LD侧泵全固态Nd_YAG_KTP高功率连续绿光激光器
LD端面泵浦Nd：YAP晶体腔内倍频539.5nm连续输出绿光激光器
LD端面泵浦Nd：YAP晶体腔内倍频539.5nm连续输出绿光激光器作者：曲大鹏宋婷来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要：一台采用半导体泵浦Nd：YAP晶体腔内LBO倍频的波长为539.5nm的连续输出激光器。
选取Nd：YAP晶体由能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁过程中的1079nm谱线作为基频光，采用I类相位匹配非线性晶体LBO作为倍频晶体，在LD泵浦功率为2W时，在V型腔中实现了50MW的539.5nm连续输出。
对比了不同腔长的谐振腔稳定参数G随热焦距的变化。
关键词：YAP晶体腔内；波长；激光器1 引言人眼敏感波长峰值在550nm；血细胞在540nm附近存在吸收峰。
Nd：YAP晶体为负双轴正交晶体，可以选择的切割方式分别a轴切割，b轴切割，c轴切割。
晶体在1000nm附近主要有三个较强谱线，分别是1064nm，1072nm和1079nm，这三个波长的受激发射截面在不同轴向都不相同，如表1所示，其中1079nm在a轴和b轴上的受激发射截面都比其他两个波长稍强，在b轴方向为44x10-20cm2。
当选择a轴切割的Nd：YAP 晶体时，切面垂直于a轴，此时在截面内的b轴和c轴分别垂直于a轴，可以通过偏振选频等方式b轴方向上的1079nm基频起振。
Nd：YAP的1079nm谱线的受激发射截面为44x10-20cm2，这个数值已经接近Nd：YAG 晶体的1064nm谱线的受激发射截面，比Nd：KGW和Nd：YLF的主要谱线都要强，而他的导热能力与Nd：YAG相当，在拓展固体激光器波长方面有很大潜力，对比不同晶体主要谱线的受激发射截面和能级寿命等参数，可以看到Nd：YAP的1079nm谱线是波长最长的，可以通过倍频获得539.5nm的黄绿色激光。
1079nm谱线是由能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁产生，Nd：YAP晶体能级分布如图1所示。
从ND：YAP能级可以看出，1079nm激光谱线的实现过程是由泵浦光将基态离子泵浦到4F5/2能级，然后通过无辐射跃迁到4F3/2能级，即1079nm的上能级，当上能级离子跃迁到4I11/2能级时产生1079nm激光谱线。
LD泵浦全固体单频YVO_4_KTP绿光激光器研究
第31卷 第4期2001年8月激 光 与 红 外LA SER&IN FR AR EDV o l.31,N o.4A ug ust,2001·激光器· 文章编号:1001-5078(2001)04-0208-02LD泵浦全固体单频YV O4/K T P绿光激光器研究郑 权1,檀慧明1,赵 岭2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春,130022;2.中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)摘 要:报道了一种用国产激光二极管泵浦的全固体高效率单频Nd∶YVO4/KT P绿光激光器的设计。
结合采用短程吸收法与双折射滤光片技术两种选频方案,实现了Nd∶YVO4/KTP结构绿光激光器的单频稳定输出。
在泵浦功率为360m W时,单频稳定输出达38m W,光-光转换效率超过10%。
关键词:LD泵浦;Nd∶YVO4/KT P;单频;绿光激光器中图分类号:T N248.1 文献标识码:AStudy of LD-pumped YVO4/KTP Single-frequency Green LaserZH ENG Quan1,T AN Hui-ming1,ZHAO Ling2(1.Chang chun institut e o f O ptics,F ine M echanics and Phy sics,Changchun130022,China;2.Shanghai insti-tute o f Optics and Fine M echanics,Shanghai201800,China)Abstract:A design of LD-pum ped high efficiency Nd∶Y VO4/KT P single fr equency gr een laser w as presented in the paper.U sing the combination of sho rt absor ptio n depths and bir ef ring ent filt er for med by a type-ⅡCP M K T P cr ystal and a Brew ster plate,mode selectio n w as per for med.W it h360m W incident pump laser,38mW single-fr equency laser o ut put w as obtained,t he o ptical-to-optical conv ersio n up to10%Key words:L D-pumped;N d∶Y V O4/KT P;single-fr equency;g r een laser.1 引 言LD泵浦的全固体激光器具有效率高、结构紧凑、光束质量好、性能稳定、寿命长等优点,日益引起人们的广泛重视。
3种常见腔型LD泵浦全固体绿激光器
第23卷 第5期2002年 应用光学 V o l .23 N o .52002文章编号:1002-2082(2002)05-0019-033种常见腔型LD 泵浦全固体绿激光器张玲,杨少辰(北方交通大学物理系,北京100044)摘 要: 总结LD 泵浦全固体绿激光器的3种常见腔型:即传统直腔、三镜折叠腔和四镜环行腔。
分别对3种腔型的特点进行分析。
关键词: 直腔;折叠腔;环行腔;绿激光器中图分类号:TN 248.1 文献标识码:A引言由于激光二极管(L aser D i ode )抽运的固体绿激光器具有体积小、转换效率高、光束质量好、寿命长等独特优点,已成为当今激光领域研究开发的热点。
高功率绿色激光在激光医疗、抽运染料及钛宝石激光器中起重要作用,并且绿激光在海水中有良好的穿透特性,所以在水下遥感和通讯中也有广泛地应用前景。
为了获得大功率高效率的固体绿激光器,必须选择合适的腔型。
本文总结了目前常用的3种腔,并对3种腔的特点进行分析。
1 3种腔型的全固体绿激光器1.1 传统直腔的全固体绿激光器全固体绿激光器的直腔结构如图1所示。
图1 绿激光器的直腔结构F i g .1 Stra i ght cav ity structure of green la ser 首先把激光二极管阵列发射的光束质量很差的激光耦合到光纤中,经过一段传输,从光纤中出射的光束变成发散角较小的、圆对称的、中间部分光强最大的泵浦光束。
此光束入射到N d ∶YA G 激光棒上。
靠近聚光系统一端的激光棒镀有808nm 高透和1064nm 高反膜,且作为一个腔镜,这就减少了额外使用腔镜引入新的损耗。
介质膜片对1064nm 高透同时对532nm 高反,从而防止激光晶体对倍频光的吸收。
倍频晶体为 类相位匹配的KT P 晶体。
输出镜为R =300mm 的平凹镜,它对1064nm 高反同时对532nm 高透。
在有效抽运功率为10W 时,得到输出平均功率为1.7W 的532nm 绿光,总体光转换效率为17%。
LD端面泵浦Nd：YVO4／KTP连续绿光激光器热效应研究
Ｌ Ｄ端面泵浦 Ｎ ：Ｖ ４ Ｋ Ｐ连续绿光激光器热效应研究 ｄＹ Ｏ ／ Ｔ
李 明真 毕云 峰 于 家峰 杨 海莲 ， ， ，
（． １ 德州学院物理 系， 山东 德州 ２３ ２ ；． ５ ０ ３ ２ 山东大学 威海分校信息工程学 院， 山东 威海 ２４ ０ ） ６ ２ ９
摘 要： 针对 Ｎ ：Ｖ 晶体热传导各 向异性的特点， ｄ Ｏ Ｙ 在泵浦光为高斯光束、 泵浦尺寸小于通光 面 的情况下 ， 求解 晶体热传 导 方程 ， 到 晶体 中各 点 的精 确 温度 ， 而分 析 Ｌ 得 从 Ｄ端 面 泵 浦 固体 激光器的热效应。在理论分析的基础上， 优化腔形， 设计 了Ｖ形折叠腔 Ｎ ：Ｖ Ｋ Ｐ腔 内 ｄＹ Ｏ／ Ｔ 倍 频连 续绿光 激光器 ， 在泵 浦 功率 为 １Ｗ 时 ，０４ ｍ 和 ５ ２ｍ 激光 输 出功 率 分 别 为 ７４ Ｗ 和 ５ １６ ｎ ３ｎ ．２ ４ ， 一光 转换 效 率为 ４ ． ％ ，６ ７ 。 Ｗ 光 ９５ ２ ．％ 关键 词 ： 激光 晶体 ； 热效应 ；ｄＹ Ｏ Ｎ ：Ｖ 晶体 ； 端面 泵浦 ； 向异 性 各 中图分 类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ ２８１ 文献标 识码 ： Ａ
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第３ ７Байду номын сангаас 第 １ 期 １
２０ ０７年 １ 月 １
激 光 与 红 外
Ｌ ＡＳＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ ． ７， ． １ １３ Ｎｏ １ Ｎｏ ｅ ｅ ， ０ ７ ｖ ｍｂ ｒ ２ ０
文章编号 ：０ １５７ （０ ７ １－１８ ３ １０ —０ ８ ２ ０ ） １１６ － ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｅ ａ ｆｅ ｔｏ ｏ ｅ Ｅｎ － ｕ ｐ ｄ Ｎｄ： ｔ ｄ ｎ Ｔｈ ｍ ｌＥｆ ｃ ｆ Ｄｉ ｄ ｄ ｐ ｍ ｅ ＹＶＯ４／ ＴＰ Ｋ ＣＷ ｅ ｎ Ｌａ ｅ Ｇｒ ｅ ｓ ｒ
LD泵浦连续及脉冲绿光激光器研究的开题报告
LD泵浦连续及脉冲绿光激光器研究的开题报告题目：LD泵浦连续及脉冲绿光激光器研究摘要：本次研究旨在利用LD泵浦连续及脉冲绿光激光器，实现高效、高质量的绿光输出。
通过理论分析和实验验证，对该激光器的调谐范围、输出功率及光束质量等性能进行了研究和优化，为绿光激光器的应用提供了重要的参考。
