Cr_YAG被动调Q全固态473nm蓝光激光器
LDA泵浦Cr 4+：YAG被动调QNd：YAG激光器实验研究
《 ． … 商润梅等：ｐ 泵浦 ｒ ： 激光杂志》０８ Ａ ２ ４ Ｙ Ｇ被动调 ｆ ｄ Ｇ 激光器实验研究 Ｌ ． ， ｒ Ｑ ： ２０ 年第 ９卷第 删 Ａ ： ＹＡ Ｎ
６
ＥＲ Ｊ Ｕ Ｏ
Ｎ Ｌ ｖ １ ９Ｎ ． ． ０ ） Ａ （ ０ ２ ．ｏ６ ２ ８ ． ０
Ａ ｓ ａｔＡｐｓｖｌ Ｑ—ｓｉｈＱ Ｗ 一３０ Ｌ Ｄｅｄ—ｐｍ ｅ ｄＹ Ｇｌ ｅ ｕｉｇ ｄ Ｙ Ｇ ａ ａｓｕａｌ ａｓｒｅ ｉｒｐｒｄ ｏｐｎ ｓ ｍｏ ｂｔ ｃ： ａ ｉ ｙ ｒ ｓｅ ｗｔ ｃ ｃ ０ Ｗ Ａ ｎ ｕ ｐｄＮ ： Ａ ｓｒ ｓ ： Ａ ｓ ｔ ｂｅｂ ｏ ｒｓｅｏｔ ．Ｃｕｌｇｓ ｔ ａ ｎｃ ａ ｒ ｂ ｅ ｉ ｙｅ ｆ ｔ ｓｒ ｒ ｉ ｏ ｙｎｒ ａ ｌ ｓａｒ ｎ ｎ ｕｔｗ ｉ ｌ ａｅｂ ＳｎｅＱ—ｓ ｔ ｓｒｅｔ ．ｃ ｕｉ ３２ ｉｔ ａｓｍｉ ： ｈ ｌ ｅ ａｅｍｃ —ｃｌ ｄ ｃｌｅ ｒ ｙａｄｌ ｓ ｃ， ｈｃ ａｅｍ ｄ ｙＵ ． １ ｅａ ｒ ｉ ｉ ｎ ａ ｅ ｄ ｈ ｉ ｈａ ｌ ｈ ｓ ｗ ｃ ｌｅ ｎ ｉ４ ５ｍ，ｓ ｇａ７ ．％ ｎ ｉ ｔｎｍ ｏ Ｃ ｎ ｉａ ｒ ｌ ｎ
Ｌ Ａ泵 浦 Ｃ４ Ｙ Ｇ被 动 调 Ｑ ｄ Ｙ Ｇ激 光 器 实 验 研 究 Ｄ ｒ＋： Ａ Ｎ ：Ａ
高润梅 ， 常胜江 ， 胡智勇 ， 薛兵招 ， 傅汝
＼ ２
．
５１０ ； ４ ０４ ＼ ３００ ， ７０ １
南开 大学 现 代 光 学研 究所 。 津 天
Ｑ—ｓ ｔ ｘｅｍ ｎ，ｔ ｉ ｈ ｗ ｃ ｅｐｒ ｅｔ ｈ Ｑ—ｓｉｈｐｌ ｒ ａｅ ｎ ｎ ｉ ｅ ｗｔ ｕｓ ｉｂｅ ｇｄａｄｅｄ—ｐｌ ｒｗｄ ．ｈｓ ｈｎｍ ｎ ｄｔ ｘｅ ｍ ｎ ｒ ｕｔｗ ｒ ａａ ｚ ｄｄｓ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｗ ｕｓ ｉｇｏｅ Ｔ ｉｐ ｅｏ ｅａａ ｅｅｐｒ ｅｔｅ ｌ ｅ ｎｌ ｅ ａ ｉｕｓ ． ｅｓ ｎ ｈ ｉ ｓ ｓ ｅ ｙ ｄｎ ｃ ｅ Ｋｅ ｏｄ ： ｓｒｅｈｉ ｅ ｓｉ ｔｅ ａ ｒｐｓｉ ｌ Ｑ—ｓ ｔ ：ｒ Ｙ Ｇ ｃ ｔ ｙｗ ｒｓｌ ｔ ｎｑ ； ｌ ａ ｅ ｃ ｕ ｏ ｄ—ｓ ｔ—ｌｅ；ａｓ ｅ ａ ｓ ｖｙ ｉ ｈ ： ｗ ｃ Ｃ４ Ａ ￣ｓ ａ
LD抽运的Nd：YLF／Cr 4+：YAG被动调Q激光器
ｏ ｅ ｓ １３ Ｗ，ｈ ｅｅ ｔ ｎｆ ｑ ｅｃ ａ １Ｋ ｚ ａ ｎ ｕ ｅｅ ｅ ｗ ６ ４ Ｊ ｐｗ ｒ ａ ．５ ｔｅｒｐｔ ｏ ｅ ｕｎｙＷ ４ Ｈ ， ｄａｓ ｇｅｐ ｓ ｎｒ ａ９ ． ｍ ． Ｗ ｉ ｒ ｉ ｓ ｎ ｉｌ ｌ ｙ ｇ ｓ Ｋｅ ｏｄ ：ｉ ｅｐ ｍｐｄ ａｓ ｅ — ｔ ｅ ； ｒ Ｙ Ｇ Ｎ ： Ｌ ｙｗ ｒ ｓｄｏ －ｕ ｅ ；ｐｓｉ ｌ Ｑ ｓ ｃ ｄ Ｃ ４ Ａ ｄＹ Ｆ ｄ ｖｙ ｗ ｈ ｉ ：
ｉ ｈ ａ Ｃｒ ＹＡＧ ｙ ｔ ｌ ｗ ｔ ４ ： Ｃｒ ｓａ
ＧＵＯ ｎ — ｉ ＺＨＵ ａ －ｅ ， Ｍｉ ｇ ｘｕ， Ｘｉｏ ｌｉ ＬＵ Ｙｕ－ｉｎ， ｔａ ＣＨＥＮＧ ｅ— ｉｏ Ｗ ｉｂ ａ
（ ｈｎｈｉｎ ｔｕ ｆ ｐｉ ｄＦｎ ｅｈ ｉ ， ｈ ｈｎｓ ｃｄ ｍ ｆ ｃ ｎｅ ， ｈｎｈ ｉ ０ ８０，ｈｎ ） Ｓ ａｇａ Ｉｓ ｔｅｏ ｔｓａ ｉ Ｍ ｃ ａ ｃ Ｔ ｅＣ ｉ ｅＡ ａ ｅ ｙｏ ｉ ｃｓ Ｓ ａｇａ ２ １０ Ｃ ｉａ ｉｔ Ｏ ｃ ｎ ｅ ｎ ｓ ｅ Ｓｅ
１ 引 言
ｎ ｓ ｆ ． ｍｍ ｄ ｔｅ ｓ ｌ ｓｎ ａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｆ ０ ，ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｌｐ ｍｐ ｐ ｗｅ ａ ｌ Ｗ ，ｔ ｅ ｏ ｔｕ ａ ｅ ｅ ｓｏ ５ ０ ｎ ｈ ａ ｍａｌ ｉｇ ｔ ｓ ｓ ｉｎ ｏ ％ ｌ ａ ９ ｅ ｘ ｍａ ｕ ｈ ｏ ｒｗ ｓ ７ ｈ ｕ ｐ ｔｌ ｒ ｓ
复频 率为 １ｋ ， 脉冲 能 量为 ９ ．ｍ 。 ４ Ｈｚ单 ６４ Ｊ 关 键词 ： 二极 管泵 浦 ； 动调 Ｑ； ｒ ： Ａ Ｎ ： Ｌ 被 Ｃ４ Ｙ Ｇ； ｄＹ Ｆ 中图分 类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ ２８１ 文 献标 识码 ： Ａ
473nm蓝光的便携式激光器的设计与研究
激 光 ￣Ｔ－ｆＬ、目标 指 示 、舞 台灯 光等 等 ，在激 光 器 的开 发 市场 中 占 位 匹配 克 服走离 效应 来 获得 高的倍 频 效率 ，同时 由色散 方程 ，我
有 十分 重 要 的地 位 ，对 于研 究 小 型 化 、便携 式 的激 光 器 的 需 求 们 可计算 它 的温 度 匹配特 性 １。
展 了全 固态激 光器 输 出的波 长 范 围。在这 个发 展过 程 中 ，中小 的输出功率及得到较好的光束质量 ，准直用透镜光学表面膜系
功 率 和高 功 率 的全 固态绿 光 ，红光 ，蓝光 ，紫 外 激光 器 都获 得 了 要求如下 ：平 凹镜 ，凹面 ：４７３ｎｍＡＲ，剩余反射 ＜０．５％。平凸镜 ．
