YSAG被动调Q激光器

以新型金纳米材料为可饱和吸收体,研究了LD端面泵浦的Nd:YSAG被动调Q激光器的激光输出特性。实验中通过调整金纳米棒的长径比等参数,成功地将金纳米棒材料由表面等离子体共振引起的非线性吸收峰调控到Nd:YSAG激光的输出波长1 062 nm处,并成功获得了稳定的被动调Q激光输出,在泵浦功率为4.9 W时,激光器的平均输出功率为14 m W,此时,激光脉冲宽度为944.1 ns,重复频率100.1 k Hz。实验结果表明,金纳米材料在脉冲激光领域具有良好的应用前景。     

种子注入高重复频率Q开关激光器

分析了自发辐射与注入种子信号在激光建立过程中的竞争对种子注入的影响. 利用单块非平面环形腔单频激光器作为种子振荡信号,注入到高重复频率Q开关构成的从动激光器,获得单脉冲能量大于5mJ、脉冲宽度40ns的单纵模振荡脉冲激光输出. 测试了种子激光器在不同频率、功率及在从动激光器不同抽运能量下种子注入现象发生的几率实验. 结果表明,频率匹配和从动激光器的抽运能量是影响种子注入发生几率的重要因素.     

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。     

激光技术简介:第三部分 激光技术

在前面两讲,我们介绍了激光原理和激光器.要把激光器广泛应用于工农业生产、国防建设和科学实验中去,还要根据不同的用途,采用一些特殊的方法和装置.本讲介绍几种最常用的激光技术,包括激光调Q、调制、倍频、选模、稳频、放大和锁模等项技术.一、激光调Q(Q开关)技术在第二讲中,我们介绍过脉冲运转的固体激光器,它比连续运转的激光器,一般具有较高的峰值功率,可用于材料加工方面.但是,它的激光输出的脉冲宽度(也叫脉冲时间)比较宽(通常为毫秒数量级),所以平均功率低.这种普通的脉冲激光器还不能适用于激光测距、激光雷达、激光脉码通信等,而要采用激光调Q技术,以产生适用的巨脉冲的激     

基于Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体的被动调Q微片激光器

利用端面泵浦Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体搭建了1064 nm被动调Q微片激光器.采用100 Hz脉冲光源泵浦键合晶体,获得了脉冲宽度1.72 ns、峰值功率70.3 kW、单脉冲能量120μJ的被动调Q脉冲激光,相应的最大光-光转化效率为4.1％.利用连续光源泵浦,获得了重复频率为3.1 kHz、脉冲宽度为3.5...     

可实现特殊激光微加工工艺的控制系统

以发动机气缸内表面作为激光微加工对象,基于半导体二极管泵浦YAG激光器的声光调Q技术,研制出可满足特殊激光微加工工艺要求的激光微加工设备控制系统.通过对运动控制卡MC8041A及自制的激光调Q控制卡的软件编程,实现对设备机械运动系统以及激光调Q信号输出的控制.运动控制卡控制各轴伺服电动机运转;激光调Q控制卡接收安装在旋转轴上的高精度增量式旋转编码器的反馈脉冲,对其进行计数、分频后,输出所需激光调Q信号.借助于激光调Q控制卡对激光头旋转运动和激光器单个激光脉冲输出的协调联动控制,形成单脉冲同点间隔多次激光微加工工艺,实现对发动机气缸内表面高效、高质量的微加工.     

0.47J×100Hz高光束质量二极管泵浦脉冲固体激光器

采用二极管侧面泵浦结构和主振放大方案,设计和实验研究了大能量高光束质量脉冲固体Nd：YAG激光器.获得了单脉冲输出能量0.47J,重复频率100Hz,光束质量M2因子为4的高光束质量全固态脉冲激光输出.     

新型电光调Q腔内倍频绿光激光器

本文报道了一种新型的LD泵浦Nd:YVO4-KTP电光调Q绿光激光器，用单块KTP晶体同时作为电光调Q开关和Ⅱ类相位匹配的倍频晶体，减少了腔内损耗，提高了效率，得到了脉宽为12ns的绿光脉冲序列。激光器采用纵向同轴泵浦方式、独特的整体控温技术和小焦距非球面聚焦透镜，并把全部元件固化为一个整体，进一步提高了器件的效率、激光的输出功率和光束方向的稳定性。     

LD侧面泵浦被动Q开关Nd:YAG激光器模拟与实验研究

该研究考虑被动调Q过程的动态损耗,即考虑可饱和吸收体的吸收系数随时间的变化,分析了LD端面泵浦被动Q开关Nd:YAG激光器的速率方程组。数值模拟了在不同可饱和吸收体初始透过率,以及不同输出耦合镜透过率的情况下,输出激光的单脉冲能量和脉宽。并与试验结果进行了对比。模拟结果和实验结果相符合。研究结果表明随着初始透过率的增加单脉冲能量逐渐减小,而脉宽逐渐增大。随着输出耦合镜透过率的增加,单脉冲能量先增大后减小,脉宽先减小后增大。