关键词：LD泵浦、连续激光器、脉冲激光器、绿光输出、光束质量1. 研究背景绿光激光器在生物医学、光通信、激光雷达等领域都有广泛的应用。
传统的绿光激光器多采用Nd:YAG激光器的二次谐波产生绿光的方法。
但这种方法成本高、效率低、可靠性差，在一些特殊应用环境下难以满足需求。
因此，发展一种高效、高质量的LD 泵浦绿光激光器具有较大的应用前景。
2. 研究内容本次研究采用LD泵浦连续及脉冲绿光激光器作为研究对象，旨在优化该激光器的性能，具体研究内容包括：(1) LD泵浦绿光激光器的基本原理及调谐范围，包括基本结构、激光输出波长、调谐方式等方面的原理研究。
(2) 连续激光器的高效绿光输出，包括LD泵浦绿光激光器的输出功率、光束质量、稳定性等方面的研究。
(3) 脉冲激光器的高能量绿光输出，包括LD泵浦绿光激光器脉冲工作方式的实现、脉宽及重复频率的优化以及高能量绿光输出的设计等方面的研究。
3. 研究方法本次研究采用理论分析和实验验证相结合的研究方法。
根据LD泵浦绿光激光器的基本原理，通过数值模拟和实验测量，对其性能进行分析和优化。
4. 研究意义本研究的意义在于，通过对LD泵浦绿光激光器性能的研究及优化，实现高效、高质量的绿光输出，为绿光激光器在生物医学、光通信、激光雷达等领域的应用提供了具有参考价值的结果。
5. 研究进展目前，本研究已经完成LD泵浦绿光激光器的基本结构设计及实验搭建。
初步的实验结果表明，采用LD泵浦脉冲绿光激光器可以实现较高的输出功率和良好的光束质量，达到了预期的研究目标。
6. 计划进度下一步工作将重点关注LD泵浦连续绿光激光器的实验研究，包括对其输出功率、光束质量及稳定性等方面的优化。
为您介绍什么是NdYAG固体激光器
为您介绍什么是Nd:YAG固体激光器一、概述Nd:YAG激光器是一种固态激光器，其涉及到的晶体材料为Nd掺杂的YAG（氧化铝的钇掺杂物）。
由于其高光束质量和较长的激光波长，Nd:YAG激光器现在广泛应用于工业、医疗、研究等领域。
二、原理Nd:YAG激光器通过增强受激发射过程得到激光放大。
具体来说，Nd:YAG晶体里的Nd元素被用稀土离子掺杂，形成Nd3+离子。
当该离子受到足够强度的光子激发时，其能量水平发生变化，此时，Nd3+离子的电子已经处于激发状态，在辐射自发跃迁过程中放出激光辐射。
Nd:YAG激光器常用的波长为1064nm，可通过频率加倍/三倍、QS调制等手段改变激光波长。
三、优势1.小体积、高光束质量：相对于气体激光器，Nd:YAG激光器的体积更小，因为其没有必要装置大量的气体。
同样地，其输出的光束质量也要高得多，因为光主要通过激光器内的固体晶体传输，这减少了对其它材料（如气体和液体）的相互作用。
因此，在需要用小体积的高质量激光器的需求上，Nd:YAG激光器是一种理想的选择。
2.较长的激光波长：Nd:YAG激光器的激光波长为1064nm，这使得其在现代激光通信和雷达系统中得到广泛应用。
因为这个波长可以穿透云层和烟雾，需要穿过的信号损失很少。
3.高稳定性：激光发射器的稳定性对于一些实验和应用非常重要。
Nd:YAG激光器是一种固态激光器，其操作比较稳定，也不需要经常重加油。
四、应用领域1.切割、打孔和焊接：Nd:YAG激光器广泛应用于汽车、航空航天和电子领域中材料的切割、打孔和焊接。
2.医学：用Nd:YAG激光治疗心血管、皮肤和眼部疾病中有很广泛的应用。
3.光通信：Nd:YAG激光器广泛应用于光纤通信和激光通信系统中。
4.研究：许多物理学家使用Nd:YAG激光器来探索全新的物理领域，如量子光学和原子物理学。
五、结论总而言之，作为一种高稳定性、高效率、小体积的固态激光器，Nd:YAG激光器已经广泛应用于工业、医疗、研究等领域，为这些领域的进步做出了巨大的贡献。
全固态多模绿光激光器腔内倍频KTP晶体热效应
832
红外与激光工程
第 40 卷
百瓦级激光器稳定运转时腔内多模振荡的模式 有 TEM00、TEM10、TEM01、TEM11 以 及 其 他 高 阶 模 。 图 3 为 TEM00、TEM10、TEM01、TEM11 多 模 光 强 归 一 化 模 式 分布图。
(a) TEM00-mode
(b) TEM10-mode
摘 要： 为解决百瓦级绿光激光器腔内倍频非线性晶体的热效应问题，以解析分析为基础，研究了谐振 腔内多模振荡状态下非线性晶体的温度场分布。 通过对激光谐振腔内非线性晶体工作特点的分析，建立 了腔内多模倍频方形 KTP 晶体的热分析模型，给出了归一化的多模光束分布表达式 。 利用热传 导方程， 得到了多模倍频方形非线性晶体温度场的一般解析表达式。 同时分析了腔内基波功率、多模光斑半径对 非线性晶体温度场的影响。 研究结果表明，若腔内基频光功率为 500 W、束腰半径为 200 μm 的 多 模 光 束 辐 射 到 方 形 KTP 晶 体 时 ，晶 体 内 的 最 高 温 升 为 83.14 ℃。 研 究 对 于 减 少 百 瓦 级 绿 光 激 光 器 腔 内 倍 频 晶 体热效应引起的相位失配，提高百瓦级绿光激光器输出功率起指导作用。 关 键 词 ： 多 模 谐 振 ； 腔 内 倍 频 ； KTP 晶 体 ； 热 效 应 ； 解 析 分 析 中 图 分 类 号 ： TN248.1 文 献 标 志 码 ： A 文 章 编 号 ： 1007-2276(2011)05-0830-05
LD泵浦Nd：YAGLBO全固体蓝光激光器的开题报告
LD泵浦Nd：YAGLBO全固体蓝光激光器的开题报告一、项目背景全固态激光器已成为当前激光技术的主流，越来越多的应用需要高功率、高光束质量、长寿命、高可靠性、紧凑的激光器。
常用的掺铬YAG（Nd：YAG）晶体的激光器波长通常在1μm左右，但是有些研究和应用需要更短的激光波长，比如：生物荧光成像、激光制造、材料加工、红宝石激光医疗等。
这些应用需要更高的可调变波长、更多的输出功率、高功率密度和宽频谱的激光。
在实际应用中，铥玻璃（Tm：YAG）激光器和铬锌爪（Cr：ZnSe）激光器等全固态激光器，具有短波长输出，但它们的转化效率很低，发射功率受到热力学压缩的限制。
因此，在此背景下，开发一种全固态蓝光激光器对于推动全固态激光技术的发展有重要的意义。
固态蓝光激光器是以小的、紧凑的、高能量、高稳定性的包装器件为特点，质量可靠性和使用寿命高，能够广泛应用于生物医学、物理、矿业、化学等领域的研究和实际应用中。
二、研究内容本项目旨在设计、制造LD泵浦Nd:YAG/LBO全固体蓝光激光器，涉及以下具体研究内容：1. 设计LD泵浦Nd:YAG激光器的光学系统。
2. 选择合适的单片Nd:YAG晶体和频率加倍晶体LBO，以达到高转化效率。
3. 针对半导体激光器的特点，设计高效的LD泵浦系统，并进行协同优化。
4. 考虑激光系统的密封和制冷系统以保证其长寿命和稳定运行。
5. 在制造过程中，进行每个环节的严格品质控制并对关键环节进行一定的改进。
6. 测试激光器的性能指标，包括激光输出功率、波长、光束参数、功率稳定性、转化效率等。
验证设计方案是否正确并进行系统性的优化。
三、研究意义1. 满足各种应用对蓝光激光的需求。
常用的掺铬晶体激光器波长通常在1μm左右，此项目开发成功后能够提供更短的激光波长，可应用于生物荧光成像、激光制造、材料加工、红宝石激光医疗等各种领域的研究和应用。
2. 推动全固态激光技术的发展。
当前全固态激光器已成为激光技术的主流，但现有激光器在波长和功率等方面存在局限性。
LD侧面泵浦Nd：YAG高重频电光调Q激光器
第３ ４卷 第 ２期
２ ０１ ３年 ３月 文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ０ ８ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ３ ５ ５ — ０ ４
应 用 光
学
Ｖｏ１ ．３ ４ Ｎｏ ．２
Ｍａ ｒ ．２ Ｏ１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ １ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ
ｗｉ ｔ ｈ ｈｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｐｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ
Ｍ Ａｏ Ｘｉ ｎ，ＳＨ Ｅ Ｎ Ｚ ｈ ａ ｏ — ｇ ｕ ｏ ，ＦＵ Ｊ ｉ ｅ ，ＴＡＮ Ｇ Ｇａ ｎ ｇ — ｆ ｅ ｎ ｇ，ＹＡＮＧ Ｙｉ ，ＣＨ ＥＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｘ ｉ ｎ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｏ ａ ｃ ｑｕ ｉ ｒ ｅ ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ｍｉ ｄｄ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｎｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ（ ＭＷＩ Ｒ） ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｏ ｆ ３ ｍ～ ５ ｍ， ｔ ｈｅ ｈｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｏ ｐｔ ｉ ｃ（ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｓ ｙｎ ｃ ｈｒ ０ｎｉ ｚ ａ ｔ ｉ ０ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇｙ ａ ｎｄ ＬＤ ｓ ｉ ｄｅ — ｐｕｍｐｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇｙ ｗｅ ｒ ｅ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇｅ ｔ ｈ ｉ ｇｈ ｒ ｅ ｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｏｕ ｔ ｐｕｔ ｗｉ ｔ ｈ １ ．０ ６ 址ｍ ｎａ ｒ ｒ ｏ ｗ ｗｉ ｄｔ ｈ ． Ｐｅ ｒ ｉ ｏ ｄｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｐ ｏｌ ｅ ｄ ｌ ｉ ｔ ｈｉ ｕ ｍ ｔ ａ ｎｔ ａ ｌ ａ ｔ ｅ（ ＰＰＬＴ）ｗａ ｓ ｐｕ ｍｐ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｇｈ — ｐｏ ｗｅ ｒ ＭＷＩ Ｒ