全 固态激光器输出功率的提高 ，使得非线性频率变换得以实现 ， 示 。ＬＤ采用 Ｎｌｉｇｈｔ公 司 １．５Ｗ 的 ８０８ｎｍ半 导体 激 光器 ，光路 应 采
并且效率得到很大的提高。其次 ，非线性光学频率变换技术拓 用 短 焦距 聚 焦透 镜 ，直 径 ５ｍｍ，焦 距 Ｆ＝３．５ｍｍ。为 了获 得较 高
晶 体 ，其 掺 杂 浓 度 为 ０．７２５％ （重 量 ），ＮｄＰ＋密 度 约 为 １．３８× ４７３ｎｍ蓝 光 ，发散 角 ≤ １．５ｍｒａｄ，转换效 率 为 ３．２％。
１０２０ｃｍ～。Ｎｄ ：ＹＡＧ晶体 具有 以下 几个 特点 ｆ７～ｏｌ：第一 ，该 晶体 能 结 束语
够承 受相 对 高 的辐 射功 率 ，因为 其熔 点是 １９７０￣Ｃ；第 二 ，荧 光 线 本 论 文首 先简 述 了 晶体 的倍 频理 论 ，总结 了适 用 于紫 外 倍 宽较 小 ，阈值 低 ；第 三 ，热导 率 高 ，散 热 快 ，利 于 运转 ；第 四 ，该 晶 频 的 非线性 光学 晶体 的特性 ，选 用 ＹＡＧ品体 ，ＬＢＯ品体 ，调试 出
基于热键合技术的Cr 4+：YAG被动调Q固体激光器实验研究
摘 要 ：为获 得 一 体 化 ｎ 脉 冲 固体 激 光 器 ，设 计 了一种 Ｃ ： ｓ ｒ ＹＡＧ 被 动 调 Ｑ 的 激 光 器 ， Ｃ ¨ ： 将 ｒ
ＹＡＧ 和Ｎｄ： ＹＡＧ 热键 合 到一起 ， 并在 两端 直接 镀膜 构 成Ｆ Ｐ激光 腔 。 — 实验 中用光 纤耦 合 的激 光 二极 管端 面泵 浦激光 晶体 ，实现 准连 续 的激光 脉 冲输 出。针 对 实验 中存 在 的热透 镜效 应 ， 计 了 设
２ ｏ ｔ ｗｅ ｔＩ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｃ ｎｃ ｌ ｙ ｉｓ ．Ｓ ｕ ｈ ｓ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｔｅ ｈ ｉａ Ｐｈ ｓｃ ，Ｃｈ ｎ ｄ ０ ４ ，Ｃｈ ｎ ） ｅ ｇ ｕ ６ ０ １ １ ｉａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｏ ｔ ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｅ ｍ — ｕ ｓ ｄ ｓ ｌ —ｔ ｔ ａ ｅ ，ａ Ｃ ：ＹＡＧ ａ ｓｖ ｌ — ｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｂ ａｎ ｉｔ ｇ ａ ｉ ｓ ｐ ｌｅ ｏｉ ｓ ａｅ ｌｓ ｒ ｒ ｖ ｄ ｐ ｓ ｉｅｙ Ｑ
ｓ ｔ ｈｅ ａ ｅ ｓｄｅ ｉ ｎｅ ｗｉｃ ｄ ｌ ｓ ｒ ｗａ ｓ ｇ ｄ．ｗｈｉｈ ｃ ｍｂｉ ｅ ：ＹＡＧ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ Ｃｒ ｗｉｈ Ｎｄ ：ＹＡ Ｇ ｈｅ ａ ｄ ｏ ｈｅ ｍ ａ ｂｙ ｔ ｉ ｆｔ ｒ ｌ ｂ ｄｉ ｇ， ａ ｄ ｏｎ ｎ ｎ ｗｈ ｓ Ｆ— ｌ ｓ ｒ ａ ｉｙ ｏｅ Ｐ ａ ｅ ｃ ｖ ｔ ｗａ ｃ ｓ ｏｍｐｏ ｅ ｏａ ｉ ｉｍｓ ｎ ｉｓ ｂｏ ｈ ｉ ｅ ． Ｔｈｅ ｓ ｄ ｂｙ ｃ ｔｎｇ ｆｌ ｏ ｔ ｔ ｓｄ ｓ ｑ ｓ— ｏｎ ｉ ｏｕ ｌ ｓ ｒ ｕｌｅ ｕａ ｉｃ ｔｎｕ ｓ ａ ｅ ｐ ｓ ｏｕｔ ｔ ｐｕ ｗａ ｒ ａ ｉｅ ｉ ｔ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔ ｓ ｅ ｌｚ ｄ ｎ ｈｅ ｘ ｒｍ ｎ ｂｙ ｉｅ ｔｙ ｄ ｒ ｃ ｌ ｐｕ ｐ ｎｇ ｈｅ ｍ ｉ ｔ
BIBO晶体腔内倍频高效率473nm蓝光激光器.
文章编号 :0258-7025(2004 09-1030-03BIBO 晶体腔内倍频高效率 473nm蓝光激光器郑权 1, 赵岭 1, 董胜明21中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 , 吉林长春 1300222山东大学晶体材料国家重点实验室 , 山东济南 250100摘要 BI BO (BiB 3O 6 晶体是一种新型的非线性光学晶体 , 物化性能稳定、光损伤阈值高 , 并且具有相当大的非线性光学系数 , 可以制作成频率变换器件 , 获得高效的倍频激光输出。
报道了用 BI BO 晶体对一台运转于 946nm 激光谱线的激光二极管 (LD 抽运 N d YA G 激光器进行腔内倍频获得高效率的 473nm 蓝光输出的实验结果。
用国产的激光二极管端面抽运厚 2. 2mm, 掺杂浓度 1. 0at. -%的 N d Y A G 激光晶体 , 在注入抽运光功率为 1. 6W 时 , 用 5mm 长的Ⅰ类临界位相匹配BIBO 晶体获得的 T EM 00模蓝光输出达 183mW , 相应的腔内倍频转换效率为 11. 4%, 比同样工作条件下 10mm 长Ⅰ类 L BO 晶体的倍频效率高 45%以上。