36W侧面抽运腔内倍频Nd_YAG_KTP连续绿光激光器讲解
36W 侧面抽运腔内倍频Nd :YAGΠKTP连续绿光激光器3张玉萍1 2张会云1 2何志红3 2王鹏 2 李喜福 2 姚建铨21 (山东科技大学理学院 , 青岛 2665102 (天津大学精仪学院激光与光电子研究所 , 光电信息技术教育部重点实验室 , 天津 3000723 (电子科技大学中山学院电子工程系 , 广州 528402 (2008年 10月 16日收到 ;2008年 11通过优化平 2凹 2, Ⅱ类相位匹配 K TP 晶体腔内倍频 , 36得到最高 3616W 的连续绿光激光输出 , 对应的光— 81, 其功率不稳定度为 0127%.用刀口法测量了 , 光束质量因子小于 8. 对高功率抽运情况下三镜折叠腔的像散补偿、失调灵敏度 .关键词 :侧面抽运 , 腔内倍频 , 连续波PACC :4255R , 4260B3国家自然科学基金面上项目 (批准号 :60671036 , 山东科技大学春蕾计划项目(批准号 :2008AZZ094 资助的课题 . E -mail :zhangyuping1976@yahoo. com. cn11引言半导体抽运内腔倍频高功率全固态绿光激光器具有有效率高、体积小、稳定性好和寿命长等优点 [1— 3], 在医疗卫生、潜卫通讯、激光彩色显示、激光加工、数据存储和科研等领域有重要的应用前景 . 因此 , 半导体抽运全固态连续绿光激光器成为国际上近年来的研究热点 [4— 10]. 其中 , 半导体侧面抽运的内腔倍频激光器是实现高功率、高稳定且低成本连续绿光激光器的有效方法 . 近年来 , 高平均功率侧面抽运腔内倍频声光调 Q 绿光激光器有了很大进展 , 调Q 绿光平均功率超过 100W [11— 13]. 而连续绿光却难以实现高稳定和高功率 . 迄今为止报道的侧面抽运内腔倍频绿光激光器的最高功率为 Mukhopadhyay等实现的 3015W [9]. 但其光束质量因子 M 2值为 ~20, 这在一定程度上限制了其应用范围 . K ojima 等人 [10]报道了侧面抽运内腔倍频连续 Nd :Y AG 激光器 , 最大绿光输出功率 27W , 对应的光束质量因子 M 2=8, 光光转换效率 812%; 当输出为基模时 , 输出功率为 16W , 对应的光束质量因子 M 2=112, 光—光转换效率 418%.但他们使用了两个抽运源串接 , 这在一定程度上使系统的复杂性和成本增加 , 且不利于产品化 . 我们用不同的模块分别实现了 18W 和 2217W 连续绿光输出 , 光束质量因子小于 7[14,15].本文中实现了 36W 侧面抽运腔内倍频连续绿光输出 , 功率不稳定度为 0127%, 光—光转换效率约 8171%, 光束质量因子 M 2值小于 8. 本文采用的是 Nd :Y AG 晶体单棒三镜折叠腔方案 , 为了同时获得高平均功率与高光束质量的全固态连续绿光输出 , 我们采取了以下几种技术 :一是利用低掺杂浓度的 Nd :Y AG 晶体实现较均匀的抽运增益分布 ; 二是设计了三镜折叠腔 , 并对所设计的腔的像散补偿特性进行了模拟 , 以提高激光器的光束质量 ; 三是考虑了所设计的谐振腔的失调灵敏性 , 以提高激光器的稳定性和可靠性 ; 四是同时考虑了基频光的模体积增大和倍频光的功率密度增大 , 以提高激光器的输出功率 . 我们在实验装置中抽运源仅使用单模块 , 使系统复杂性降低 , 利于产品化 ; 相对文献 [9], 我们的光束质量因子有了较大改善 ; 相比以前的工作 [14,15], 我们对激光器腔参数等的优化又进行了较深入的研究 , 使激光器输出功率、功率稳定性等有了很大提第 58卷第 7期 2009年 7月100023290Π2009Π58(07 Π4647205物理学报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol. 58,N o. 7,July ,2009ν2009Chin. Phys. S oc.高 . 据我们所知 , 这是目前报道的侧面抽运内腔倍频绿光激光器最高功率输出 .21实验装置实验采用三镜 V 形腔结构 , 装置如图 1所示 .抽运源为北京国科世纪激光公司的 GK PM 2150型侧面抽运模块 , 其测试腔 1064nm 激光大于 150W. 整个组件采用三个等间距的抽运激光二极管阵列 , 按照三角形等间距排列抽运棒状 Nd :Y AG 晶体 , 晶体棒的尺寸为 <4×97, 掺杂浓度 018at %, 每一列抽运激光二极管阵列额定功率 200W , 由四个单二极管条组成 . 用循环水冷却模块和 Y AG 棒 , 冷却水的温度为 2216±011℃.图 1激光谐振腔示意图倍频晶体为普通的 K TP 晶体, Π类相位匹配切割, θ=90°, φ=2315°, 尺寸为 4mm ×4mm ×10mm ,双面镀 1064nm ,532nm 增透膜 . K TP 晶体用铟片包裹置于紫铜热沉中 , 以保持良好的热接触 . 紫铜热沉用循环水冷却 , 冷却温度设置为 1914±011℃ .M 1为平平镜 , 面向腔内的一面对 1064nm 激光镀全反膜 , 反射率大于 9919%; M2为平凹镜 , 凹面镀 1064nm 高反、 532nm 增透膜 , 对 1064nm 反射率大于 9918%, 对 532nm 透过率大于 90%, 凸面镀532nm 增透膜 , 透过率大于 9919%; M 3为平面镜 ,面向腔内的一面对 1064nm 和 532nm 激光镀双色全反膜 , 对 1064nm 反射率大于 9917%, 对 532nm 反射率大于 95%, 折叠半角约为 10°.抽运模块置于 M1镜与 M 2镜之间 , K TP 置于M 2与 M 3之间 .倍频激光经 M2耦合输出 , 输出激光再经滤波镜以滤掉其中的基频光成分 . 用 OPHIR 公司 N ova Ⅱ功率计 (探头为 1Z 01550 测量绿激光输出功率 .31理论分析三镜折叠腔具有以下优点 :模参数调整灵活、腔内模体积大 , 在倍频晶体所在的折叠臂可以获得较小的光腰半径 , 从而获得较大的基频光功率密度和倍频转换效率 , 提高激光器对抽运光的利用率 ; 将基频光和倍频光分开 , 减少了激光晶体对倍频光的吸收 . 因此我们使用三镜折叠腔 .谐振腔的结构及参数直接影响激光器的输出功率、功率稳定性及输出激光的光束特性 . 在确定全固态连续绿光激光器的谐振腔时 , 我们主要考虑实现以下三个要求 :1 进行像散补偿 ;2 将谐振腔设计为热稳腔 , 既有大的基模体积 , 又在宽的抽运功率范围内维持热稳定 , 并具有低的失调灵敏性 ;3 由倍频效率公式η=kI (ω (k 为与非线性晶体有关的转换因子可知 [16], 倍频效率与基频光强成正比 , 因此为了提高转换效率 , 应该在倍频晶体处获得较高的基波功率密度 .图 2 Nd :Y AG 晶体和 K TP 晶体在理想面、子午面和弧矢面上的光斑大小根据以上设计原则和要求 , 我们对三镜折叠腔进行数值模拟 . 图 2是 Nd :Y AG 晶体和 K TP 晶体在理想面、子午面和弧矢面上的光斑大小 . 由图可知 , 8464物理学报 58卷高抽运功率时 , 两晶体上子午面和弧矢面上光斑非常接近 , 说明在高功率时像散补偿的效果比较好 .图 3是激光谐振腔失调灵敏度和棒的光焦度 D 的关系图 , 经过精心选择腔参数 , 我们得到了较低的失调灵敏度 , 使激光器更稳定并适于产品化.图 3激光谐振腔失调灵敏度和棒的光焦度 D 的关系图图 4是高抽运功率下基模在腔内分布图 , 结合图 2可知 ,Nd :Y AG 晶体上的光斑半径是 K TP 晶体上光斑半径的 3倍左右 . 因此 , 既能在 Y AG 晶体上得到大的模体积 , 充分利用抽运能量 , 又能在 K TP 晶体上得到高的功率密度 , 以提高倍频效率.图 4基模在腔内分布图41实验结果及分析根据以上理论模拟 , 同时在实验中进行适当调整 , 取以下参数时得到了较好的实验结果 :M 2凹面曲率半径 R 为 250mm , M 1到抽运模块之间的距离L 11为 125mm , 抽运模块与 M 2之间的距离 L 12为116mm , M 2与 K TP 晶体之间的距离 L 21为 116mm , K TP 晶体与 M 3之间的距离为 9mm.图 5为 LD 抽运电流与输出绿光功率关系图 . 在抽运功率在 36A 时得到最高3616W 的激光输出功率 , 对应的光—光转换效率约为 8171%, 抽运功率再升高时 ,输出功率下降 . 由于抽运功率最高可以升到 45A , 因此 , 该激光器仍有较大的继续优化和提高绿光输出功率的潜力 .图 5 LD 抽运电流与输出绿光功率关系图图 6为我们在 33W 附近测量的 532nm 激光功率稳定性 , 每隔 1min 从功率计上读取一个数据 , 共测量 30组数 . 015h 内其输出功率不稳定度为ΔP —ΠP —=ni =1P i -P n1Π2P—≈ 0127%<1%.图 6输出功率 33W 附近时的功率稳定性在抽运电流为 34A , 输出功率是 33W 时 , 我们用刀口法测量了的光束的光斑半径分布 , 如图 7所示 , 经计算得 M 2值约为 713.94647期张玉萍等 :36W 侧面抽运腔内倍频Nd :Y AG ΠK TP 连续绿光激光器图 7光束的光斑半径分布图 51结论本文采用一个 600W 的 808nm 侧面抽运模块作抽运源 , 侧面抽运 Nd :Y AG 晶体, Π类相位匹配 K TP 晶体腔内倍频 , 通过合理的腔型设计及参数选择 , 获得了高效率、高功率、高稳定的 532nm 绿光连续波输出 . 在 LD 抽运电流为36A 的情况下 , 激光器绿光稳定输出 3616W ,81%., 8.