关键词激光技术 ; BIBO 晶体 ; 激光二极管 ; 蓝光激光器中图分类号 T N 248. 1文献标识码 AHigh Efficient Blue Laser Generation at 473nm by BIBO CrystalZHENG Quan 1, ZHAO Ling 1, DONG Sheng -ming21Chang chun I nstitute of Op tics , Fine M echanics and P hy sics ,T he Chines e A cadem y of Sciences , Changchun , J ilin 130022, China2T he State K ey Laboratory of Cry stal M ater ial , S hand ong U niv er sity , J inan , S handong 250100, ChinaAbstract BIBO (BiB 3O 6 cr ystal is a novel no nlinear cry st al, w hich has st able physical and chemical pr operties, hig h dest ro y threshold , and big nonlinear effectiv e co efficient , so BI BO cr ystal can be used as fr equency co nver sion dev ice to obtain ef ficient second har monic w av e gener atio n. In this paper , hig h efficient blue laser a t 473nm w as gener ated by BIBO cry st al inser ted in a diode-pum ped N d Y A G (Y 3A l 5O 12 laser at 946nm for int ra-ca vit y frequency doubling . A home made laser diode was used to end pump a piece of 2. 2mm long N d YA G cr ystaldo pped w ith 1. 0at . -%.W ith 1. 6W pumped laser , 183mW T EM 00mode stable blue laser output w as o bt ained by a 5mm long Ⅰ ty ped BIBO cr ysta l, conver sio n efficiency up to 11. 4%, which w as abo ut 45%hig her than a 10mm long Ⅰ t yped L BO (L iB 2O 3 cr ystal.Key words laser t echnique ; BI BO cry st al ; laser diode ; blue laser收稿日期 :2003-06-02; 收到修改稿日期 :2003-08-04基金项目 :国家863计划 (N o. 2002AA 311141 资助项目。
Cr 4+：YAG被动调Q激光器输出特性的解析分析
行愚 在对 Ｃ ： Ｇ 速率方 程组 做 出合 理 简化 的 ｒ ＹＡ
前提 下 ， 出了脉 冲 能量 、 值 功率 和 脉 冲宽 度 与 得 峰 初始 反转粒子 数密度 、 冲结 束 时反转粒 子数密 度 脉
警 ２一 ｚ２ （１） ） 一 ［ ｚ ｚ １／４ ￣ 硎 ２ 一 ”一ｎ Ｒ－ （ Ｌ
２ 被 动调 Ｑ 方 程 的解 析 解
调 Ｑ脉 冲 的形 成一 般在 纳 秒量 级甚 至 更短 的 时间， 而增 益介质 的上能 级寿命 在几 十到几 百微秒 的量 级 ， 且 Ｃ ： 并 ｒ ＹＡＧ 的 恢 复 时 间也 在 微 秒 量
级 ， 以可 以忽 略速 率 方程 组 中泵浦 速 率 、 光辐 所 激
化 Ｃ 抖 ： Ｇ被 动调 Ｑ激 光 器有 一定 的指导 意 义。 ｒ ＹＡ
关键词 激 光 器；速 率方程组 ； 动调 Ｑ；激发 态吸 收 被 中图分 类号 ＴＮ２ ８ １ ４ ． 文献 标识码 Ａ
Ｃ什 ： ｒ ＹＡＧ调 Ｑ激 光器 的过 程 中会 产生 较 大 的误
１ 引 言
他激 活离子掺 杂在 同一基 质晶体 内 ， 可 以作成 自 还
效率 随一个 无 量 纲 参 量 的 变 化 ， 设 计 和优 化 对
ＣＨ： ｒ ＹＡＧ 晶体 被动调 Ｑ激 光 器有 一定 的指 导意
义。
调 Ｑ 同体激 光器［ 。国外在 Ｃ 。ＹＡＧ做 被动 调 ５ ］ ｒ ：
Ｑ开关 的理 论计算 方 面取 得 了很好 的成 就 ， ． ｉ Ｅ Ｖｉ ｌ ａ ａＲ等人 给 出 了可 饱 和 吸 收体 含 激 发 态 吸 收 ａ ｎ ｆ 的速 率 方 程组 ， 对 Ｉ Ｆ Ｆ 和 Ｃ ： 并 ： ｉ ｒ ＹＡＧ 两 种 被动 Ｑ开关在 Ｎｄ ＹＶＯ 激 光 器 中 的应用 做 了 比 ： 较分 析Ｉ ； ｅ ｎ ｎ在他 的报 道 中给 出 了不 包 含 有 ６ Ｄ ｇａ 激发 态吸收效 应 的可 饱和 吸收体 的速率方 程组 ， 并 得到 了输 出参量 与 一个 无 量 纲 参量 的解 析 解［ ； ７
蓝光激光器的应用与发展
蓝光激光器的应用与发展黄必昌一、前言全固态蓝光激光器因其在激光生物医学、激光彩色显示、激光高密度数据存储、激光光谱学、激光打印、激光水下成像与通讯等领域的广泛应用，近年来备受人们重视。
用LD泵浦YAG晶体通过腔内倍频可以实现大功率蓝光激光输出，从而实现红（671nm）、绿（532 nm）、蓝（473 nm）三元色激光的连续输出。
目前有关蓝光激光器的研究成为国内外研究小组竞相开展的研究热点，在很短的时间里世界各地都掀起了固态草蓝色激光光源的研究热潮。
全固态蓝光激光作为一种新的相干光源，具有体积小、结构紧凑、寿命长、效率高、运转可靠等一系列优点，能够应用在许多其他激光器无法应用的场合。
全固态蓝光激光器主要应用在蓝光激发、高密度光存储、彩色激光显示、拉曼光谱、荧光光谱分析、生物工程、DNA排序、海洋水色和海洋资源探测等很多方面。
在固体激光器中欲获得蓝色激光输出，主要有以下三种方法：（1）利用宽禁带半导体材料直接制作蓝光波段的半导体激光器；（2）利用非线性频率变换技术对固体激光进行倍频；（3）利用上转换技术在掺稀土的晶体、玻璃或光纤中实现蓝激光输出。
对于可见波段的半导体激光二极管(LD)，蓝光LD的研制需要昂贵的设备和衬底材料，同时LD的光束质量不尽人意，在许多应用领域受到了限制。
由LD泵浦的倍频固体激光器，需要非线性晶体材料进行频率转换，虽然光束质量很好，输出功率也很高，但系统较复杂。
近年来，人们利用发光学中的频率上转换机制，大力发展具有蓝绿光输出上转换发光材料，所采用的泵浦源一般为近红外高功率半导体激光器。
另外，与稀土掺杂的玻璃和晶体相比，光纤具有输出波长多、可调谐范围宽等优点。
利用上转换光纤制作的光纤激光器还具有结构简单、效率高、成本低的优点。
近两年来，国外对蓝光上转换光纤激光器研究很活跃，并且其商业化进程也相当迅速。
下面结合激光显示和蓝光光盘等主要应用，首先简单说明其工作原理然后介绍全固态蓝光激光器的多种技术和最新发展。
大功率LD抽运的Cr^(4+):YAG被动调Q Nd:YVO_4激光器
大功率LD抽运的Cr^(4+)：YAG被动调Q Nd：YVO_4激光器陈泽民;李立卫;闵大勇;吕峰【期刊名称】《光学与光电技术》【年(卷),期】2009(7)2【摘要】在LD端面抽运的Nd:YVO_4激光器中插入Cr^(4+):YAG晶体,获得了稳定的1.06μm波长的高重复率被动调Q脉冲激光输出。
实验研究了抽运功率、腔长、输出镜透过率对输出功率的影响,以及不同抽运功率下脉冲重复频率和脉冲宽度的变化,并对结果进行了理论分析。
当腔长为8 cm,抽运功率为27 W时,得到重复率37.8 kHz、平均功率3.5 W的调Q脉冲序列;单个脉冲能量为93μJ、脉宽为24 ns、峰值功率为3.9 kW。
【总页数】4页(P82-85)【关键词】激光技术;大功率LD抽运;Nd:YVO4激光器;被动调Q【作者】陈泽民;李立卫;闵大勇;吕峰【作者单位】华工激光工程有限责任公司;华中科技大学【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.LD泵浦Cr^4＋：YAG被动调Q锁模Nd：Gd0.42Y0.58VO4激光器 [J], 姜其畅;苏艳丽2.LD抽运Cr^(4+)∶YAG高重复率被动调QNd∶YVO_4激光器 [J], 王加贤;庄鑫巍3.LD泵浦Nd∶LuVO_4/Cr^(4+)∶YAG被动调Q激光器 [J], 王正平;杜晨林;张怀金;阮双琛;胡大伟;王营;许心光;王继扬;邵宗书4.LD泵浦Nd:Gd_(0.42)Y_(0.58)VO_4/Cr^(4+):YAG被动调Q锁模激光器 [J], 卓壮;姜其畅;苏艳丽;李涛;李健5.LD泵浦Nd:YVO_4/Cr^(4+):YAG被动调Q锁模激光器的输出特性 [J], 刘辉兰;王红梅;杨海莲;杨延玲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
连续输出1.60 W／473nm直腔蓝光激光器
熟 ， 、 小型 激光 器 已走 向市 场． ４ ３ｎ 波 长 的 大 中、 而 ７ ｍ 全 固体蓝光 激光器 由于其 基 频 光 ９ ６ｎ 波 长 激光 属 ４ ｍ
子数 由公 式 Ｎ Ｎ。 ｅ ｐ 一ｚＥ ｋ 决 定［］ 其 中 ， ／ 一 ｘ （ ￣ ／ Ｔ） “， △ Ｅ为两 个 能级 间 的 能 量 差 ， Ｔ为 增 益 介 质温 度 ， ｋ为
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第 ４ ６卷
第２ 期
厦 门 大 学 学报 （ 自然 科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉｍｅ ｉｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ａ ｎ Ｕｎｖ ｒｉｙ（ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ｏ
Ｖｏ ． ６ ＮＯ ２ １４ ．
ｎ 绿 光 、 ６ ｍ 红 光输 出 ， ９ ６ｎ 谱线 属 于准 三 ｍ ６ ０ｎ 而 ４ ｍ 能级 系统 ， 对应 ‘ ，～‘。 之 间 的 跃 迁 实 现激 光 运 转 ： Ｊｚ
非常 困难 ． 能级 图｛ ３ 图 １所 示 ， 光 下 能级 是 基 态 ：如 １ ０ 激 的一个 斯塔 克分 裂 能级 ， 裂 能级 上 的 粒 子数 布 居服 分 从 玻尔 兹曼 分布 率 ， 光 下 能级 与基 态 能 级 的平 衡粒 激