[1]Y ao Z Y, Jiang J F , Xu B , Zhou T J , Cui L L 2005Chinese Journal o f Laser s 321459(in Chinese [姚震宇、蒋建锋、涂波、周唐建、崔玲玲 2005中国激光321459][2]Xu D G, Y ao J Q , Zhang B G, Zhao S Y, Zhou R , Ding X , W en W Q , W ang P 2005Chin . Opt . Lett . 285[3]Xu D G, Y ao J Q , G uo L , Zhou R , Zhang B G, Ding X , W en W Q , W ang P 2004Acta Opt . Sin . 24925(in Chinese [徐德刚、姚建铨、郭丽、周睿、张百刚、丁欣、温午麒、王鹏 2004光学学报 24925][4]Peng X Y, Xu L , Asundi A 2005Appl 1Opt . 44803[5]He J L , H ou W , Zhang H L , Li J , W ang J M , Xu Z Y, Y ang G Z2000Chinese Journal o f Laser s 27481(in Chinese [何京良、侯玮、张恒利、李健、王建明、许祖彦、杨国桢 2000中国激光 27481][6]Bai Y, Li L , Chen H W , Y ang Z , Bai J T 2004Chin . Phys . Lett . 211532[7]Bai J T , Chen G F 2002Optics and Laser Technology 34333 [8]Louis M D , Richard W 2007Optic Letter s 32802[9]Mukhopadhyay P K, Sharma S K, Ranganathan K, G upta P K, Nathan T P S 2006Optics Communications 259805[10]K ojima T , Fujikawa S , Y asui K 1999IEEE J . Quantum Electron . 35377[11]LeG arrec B J , Raze GJ , Thro P Y, G ilbert M 1996Opt . Lett . 21 1990[12]K onno S , K ojima T , Fujikawa S , Y asui K 2000Opt . Lett . 25105 [13]Y i J , M oon H J , Lee J 2004Appl . Opt . 433732[14]Zhang Y P , Zhang H Y, Zhong K et al 2007Chin . Phys . Lett . 24 2242[15]Zhang H Y, Zhang Y P , Zhong K, W ang P , Li X F , Y ao J Q 2008 Chinese Journal o f Laser s 3515(in Chinese [张会云、张玉萍、钟凯、王鹏、李喜福、姚建铨 2008中国激光 3515] [16]Zheng Q , Xue Q H , W ang J Y 2004Laser and Infrared 3424(in Chinese [郑权、薛庆华、王军营 2004激光与红外 3424]0564物理学报 58卷A 36W intracavity 2frequency 2doubled diode 2side 2pumped Nd :Y A G ΠKTP continuous wave green la ser 3Zhang Y u 2Ping 12Zhang Hui 2Y un 12He Zhi 2H ong 3 2 W ang Peng 2 Li X i 2Fu 2 Y ao Jian 2Quan 21 (College o f Science , Shandong Univer sity o f Science and Technology , Qingdao 266510, China2 (Institute o f Laser and Optoelectronics , College o f Precision Instrument and Optoelectronics Engineering , Tianjin Univer sity , Tianjin 300072, China3 (Department o f Electronic Engineering , Univer sity o f Electronic Science and Technology o f China , Zhongshan ,Zhongshan , Guangzhou , China (Received 16October 2008; revisedH igh 2power and has been realized by optim izing the plane 2concave 2plane resonator of side 2pum ped con figuration and K TP of Ⅱ 2type phase 2matching for frequency doubling. A 3616W continuous wave 532nm green laser is obtained at pum ping current of 36A , corresponding to optical 2to 2optical conversion efficiency of 8171%.The power stability of the laser is measured at output power of 33W. During a half hour measurement time , the output power instability is 0127%.The beam trans fer factor is less than 8measured by knife 2edge method at output power of 33W. Astigmatism com pensation , m isalignment sensitivity and m ode profile inside resonator of three m irror folded resonator are also numerically simulated under high pum p power. K eyw ords :diode 2side 2pum ping , intracavity 2frequency 2doubling , CWPACC :4255R , 4260B3Project supported by the National Natural Science F oundation of China (G rant N o. 60671036 and the S pring Bud Project of Shandong University of Scienceand T echnology (G rant N o. 2008AZZ 094 .E -mail :zhangyuping1976@yahoo. com. cn15647期张玉萍等 :36W 侧面抽运腔内倍频Nd :Y AG ΠK TP 连续绿光激光器。
LD侧面泵浦Nd∶YAG高重频电光调Q激光器
LD侧面泵浦Nd∶YAG高重频电光调Q激光器毛鑫;沈兆国;付洁;唐刚锋;羊毅;程建新【摘要】To acquire high efficiency middle wave infrared(MWIR) laser of 3 μm~5μm,the high repetition rate driving electro-optic Q-switched synchronization technology and LD side-pumped technology were used to get high repetition rate laser output with 1.06 μm narrowwidth.Periodically poled lithium tantalate (PPLT) was pumped to achieve high-power MWIR laser output of 3 μm ~5 μm.As the input current was 20 A and the Q-switched frequency was 10kHz, the 1.06 μm laser with 15 W power was obtained.After pumping PPLT by the laser, the 3.9 μm laser with maximum power of 2.6 W was got.The conversion efficiency from 1.06 μm to 3.9 μm was 17.3%.Experiment results indicate that the high repetition rate driving e-lectro-optical Q-switched technology and LD side-pumped technology can be used to obtain high-repetition narrow-width 1.06 μm polarized laser, and pumping PPLT can obtain high-power high-efficiency 3.9 μm MWIR laser.%为了获得高效率3 μm～5 μm中红外激光输出,利用电光调Q晶体RbTiOPO4(RTP),通过高重复频率驱动调Q同步技术和LD侧面泵浦技术,获得高重频窄脉宽1.06 μm激光输出,泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂(PPLT)进行频率变换,实现高功率3μm～5 μm中红外激光输出.在电源输入电流20 A、调Q 驱动频率10 kHz的条件下,获得15W的1.06 μm激光.