摘要： 报道了Ｌ Ｄ端面泵浦 Ｎ ： Ａ ｄ Ｙ Ｇ晶体，Ｂ Ｌ Ｏ腔内倍频 ４３ ｍ全固态直腔蓝光激光器． ７ ｎ 根据谐振腔稳定性理论， 利
用 简 单 的 平一 平腔 直接 测 得 不 同 泵 浦 功 率 下 的 热焦 距值 ． 过 数 值 计 算 分 析 了 不 同 热 焦 距 下 ， 通 Ｎｄ： ＡＧ 与 Ｌ Ｏ 晶体 中 Ｙ Ｂ 的 腰 斑半 径 以 及 Ｌ Ｏ 中 光 腰 的 位 置 。 在 准 三 能 级 系统 模 型 和 倍 频 理 论 的 指 导 下 优 化 激 光 腔 体 结 构 ， 激 光 器 实 现 最 Ｂ 并 使
Cr_4_YAG被动调Q腔外三倍频紫外激光器
引言
紫外激光由于波长短、衍射效应小、分辨率高、单 光子能量大等优点, 在数据存储、微加工、大气探测、微 电子学、光化学、光生物学及 医疗等领域有广 泛的应 用。传统的紫外激光光源如: 准分子激光器、N2 激光 器等, 存在结构复杂、体积庞大、稳定性差等缺点。随 着大功率半导体激光器技术的日益成熟, 以及新的性 能优良的非线性晶体 ( BBO, LBO, CLBO ) 等的出现, 通 过非线性频率 变换技术获得大功率、高稳定性、高效 率、小体积的全固态紫外激光器已成为当前的研究热 点 [ 1~ 5] 。在国外, 利用高功率高亮度 532nm 绿光通过 腔外直 接倍频 已经 获得了 高达 20W 的紫 外激光 输 出 [ 3] , 国内在这方面的研究报道较少, 功率不高, 却多 采用主动调 Q 的方式, 系统比较复杂。高兰兰等人利 用 C r4+ BYAG 被动调 Q 腔外三倍频, 在 2W 抽运功率 下, 只获得了 120LW 的 355nm 紫外激光输出 [ 5] 。
转换效率为 2% 。
关键词: 激光器; 355nm 紫外激光器; Cr4+ BYAG; 被动调 Q; 腔外三倍频
中图分类号: TN 248. 1
文献标识码: A
C r4+ BYAG passively Q-sw itched extra-cavity third-harm onic laser
JIA Fu-q iang1, 2, ZH EN G Quan1, XUE Q ing-hua1, 2, TAN Cheng-qiao1, 2, Q IAN L ong-sheng1
Cr~(4+)：YAG被动调Q激光器输出特性
摘
要 ： 采 用理 论 与 实 验 相 结 合 的 方 法 研 究 了 激 光 二 极 管 阵 列 泵 浦 的 Ｃ ” ： ＡＧ 被 动 调 Ｑ Ｎ ： ＡＧ ｒ Ｙ ｄＹ
激 光 器 的输 出特 性 。重 点 分 析 了调 Ｑ 晶体 小 信 号 透 过 率 和 反射 镜 的反 射 率 对 激 光 器 的输 出 能 量 、 冲 宽度 的 脉 影 响 。 对数 值 模 拟 结 果 进 行 了 实验 验 证 ， 值 计 算 与 实 验 结 果 基本 一 致 。研 究 结 果 表 明 ， 特 定 的 激光 晶体 参 数 在 数 下 ， ｒ ： Ｇ 被 动 调 Ｑ 激 光 器 的输 出能 量 与 脉 冲宽 度 由 调 Ｑ 晶 体 的 小 信 号 透 过 率 和 输 出 镜 的反 射 率 决 Ｃ ” ＹＡ 定 ： 出 能量 随着 小 信 号 透 过 率 增 加 而 减 小 ， 应 于 一 个 调 Ｑ 晶 体 透 过 率 ， ～ 个 最 佳 反 射 率 使 输 出 能 量 最 输 对 有
Ｃ 什 ： ＡＧ 被 动 调 Ｑ 激 光 器 输 出特 性 ｒ Ｙ
蒋新颖 ， 郑建刚 ， 段文涛 ， 李明中 ， 王明哲 ， 严雄伟 ， 蒋东镔 ， 於海武
（ ．中 国工 程 物 理 研究 院 激 光 聚变 研 究 中 心 ，四川 绵 阳 ６ １ ０ ２ １ ２ ９ ０； ．国 防科 学 技 术 大 学 理 学 院 ， 沙 ４ ０ ７ ） 长 １ ０ ３
推导 。
１ 理 论 分 析
描 述 Ｃ ： Ｇ 调 Ｑ 激光器 的速率 方程组 为 ｒ ＹＡ
ｄ Ｏ
一
｛Ｏｎ ２ｇ ｇ ２ 一 ０ｓ ｓ ＇ ｉ ｒ
２ｅ／卜 ０ｓｅ ＂ｒｓ
Ｏｎ
［ｎ １Ｒ） Ｌ ｝ Ｉ（ ／ ＋ ］
LD泵浦的946nmNd_YAG激光器及腔内倍频473nm蓝光输出
LD泵浦的946nm Nd:YAG激光器及腔内倍频473nm蓝光输出刘伟仁 钱龙生 檀慧明 余 锦(中国科学院长春光机所应光室,长春 130022)提要:本文从理论上分析了准三能级系统946nm Nd:YAG固体激光器室温运转的条件及实现方法,并给出腔内倍频获得473nm蓝光发射的方案。
用波长808 5nm,功率2W的半导体激光器泵浦Nd:YAG,采用腔内插入高损耗元件选模的方法,在室温下获得946nm波长连续红外激光输出180mW,斜效率13%;用BBO和LBO晶体腔内倍频,获得473nm波长连续蓝色激光,输出功率分别12mW和50mW,斜效率分别为3%及10%。
关键词:准三能级,L D泵浦,腔内倍频,473nm全固体蓝激光器LD pumped946nm Nd:YAG laser and473nm blue laser by intracavity doublingLiu Weiren Qian longsheng T an Huim in Y u Ji n(L a boratory of Applied optics,Changchun lnstitut e of Optic s and Fi ne mechanic s,Academic sinica,Chang c hun 130022)A bstract:Study on how to realize the ope ration of qua si three level sy st e m946nm all solid st ate Nd:YAG lase r at room temperature i s re ported,a lso the m ea ns of em i ssion of473nm blue lase r by l ntraca v i t y doubl ing.180nW out put of946nm infrare d la ser i s obt ai ned whe n pumped by a2W di ode wi t h t he sl ope ef fi ciency13%.12mW and50mW output o f473nm blue laser are obtaine d using BBO and L BO doubling crystal with t he slope efficie ncy3%and10%.Ke y wor ds:LD pumpe d,quasi t hree l ev e l intracavity doubling,473nm solid stat e blue lase r国际上的激光技术发达的国家普遍采用对Nd:YAG激光器946nm波长的腔内倍频得到473nm波长的激光,这是目前获得全固体蓝激光最有效的手段之一。
温度对Cr 4+：YAG被动调Q激光器坪区影响
３ ２
光 学 与 光 电 技 术
第 ８ 卷
的总粒子反转数是 ｉ ． ， ／ ４假定系统将粒子泵浦到 ０
Ｆ／能 级 组 中去 的泵 浦 效 率是 ｒ， 。 ／ 由此 得 到 阈值 ｏ
泵浦 能量 Ｅ 为
们 １
Ｅ 一 ｈ
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（） ９
式 中 ， —ｓ， 激 活介 质 的有效 体 积 ，、ｚ 别 为 ｌ为 Ｓ 分
式 中， 为光 子数 密度 ， 为增益 介质 反转 粒子数 密 度 ， 增益介 质受 激发 射 截 面 ， 、 分 别 是饱 和 为 吸收体 基态 和激 发态 吸收截 面 ， 为光 在谐 振腔 中 ｔ 往 返一 周所 需 的 时 间 ， 为增 益 介 质 长 度 ， Ｚ Ｚ 饱 为
＝ 一 ＝ ＝
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（） ２
ｄ 一 － Ｏｅ ＇Ｃ ｇ
（） ３
面大 、 和光 强小 、 饱 掺杂 浓度 高 、 退化 现象 和寿命 无
长等优 点 ， 因此 采用 Ｃ ４ ： Ｇ做 为 被动 调 Ｑ 开 ｒ ＋ ＹＡ 关 的激光器 具 有广 泛 的应 用 前 景ｌ ］ １ 。根 据 Ｃ４ ： ｒ ＋
第８ 卷
第１ 期
光
学
与 光
电 技
术
Ｖｏ． ，Ｎｏ １ １８ ．
２１ ０ ０年 ２月
ＯＰ ＣＳ ＆ ＯＰ ＴＩ ＴＯＥＬＥ ＣＴＲＯＮＩ Ｃ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｆｅ ｒ ａ ｙ ０ ０ ｂ ｕ ｒ ，２ １
文章 编号 ：６ ２３ ９ （ ０ ０ ０ —０ １０ １ ７ —３ ２ ２ １ ） １０ ３ —４
￡ 一 。 ／
一
（） ７ （） ８
面随温度 变化 对单 脉 冲 坪 区 和坪 区重 叠 空 间 的影
小型高效率腔内倍频473nm蓝光激光器
小 型 高 效 率 腔 内倍 频 ４ ３Ｒｌ蓝 光 激 光 器 ７ ｉ ｌ
李 锋 ， 蓉 郭 小芳 白 杨 白晋 涛 刘 ， ， ，
（． １ 西北 大学 光子学 与光子技术研究所 ， 陕西 西安 ７ ０６ ；． １０ ９ ２ 商洛学院 ， 陕西 商州 ７ ６０ ） ２ ００
摘要： 目的
研 制腔 内倍 频 ０ ４ ３ ｍ 连 续波 高效 率全 固 态蓝 光 激 光 器 。方法 理 论 分 析 与 实验 ．７ ３ 二极 管激 光 （ Ｄ） 面抽 运 Ｎ ： Ａ 晶体 ， 类 临界 相位 匹配 ＢＢ Ｗ Ｌ 端 ｄＹ Ｇ Ｉ Ｉ Ｏ腔 内倍
研 究相 结合 。结果
频 ， 大输 出 ２ ０ｍ 连 续 ０４ ３ ｍ 蓝光 ； 光转换 效 率达 到 ９ ３ ， 最 ８ ｗ ． ７ 光． ． ％ 功率起 伏 小 于 ３ 。结 论 ％
光 阈值 为
基 金项 目： 陕西省教育厅产业化培育基金资助项 目（ ３Ｃ ６ ； 西省教育厅专项基金资 助项 目（ ５Ｋ ８ ） ０Ｊ０ ）陕 ０ Ｊ １５
作者简 介 ： （９０ ）男 ， 李锋 １ 一 ， 陕西商洛人 ， ７ 商洛学院副教授 ， 博士 ， 从事全 固体激光器件 ， 光束质 量好 。 运行 稳定 ， 达到 实用化 目的 。 关 键 词 ：Ｄ抽 运 ： 固 态蓝 光激 光器 ：Ｉ Ｏ； 内倍频 Ｌ 全 ＢＢ 腔
中图分 类号 ： Ｎ ２ ８ １ Ｔ ４ ．
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ０２ ４ ２ ０ ）４ｏ ４ － １０ －７ ０ ８ ｏ － ４ｏ Ｘ（ ５ ３ ９６ｎ ４ ｍ大 ， Ｆ 一 Ｉ 而 ９ 级之 间 ９ ６ｎ 的跃 迁为 能 ４ ｍ 准三能 级结 构 ． １ 。因此 ， 要实 现 ９ ６ｎ ４ ｍ基 频 光有