利用该1.06μm激光泵浦PPLT获得最高功率为2.6W的3.9 μm中红外激光,1.06μm到3.9μm的转化效率为17.3％.实验结果表明:通过高重频电光调Q技术和LD侧面泵浦技术,可以实现高重频窄脉宽1.06 μm偏振光输出,泵浦PPLT可获得高功率高效率3.9 μm中红外激光输出.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】4页(P355-358)【关键词】电光调Q;光参量振荡器;中红外【作者】毛鑫;沈兆国;付洁;唐刚锋;羊毅;程建新【作者单位】中航工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009;中航工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009;中航工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009;中航工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009;中航工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009;中航工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009【正文语种】中文【中图分类】TN242引言半导体激光器泵浦的固体激光器（LDPSSL，简称全固态激光器）具有转换效率高、体积小、质量轻、寿命长等优点，与非线性光学频率变换技术相结合可实现更广波段的运转。
LD_侧面泵浦Nd：YAG_激光器介质的瞬态热效应
文章编号：2095-6835（2023）22-0126-05LD侧面泵浦Nd：YAG激光器介质的瞬态热效应杜丹，夏腾（长春中国光学科学技术馆，吉林长春130117）摘要：基于热传导理论建立了LD脉冲单向侧面泵浦棒状Nd：YAG晶体的瞬态温度场分析模型，利用有限元软件模拟了LD单脉冲泵浦和重复脉冲泵浦过程中晶体的瞬态温度场，考察并分析了温度场分布规律及其影响因素。
研究结果表明，单脉冲泵浦过程中的升温阶段，随着泵浦光功率、冷却水温度、吸收系数的增大，晶体中心的温升逐渐增加，而随着对流换热系数的增加，温升逐渐下降；在降温阶段，随着晶体半径和冷却水温度的增大，降温速率下降，而随着对流换热系数的增加，降温速率也增加；对重复脉冲泵浦过程中，占空比越大，引起棒的温升幅值越大、温升的周期性改变程度有所下降。
该研究结果对LD侧面泵浦激光工作物质的热效应研究具有指导意义。
关键词：LD侧面泵浦；瞬态热效应；Nd：YAG；有限元软件中图分类号：TN248文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.22.035短脉冲、长周期泵浦的脉冲激光器，常常会出现热效应的瞬态过程[1]。
当单脉冲泵浦时，晶体的热效应会随时间变化而改变；在周期脉冲泵浦光作用中，激光晶体的热耗也会随之发生周期性变化，最终导致晶体内空间位置的温度跟着发生改变，而且对激光谐振腔也有一定的影响。
在泵浦光脉冲出现的过程中，振荡光受到谐振腔的影响，并且晶体的热效应直接影响着激光谐振腔的构造，从而热效应随着时间变化的这一特性，影响着振荡光的特性。
所以对脉冲泵浦激光晶体内的瞬态温度场研究具有重要意义。
本文分别对单脉冲和重复脉冲过程的单侧泵浦激光介质内的温度分布随时间的变化情况进行了分析，结果可以为研究多侧泵浦激光介质内的温度提供参考。
1物理模型LD阵列单向侧面泵浦棒状Nd：YAG激光器的截面图如图1所示。
图1LD单向侧面泵浦棒状Nd：YAG激光器的截面图考虑晶体对泵浦光的吸收，晶体内单个LD阵列泵浦光场表示为[2]：⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=dyIyxIαωω222expπ2），（式中：I0为沿着激光激光介质轴线z方向单位长度上的泵浦功率的数值；ω为晶体内泵浦光束半径的平均值；α为晶体对泵浦光的吸收系数；d为泵浦光在晶体内传播距离的数值。
LD侧面泵浦Nd∶GdVO4 532nm绿光激光器
Ｌ Ｄ侧 面泵 浦 Ｎｄ： Ｇｄ ＶＯ４ ５ ３ ２ ｎ ｍ 绿 光激 光 器
毛 鑫 ， 沈兆国， 付 洁 ， 唐 刚锋 ， 羊 毅 ， 程 建新
（ 中 航工 业 洛 阳 电光设 备研 究 所 ， 河南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ０ ９ ）
摘 要 ： 为 了获得 高功率 窄脉 宽 ５ ３ ２ ｎ ｍ 绿 光 激 光 输 出， 通过 高重 复 频 率 声光 驱 动调 Ｑ技 术 和 Ｌ Ｄ侧 面泵浦 Ｎｄ： Ｇｄ ＶＯ 技术 ， 获得 高功 率线偏 振 １ ０ ６ ４ ｎ ｍ 激光 输 出。采 用 内腔倍 频 方式 ， 时 非 线性 晶体 ＫＴＰ进行 频 率变换 ， 实现 高功 率窄脉 宽绿 光激光 输 出。在 电源输入 电流 ３ Ｏ Ａ， 调 Ｑ 驱动 频率 １ ０ ｋ Ｈｚ的条件 下 ， 获得 最 高功 率 ３ Ｏ Ｗ 线 偏振 １ ０ ６ ４ ｎ ｍ 激 光输 出 ， 脉宽３ ０ ｎ ｓ ， 倍 频 ＫＴＰ晶体 获得 ２ ３ ． ４ Ｗ 的５ ３ ２ ｎ ｍ 绿 光输 出， １ ０ ６ ４ ｎ ｍ到 ５ ３ ２ ｎ ｍ 转化 效 率 为 ７ ８ 。 实验 结果
ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ ２ ３ ． ４ Ｗ ．Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ １ ０ ６ ４ ｎ ｍ ｔ ｏ ５ ３ ２ ｎ ｍ ｗａ ｓ ７ ８ ． Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
（ Ｌ Ｄ）ｓ ｉ ｄ ｅ — ｐ ｕ ｍｐ ｅ ｄ Ｎｄ ：Ｇｄ ＶＯ４ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ １ ０ ６ ４ ｎ ｍ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｏ ｕ ｔ —
高能量 LD 泵浦 Nd ∶YAG 板条激光器
高能量 LD 泵浦Nd ∶YAG 板条激光器沈兆国;唐刚峰;董涛;羊毅;滕云鹏;蔡猛;孙军【摘要】为了获得高能量532 nm 激光输出，利用电光调 Q 晶体 LN，通过调 Q 同步驱动技术和LD 侧面泵浦板条技术，获得高能量窄脉宽1.06μm 激光输出，泵浦非线性晶体 KTP 进行频率变换，实现高能量532 nm 激光输出。
在电源输入电流120 A、调 Q 驱动频率10 Hz 的条件下，获得264 mJ 的1.06μm 激光。
利用该1.06μm 激光泵浦 KTP 获得最高能量为185 mJ 的532 nm 绿光激光输出，1.06μm 到532 nm 的转化效率为70％。
实验结果表明：通过电光调 Q技术和LD 侧面泵浦技术，可以实现高能量窄脉宽1.06μm 激光输出，泵浦 KTP 可获得高能量绿光激光输出。
%To get high energy green laser,using electro-optical Q-switched crystal LN,1.06 μm high energy narrow width laser output is obtained through Q-switched synchronization driving technology and LD-side-pumped slab tech-nology.KTP is pumped to get high energy green laser output.As the input current is 120 A and the Q-switched fre-quency is 10 Hz,1.06 μm laser output energy is 264 mJ,and optical-to-optical conversion efficiency is 70%.Experi-ment results indicate that high repetition narrow width 1.06 μm laser can be obtained through electro-optical Q-switched driving technology and LD-side-pumped technology,and high energy green laser output can be gotten by pumping KTP.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】4页(P187-190)【关键词】激光器;电光调 Q;板条;绿光【作者】沈兆国;唐刚峰;董涛;羊毅;滕云鹏;蔡猛;孙军【作者单位】中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009;中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009;中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009;中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009;中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009;中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009;南开大学物理学院，天津 300071【正文语种】中文【中图分类】TN248随着激光技术发展,要求激光器频率越来越高、体积越来越小、维护越来越简单,效率高、寿命长、易维护的半导体泵浦板条激光器是激光器工程化较佳选择,采用半导体泵浦激光器已在国内外激光领域得到广泛应用。
LD脉冲侧面泵浦Nd_YAG电光调Q低重频窄脉宽紫外激光器_.