Cr4+_YAG被动调Q4倍频全固态紫外激光器的研究
$;*+".6+：:OCCLQMJS !#CZLRGHM5 /0( * + 123 [ 45+ 123 OJJ#CIJL5#CRORM L7K0O0M5 JOCM0， WU6WM5 \S O 5LI5M JOCM0， ZOC 5MCLT7M5? 9HM7 ZLRH O JM7C IK !""66 KIGOJ JM7TRH KIGUCL7T RHM !"&(76 V] JOCM0 RI O )66 89: CMGI75#HO06I7LG TM7M0ORLI7 G0SCROJ， O T0MM7 JOCM0 WUJCM ZOC I\ROL7M5 ZLRH OQM0OTM IURWUR WIZM0 IK ’)6;? 2R JOCR， ZLRH O JM7C IK $"66 KIGOJ JM7TRH KIGUCL7T RHM ,$’76 T0MM7 O7 UJR0OQLIJMR JOCM0 WUJCM OR ’&&76 ZOC I\ROL7M5 ZLRH WMO@ WIZM0 JOCM0 RI O (66 JM7TRH IK <<= KIU0RH#HO06I7LG TM7M0ORLI7 G0SCROJ， IK > ? $;， OQM0OTM IURWUR WIZM0 IK ! ? !6;， 0MWMRLRLI7 0ORM IK !’ ? ,@AB， WUJCM 5U0ORLI7 IK !’7C? ]ORLI IK T0MM7#UJR0OQLIJMR WIZM0 GI7QM0CLI7 LC $ ? %D ， O75 RHOR IK L7K0O0M5#UJR0OQLIJMR WIZM0 GI7QM0CLI7 LC " ? >D ? <)3 5/"8*： UJR0OQLIJMR JOCM0； KIU0RH HO06I7LG TM7M0ORLI7； OJJ#CIJL5#CRORM JOCM0； /0( * + 123
全固态Nd,Cr：YAG自调Q自锁模激光器
化实验系统参数 ，可以获得 针对 于不同应用的太赫兹波谱性 质，为太赫兹波谱和成像应用提 供实验 依据。
三层介质中高斯分布的平行偶极子 产 生 的Ｔ 场 Ｈｚ
严 伟 ，陈 华，汪 力
（ 中国科学院物理研究所光物理实验室， 北京 １０８ ） ０００
子的等离子体效应的尺寸从纳米量级延伸到 了微米量级。根
据德努特原理 ，金属 Ａ 的的介 电常数实 部 ￡ １Ｔ ｚ ｌ （ Ｈ ）
－
３３×１ 虚部 ￡ １ＴＨ ） ６４×１ 。 当金属受到 Ｔ ． ０， （ ｚ 一 ． ０， Ｈｚ
线性 光学等领域。双掺 Ｎｄ Ｃｒ ＡＧ 晶体，既可以做增益介 ， ： Ｙ 质又可同时做饱和吸收体实现 自调 Ｑ 自锁模，不需在谐振腔
子体态的相互作用及对透射增强效应 的影 响。 ＴＨｚ波激发 的金属离子 区域和未被激发的 区域之间，通过非局域态的表 面等离子体 以近场方式相互传递能量，表面波的传递抑制了
兹辐射的基本特性 ，包括半导体表面辐射、光学整流和光 电 导天 线产生太赫兹波的一些性 质，目的在于寻找合适的半导 体材 料、应用适 当的辐射机理 以及调整 飞秒激光参数，获得 高效、宽光谱和高性 能的太 赫兹 波，从而应用于太赫兹波谱 与成像技术。实验结果表明，太赫兹辐射不仅依赖于发射极
５ ｍ （ Ｔ 在空气 中对应 的波长为 ０ ｍ）这使得样 ０ １ Ｈｚ ．ｒ ， ３ａ
品和 Ｚ Ｔ ｎ ｅ都位于源的近场 范围内。而且很容易将光斑聚焦 达到几个微米，在这种构型下就能得到高分辨的近 场探测。
运 用矢量 Ｇｒｅ 函数 描述均匀介 质 中电偶 极子 传播 ｅｎ
Ｎ ：Ｇ ｄＧ Ｇ晶体准三能级９ ８ ｎ ３ ｍ 激光研究
一种基于Cr4+:YAG晶体的紧凑高效被动调Q脉冲激光器
一种基于Cr4+：YAG晶体的紧凑高效被动调Q脉冲激光器严娜;常建华;李寒寒;杨镇博【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)001【摘要】A compact and highly efficient all solid-state 1 064 nm laser has been researched and designed based on a Nd:YVO4crystal. While operating in continuous wave state,a maximum laser output of 2.49 W is obtained with the input pump power of 7.8 W,which corresponds to an optical-optical conversion efficiency of 31.92% and a slope efficiency of 35.77%. Based on it,a small piece of Cr4+:YAG crystal with the dimession of 3 mm×3 mm×1 mm is inserted into the cavity as the passive Q-switched device,and then stable 1 064 nm pulse operations are observed. By optimizing the resonator cavity length to 9 cm,the average power of 2.13 W Q-switched pulse trains are obtained with the pump power of 7.8 W,and the corresponding optical-optical conversion efficiency,the repetition rate,and the pulse width are 27.31%,357.1 kHz,and 75 ns,respectively.