第38卷第7期2009年7月光子学报Vol. 38No. 7July 2009LD 脉冲侧面泵浦Nd B YAG 电光调Q*低重频窄脉宽紫外激光器白杨, 刘沛沛, 沈兆国, 任兆玉, 白晋涛(西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 西安710069摘要:介绍了在1~20H z 电光调Q 情况下, 半导体脉冲激光侧面泵浦Nd B YAG 晶体腔外四倍频266nm 紫外激光器的输出特性. 实验采用直腔结构, 在腔外分别利用KTP 和BBO 晶体产生532nm 倍频绿光、266nm 四倍频紫外激光. 当泵浦电流为120A 、重复率为1H z 时, 266nm 紫外激光最大单脉冲能量为15. 4mJ 、脉宽8ns, 峰值功率高达1. 93mW; 重复率20H z 时, 获得了最大平均功率为156. 2mW 的266nm 紫外激光输出, 四倍频的转换效率为10. 63%.同时利用一组分光镜, 获得了352mW 的532nm 脉冲绿光和423mW 的1064nm 脉冲红外光输出. 关键词:半导体激光脉冲侧面泵浦; 四倍频; 窄脉宽; 高峰值功率; 紫外激光器中图分类号:TN248. 1 文献标识码:A 文章编号:100424213(2009 0721617240 引言紫外激光由于波长短、聚焦性能好、光点面积小、光子能量高、衍射效应小、分辨率高等优点, 在精密材料加工、紫外固化、超高密度光驱、光刻、光印刷、医疗、光谱分析和科学研究等领域有着广泛的应用. 与传统的准分子气体紫外激光器相比, 半导体激光(Laser Diode, LD 泵浦的固体紫外激光器具有转换效率高、结构紧凑、寿命长、维护方便、光束质量好等优点, 已经成为国内外研究的热点[126].目前, 国内外对266nm 紫外激光器的研究大多集中在连续或高重复率准连续紫外激光器上. 但是这些研究仅关注于提高紫外激光的平均功率, 峰值功率仅为千瓦至几十千瓦, 而对半导体激光脉冲泵浦的窄脉宽(小于10ns 、峰值功率达到兆瓦量级的266nm 紫外脉冲激光器鲜为报道. 本文主要研究了LD 脉冲侧面泵浦的低重复频率电光调Q 全固态紫外脉冲激光器, 采用平2平直腔结构、腔外二倍频和四倍频方案, 在重复率为1~20H z 范围内, 获得了脉宽小于10ns, 峰值功率达到兆瓦量级的266nm 紫外脉冲激光输出.[426]功率标称为1200W, 同时对中心处的Nd B YA G 晶体棒进行脉冲泵浦. 增益介质Nd B YAG 棒尺寸为53mm @61mm, Nd 离子掺杂浓度0. 6%.为得到窄脉冲, 选用了KD *P 晶体电光调Q 方案. 半导体激光脉冲泵浦模块的触发和电光Q 开关导通所需要的两组电流来自于同一个脉冲发生器, 相互严格同步, 重复率可调范围为1~20H z.图1 实验装置Fig. 1 Experimental configur ation平面镜M 1作为腔的端镜, 在靠近电光晶体一侧镀有对1064nm 的全反膜; 平面镜M 2为1064nm 输出镜, 通过实验, 最佳透过率为T =67%; 为了使Q 开关能够有效地关断, 从而获得窄脉宽, 将电光晶体紧靠M 1镜放置, 激光晶体和电光晶体之间插入布氏镜. 使用外部的闭路温控循环水对半导体激光脉冲泵浦模块、二倍频晶体及四倍频晶体实施水冷却, 保证了模块在工作温度范围内稳定运行, 降低棒的热透镜效应[728], 有利于提高二倍频、四倍频效率及266nm 紫外激光输出稳定性, 温度控制准确度为? 0. 1e .实验选择不同腔长, 对比1064nm 动态脉冲输出时, 发现在相同泵浦电流下, 腔长越短, 1064nm 基频光脉冲能量越大、脉宽越窄. 因此在满足元件尺1 实验装置实验装置如图1. 在最大泵浦电流为120A 的808nm 近红外半导体激光脉冲泵浦模块中, 相互呈120b 放置的3列激光二极管线阵总的最大泵浦平均*陕西省自然科学基金重点项目(SJ082ZD01 资助Tel:029********* Email:by@. cn 收稿日期:2008212230 修回日期:2009202217寸和方便调节的前提下, 腔长选定为165mm. 在整个实验过程中, 使用美国相干公司的FieldMax 2T OP 型号功率计进行脉冲光功率测量, 使用美国Tektr onix TDS620B 型示波器测量激光脉冲宽度. 利用公式E =P av /f 和P peak =E /t p (f 为重复率, t p 为脉冲宽度 , 可以计算出激光单脉冲的能量E 和峰值功率P peak [9].2 实验结果及分析2. 1 1064nm 基频光振荡实验在KD *P 晶体和半导体激光脉冲泵浦模块之间插入布儒斯特片, 使得1064nm 基频光在腔内只有p 偏振方向起振[10]. 实验中, 通过对触发脉冲发生器的延时、腔镜、偏振片等各元件反复细微调节, 使808nm 泵浦激光脉冲触发一段时间后, N d B YAG 晶体棒的粒子反转达到极大值时, 打开电光Q 开关, 从而获得脉宽最窄和峰值功率最高的调Q 激光脉冲.当输入电流I =120A, 透过率为T =67%, 半导体激光脉冲泵浦模块和电光Q 开关重复频率同为20H z 时, 获得了脉冲宽度40ns 、最高平均功率为2. 15W 、单脉冲能量达到108mJ 、峰值功率为2. 7mW 的线偏振1064nm 脉冲基频光输出. 2. 2 SHG 与FHG 实验实验选用了具有较大有效非线性系数, 大允许角、允许温度, 小的走离角, 不易潮解, 高的破坏阈值等优点的II 类临界相位匹配KTP 晶体(H =90b , U =24. 4b , 通过腔外倍频来获得532nm 绿光. 晶体尺寸4@4@10mm 3, 两通光面镀制1064nm&532nm 双色增透膜.虽然BBO 晶体四倍频的接收角较小且走离角大, 但是它所具有高的有效非线性系数是其它非线性晶体所不具有的. 考虑到价格问题, 实验中选用了I 类临界相位匹配的BBO 晶体(H =47. 6b , U =90b 实施腔外四倍频. 晶体尺寸4@4@10mm 3, 两通光面镀制1064nm &532nm &266nm 三色增透膜.为提高倍频效率, 保证二倍频和四倍频同时满足相位匹配条件, 非线性光学晶体的放置应符合光波的偏振匹配条件, KT P 晶体和BBO 晶体的放置如图2, 其中KTP 晶体的端面棱边与基频光的偏振方向成45b 角, BBO 晶体的端面棱边与基频光的偏振方向平行[11].当泵浦电流为120A, 半导体激光泵浦脉冲重复率和电光Q 开关重复率同为20H z 、调Q 电压为2810V 时, 获得了脉宽约为20ns 、最高平均功率507mW 、单脉冲能量25. 4mJ 、峰值功率达到1. 27mW图2 KTP 晶体和BBO 晶体中光束的偏振匹配情况F ig. 2 KT P crystals and BBO cr ystal polar ization of thebeam to match the situation out put的532nm 脉冲绿光输出.由于Nd B YAG 上能级寿命大约为230L s, 与此时间尺度匹配的调Q 重复频率为4. 35kH z [12], 在1~20H z 的低重复率范围内, 脉冲之间有足够时间使激活介质Nd B YAG 激发上能级反转粒子数密度达到最大值, 因此可以获得高单脉冲能量的266nm 紫外激光.图3为不同重复率时, 266nm 紫外光平均功率与泵浦电流的关系. 在相同泵浦电流下, 266nm 紫外光平均输出功率与重复率成正比. 在重复率为20H z 、泵浦电流为120A 时, 获得了最高平均功率156. 4mW, 波长为266nm 紫外光输出. 在此基础上, 只移去BBO 晶体和KT P 晶体, 测得1064nm 基频光最高平均功率为1. 45W,1064~266nm 光光转换效率为10.63%.图3 266nm 紫外光平均功率随泵浦电流的关系Fig. 3 266nm aver age output power as a functionof pumping cur rent图4为不同重复率时, 计算得到的266nm 紫外光单脉冲能量[9]与泵浦电流的关系. 在相同的泵浦电流下, 重复率越低, 单脉冲能量越高. 分析认为, 这是由于重复率越低, 808nm 激光二极管阵列充放电时间越充分, 808nm 半导体激光转换效率越高, 从而基频光、倍频光及四倍频光的转换效率也就越高.图5为不同的调Q 重复率下, 脉宽随泵浦电流的变化关系. 在重复率一定时, 脉宽随泵浦电流的增加而减小, 变化趋于缓慢; 在同样的泵浦电流下, 脉宽随重复率的减小而减小. 在重复率为1Hz 、泵浦电流为120A 时, 获得了最短脉宽约为8ns 、最大单脉冲能量15. 4mJ, 最高峰值功率达到1. 93mW 的266nm 紫外脉冲激光输出. 该输出脉冲波形如图6.图6 重复率1Hz 时, 266nm 紫外激光脉冲输出波形F ig. 6 266nm ultraviolet laser pulse output waveformat the r epetition r ate of 1Hz图7是利用分光镜组过滤掉红外光和绿光之后用数码相机拍摄到的紫外光光斑情况. 由于Ñ类临界相位匹配BBO 晶体是负单轴晶体, 存在走离角大的缺点[13], 通过其四倍频获得的紫外光斑在平行于入射平面的方向上被/拉长0, 呈近椭圆形分布.图7 266nm 紫外脉冲激光光斑照片F ig. 7 266nm ultraviolet laser spot photo利用M 3、M 4、M 5和M 6组成的分光镜组合代替通常使用的分光三棱镜, 具有将红外光束、绿光束、紫外光束彼此长距离分离、平行输出、减小光斑像散等优点. 当泵浦电流为120A 、重复率为20H z 时, 同时获得了最高平均功率156. 2mW 的266nm 脉冲紫外光、352mW 的532nm 脉冲绿光及423mW 的1064nm 脉冲红外光输出.3 结论实验表明, 重复率是影响266nm 紫外光脉冲宽度、单脉冲能量和峰值功率的最重要因素, 低重复率容易得到短的脉冲宽度和高的峰值功率. 本实验采用临界相位匹配的Ò类KT P 晶体二倍频与I 类BBO 四倍频晶体, 在半导体激光泵浦脉冲重复率和电光调Q 重复率同为1H z 时, 获得了最短脉宽为8ns 、最高单脉冲能量为15. 4mJ, 最高峰值功率为1. 93mW 的266nm 窄脉宽紫外激光输出; 在重复率为20H z 时, 266nm 紫外脉冲激光的最高平均功率达到156. 2mW, 并利用一组分光镜, 同时获得了352mW 的532nm 脉冲绿光和423mW 的1064nm 脉冲红外光输出.参考文献[1] CH EN Guo 2fu, DU Ge 2guo, WANG Xian 2hu a. LD pum ped NdB YVO 4/KTP/BBO frequen cy quadrupled ultra violet las er [J ].Acta P hotonica Sinica , 1999, 28(8 :6842687.陈国夫, 杜戈果, 王贤华. LD 泵浦Nd B YVO 4/KT P/BBO 紫外激光器[J ].光子学报, 1999, 28(8 :6842687.[2] KOJIMA T , KON NO U. 20W ultraviolet 2beams gen eration byfourth 2harmonic generation of all 2solid 2state laser [J ].Op t Lett , 2000,25(1 :58260.[3] H E Jing 2liang, LU Xing 2qiang, J IA Yu 2lei, et a l. All 2solid 2stateNd B YVO 4U V laser at 266n m b y fourth harmonic us ing a BBO crys tal[J ].Acta P hysica Sinica , 2000, 49(10 :210622108.何京良, 卢兴强, 贾玉磊, 等. BBO 四倍频全固态Nd B YVO 4紫外激光器[J].物理学报, 2000, 49(10 :210622108.[4] T AN Cheng 2qiao, XU E Qing 2hua, JIA Fu 2qiang, et al . LD 2pumped Nd B YAG outcavity fou rth harmonic generation high power ultraviolet laser [J ].Acta Photonica Sinica , 2005, 34(9 :128921292.谭成桥, 薛庆华, 贾富强, 等. 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Anefficient diode 2pumped Nd B YAG/LBO triple 2frequency UV las er[J].Acta Ph otonica Sinica , 2007, 36(12 :128221286. 万云芳, 韩克祯, 左春华, 等. 高效三倍频全固态Nd B YAG/L B O 紫外激光器[J].光子学报, 2007, 36(12 :128221286.[13] ZH OU Ch eng, YE Zi 2qing, ZHE NG Quan, et al. Cr 4+B YAGpass ively Q 2switched gr een las er and extra 2cavity frequency doub led to generate u ltraviolet laser at 266nm [J ].Op tical Technique , 2003, 29(3 :1482150.周城, 叶子青, 郑权, 等. Cr 4+B YAG 被动调Q 绿光激光器及其腔外倍频266nm 激光的研究[J].光学技术, 2003, 29(3 :1482150.LD pulse Side 2pumped E 2O Q 2switched Nd B YAG UV Laserwith Short Pulse Width at Low Repetition RateBA I Yang, LIU Pei 2pei, SH EN Zhao 2guo, REN Zhao 2yu, BAI Jin 2tao(I nstitute of P hotonics &P hoton 2technology , Shanxi Engineer ing Technolog y Resea rch Center f or All Sol id Sta te La ser a nd Ap plication , N or thwest U niver sity , Xi c a n 710069, ChinaAbstract :U sing BBO single pass fourth harmonic generation, the character istic of a pulsed laser diode (LD side 2pumped N d B YAG crystal electro 2optic Q 2switched with the repetition rate from 1to 20H z ultr aviolet laser at 266nm was presented. In the experiment, a simple straight cavity adopted KT P and BBO crystal were used for the second 2harmonic gener ation and the fourth 2harmonic generation differently. When the incident pumping curr ent being 120A at the r epetition rate of 1H z, the largest single pulse energy of 15. 4mJ with pulse duration of about 8ns, cor responding to the peak power as high as 1. 93mW was obtained. At the repetition rate of 20H z under the same pumping cur rent, the maximum aver age power of 156. 2mW, corresponding to a conversion of 10. 63%from 1064nm to 266nm. Meanwhile, 532nm and 1064nm laser output was obtained by using a volume of beam splitter mirror s and the output pulse power of them is 352mW and 423mW separately.Key words :LD pulse side 2pumped; Fourth har monic generation; N ar row width;H igh peak power; U ltraviolet laserBAI Yang was born in 1977. H e is studying for his Ph. D. degree in Nor thwest Univer sity.H is research interest focus on LD pumped all 2solid 2state lasers.。
LD泵浦Nd:YAG 1.38 W高效率蓝光激光器
LD泵浦Nd：YAG 1.38 W高效率蓝光激光器
李斌;姚矣;李永大;曹思维;陈金强;林楠
【期刊名称】《量子电子学报》
【年(卷),期】2009(26)2
【摘要】报道了利用光纤耦合LD列阵泵浦Nd:YAG晶体,I类临界相位匹配LBO 内倍频来获得高效的473 nm蓝光激光。
采用三镜折叠腔结构,通过对系统的优化设计,在注入泵浦功率为12.5 W时,获得了连续输出1.38 W的基模473 nm蓝光激光,光-光转换率达11%。
【总页数】4页(P161-164)
【关键词】激光技术;LD泵浦;Nd:YAG/LBO;三镜折叠腔;蓝光激光
【作者】李斌;姚矣;李永大;曹思维;陈金强;林楠
【作者单位】长春理工大学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.1
【相关文献】
1.LD泵浦腔内倍频Nd:YAG/LBO蓝光473nm激光器的低噪声运转 [J], 李义民;檀慧明;付喜宏;田玉冰;王保山
2.基于LD双端面泵浦的Nd:YAG高效率倍频激光器 [J], 范嗣强;李麒麟;路永乐
3.LD泵浦高效率折叠腔YAG/LBO蓝光激光器 [J], 郑权;赵岭;檀慧明;钱龙生
4.LD泵浦Nd:YAG/LBO腔内倍频蓝光激光器的研究 [J], 付殿岭;李健
5.LD端面泵浦Nd∶YAG/LBO蓝光激光器热效应分析 [J], 刘辉兰
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二极管泵浦全固态紧凑型单频绿光激光器
二极管泵浦全固态紧凑型单频绿光激光器李姝;高兰兰;高志红;马超【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)007【摘要】报道了利用激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YVO4+ KTP晶体组件,在没有插入任何选频元件情况下得到532 nm单频绿光输出的实验研究.论文从非线性晶体的光谱接受带宽、增益介质的增益带宽和非线性转换效率等方面综合分析,利用激光器在增益和非线性转换效率较大时,处于非线性晶体光谱接受带宽范围内的、与增益曲线中心频率相邻的其他纵模由于其与中心频率处振荡纵模的和频作用,增加其非线性损耗从而被抑制的原理,在LD工作电流为900 mA时得到66 mW波长为532 nm的单频绿光输出,稳定性为0.99%.实验结果表明,该结构类型激光器提供了实现高稳定性、小功率、低成本单频激光器的一种有效方法.%An experimental research of laser diode (LD)end-pumped crystal component Nd:YVO4 +KTP is reported. In the case of without inserting any frequency selector, the 532 run single frequency laser output is obtained. Considering the nonlinear spectral bandwidth, gain bandwidth and nonlinear conversion efficiency, the nonlinear loss of the non-oscillating modes that in the range of nonlinear spectral bandwidth will be increased via the SFC( sum-frequency generation) process, which prevent them from oscillating. Based on this theory,with 900 mA LD working current,66 mW single frequency 532 nra laser is obtained. Stability is better than 0. 99%.The experimental results show that this structure type of laser provides an effective method for high stability and low-cost single frequency lasers.【总页数】4页(P747-750)【作者】李姝;高兰兰;高志红;马超【作者单位】长春理工大学理学院,吉林长春130022;长春理工大学理学院,吉林长春130022;长春理工大学理学院,吉林长春130022;长春理工大学理学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.120 W的二极管泵浦Nd:YAG绿光激光器 [J], 姜东升;赵鸿;王建军;苑利刚;杨涛;周寿桓2.120W的二极管泵浦Nd：YAG绿光激光器 [J], 姜东升;赵鸿;王建军;苑利刚;杨涛;周寿桓3.二极管泵浦Nd:GdVO4/PPLN连续波绿光激光器的研究 [J], 张凤传;潘淑娣;韩克祯;刘杰;何京良4.全固态被动调Q单频绿光激光器的研究 [J], 郑权;钱龙生5.激光二极管泵浦Nd∶YVO_4/YVO_4复合晶体绿光激光器 [J], 李晓敏;卓壮;李涛;杨宏志因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低频无水冷LD侧面抽运Nd：YAG激光器的开题报告
低频无水冷LD侧面抽运Nd：YAG激光器的开题报
告
1. 研究背景和意义
随着科技的不断发展，激光器在各个领域中的应用越来越广泛，其中Nd:YAG激光器作为一种常用的固体激光器，广泛应用于医学、激光加工、光通信等领域。
然而，传统的Nd:YAG激光器采用水冷技术，需要大量冷却水，而且水冷系统操作复杂、气泡易产生问题等不足之处。
为了解决这些问题，研究无水冷技术成为了一个热门的研究领域。
本课题的研究目的在于研制一种低频无水冷LD侧面抽运Nd:YAG激光器，探究其性能及应用，为激光器技术的发展作出一定的贡献。
2. 研究内容和方法
本课题的内容是研发一种低频无水冷LD侧面抽运Nd:YAG激光器。
具体研究任务包括：设计激光器光学系统、激光器腔体结构和光学元件布局等；选用适当的LD光源和光学元件，搭建激光器实验平台，分析激光器参数及波长等；对激光器进行光谱分析、功率测试等；最后对激光器进行应用实验，探讨其在医疗、激光加工、光通信等领域中的应用。
3. 预计的成果和意义
通过研发低频无水冷LD侧面抽运Nd:YAG激光器，可以实现更为经济、高效、绿色的激光器光源。
成功研制的激光器可以在激光切割、钻孔、雕刻、医学治疗等领域中得到应用，提高材料加工效率和精度，促进新材料研究和开发。
同时，该研究还可以推动激光器技术的发展和进步，为实现工业化应用打下基础。
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LD侧泵全固态Nd：YAG/KTP高功率连续绿光激光器
文章摘要:报道了LD侧泵全固态Nd∶YAG/KTP高功率连续绿光激光器。
泵浦组件为中科院半导体所生产的808 nm半导体激光器（LD）组件,由9个20 W的激光二极管组成（呈三角形等间距分布）,最大泵浦功率为180 W。
在平凹直腔的腔型结构下,当LD连续抽运Ф3 mm×65 mm Nd∶YAG激光棒时,分别选用不同长度的KTP倍频晶体,实现了II类临界相位匹配腔内倍频,最终在泵浦电流22.5 A时,获得了最大功率为21.3 W的连续、稳定532 nm激光输出,输出不稳定度优于2%,光-光（1064-532 nm）转换效率为42.6%。
文章关键词:LD侧面泵浦绿光激光器Nd∶YAG晶体KTP晶体内腔倍频
文章快照:入谐波镜可
以实现双通倍频，单端输出，所以功率大大提高。
除此之外，KTP的长度会直接影响倍频效率的大小，倍频晶体过短不可能获得高的转换效率；过长则由于插人损耗的增加、倍频过程引起的非线性损耗的增加导致腔内基频光功率密度下降，所以通过比较，我们选取了4m m×4mm×7mmKTP晶体，另外，在实验中一部分基波功率会被倍频晶体吸收，从而导致其温度升高，造成相位失配，所以除了加强水冷调节之外，还需要不断调节KTP晶体的角度使输出功率达到最佳。
同时，为了减小KTP晶体“灰线效应”的发生机率，还应有意扩大倍频晶体上的基模光斑半径以降低其上的激光功率密度。
4结论研究了最高功率为180W 的LD组件侧面泵浦Nd：YAG绿光激光器，选用Nd：YAG激光晶体及KTP倍频晶体，并对倍频晶体的长度进行了选择。
通过对谐振腔参数进行优化设计，最终在平凹直腔结构下进行腔内倍频，获得了21．3w的532nm绿光激光输出，输出不稳定度优于2％，光一光(1064—532nm)转换效率为42．6％。
如今后在谐振腔中加入基频光偏振元件，或采用折叠腔实验，会获到更高的倍频效率及功率输出。
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