%研究并设计了一种基于Nd:YVO4晶体的紧凑高效全固态1064 nm激光器.在连续波运转状态下,当泵浦功率为7.8 W时,激光器最大输出功率为2.49 W,相应的光-光转化效率为31.92%,斜率效率为35.77%.在此基础上,利用尺寸为3 mm× 3 mm×1 mm Cr4+:YAG晶体作为被动调Q元件,实现了1064 nm稳定调Q脉冲运转.当激光器谐振腔优化为9 cm、泵浦功率为7.8 W时,实验获得了2.13 W的调Q脉冲输出,相应的光-光转换效率为27.31%,重复频率为357.1 kHz,脉冲宽度为75 ns.【总页数】5页(P25-29)【作者】严娜;常建华;李寒寒;杨镇博【作者单位】南京信息工程大学,江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044;南京信息工程大学,江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044;南京信息工程大学,江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京210044;南京信息工程大学,江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044;南京信息工程大学,江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京210044【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.Cr4+:YAG晶体位置对被动调Q激光器输出特性的影响研究 [J], 李诚2.基于Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体的被动调Q激光器 [J], 李景照;陈振强;朱思祁3.体光栅输出被动Cr4+:YAG调Q单纵模Nd:YAG激光器研究 [J], 任德明;钱黎明;赵卫疆;曲彦臣;刘原野;白岩;陈振雷4.Nd：YAG＼Cr4＋：YAG晶体的被动调Q运转特性研究 [J], 宋琦;王国菊;张丙元;李淑红;高学喜;刘云龙;王文军5.键合Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微片激光器的优化设计 [J], 刘瑞科;王超臣;牛昌东;金舵;白振旭;王雨雷;吕志伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
yag固体激光器
yag固体激光器YAG激光器YAG激光器1. 简介YAG固体激光器（Yttrium Aluminum Garnet固体激光器）是一种基于YAG晶体的固态激光器。
它是一种广泛应用于科研、工业和医疗领域的激光器，具有高效、稳定和可靠的特点。
2. 工作原理YAG固体激光器利用镜面反射和受激辐射的原理来产生激光。
其工作原理如下：1. 激光器的激活介质是YAG晶体，它通常被掺入一定浓度的镱（Ytterbium）金属离子。
这样的掺杂能够有效提高激光器的发光效率。
2. 激光器通过外部的激光二极管或者闪光灯来提供激发能量，将镱离子激发到高能级。
3. 当镱离子回到低能级时，会通过受激辐射的过程释放出一束窄带宽的光子，产生激光。
3. 特点和优势YAG固体激光器具有以下特点和优势：3.1 高效率和高能量YAG固体激光器能够产生高能量的激光束，通常能够提供几百瓦到几千瓦的功率输出。
其高效率和高能量的特点使得它在工业切割、焊接和材料加工等领域具有广泛应用。
3.2 高稳定性和长寿命由于YAG固体激光器采用固体晶体作为激活介质，并且没有易损耗的部件，所以具有高稳定性和长寿命的特点。
它能够经受长时间工作而不损坏，适用于需要连续运行的应用。
3.3 窄带宽和高光束质量YAG固体激光器产生的激光束具有较窄的谱带宽和高光束质量，能够提供高度集中的能量，适用于需要高精度和高质量的应用，如精密加工和医疗激光治疗。
3.4 多功能和可定制化YAG固体激光器可以根据不同应用的需求进行定制，可以调节输出功率、输出波长和脉冲宽度等参数。
同时，它可以通过改变光学腔的设计来实现不同的光束形式，如高斯光束或平顶光束。
4. 应用领域YAG固体激光器应用广泛，以下是一些主要应用领域的例子：4.1 工业制造YAG固体激光器在工业制造领域被广泛用于金属切割、焊接和打孔等应用。
由于其高能量和高光束质量，能够在较短的时间内完成高精度和高质量的加工。
4.2 医疗治疗YAG固体激光器在医疗领域被用于激光治疗和激光手术。
Cr 4+：Y=AG被动调QNd：YAG陶瓷激光器输出特性研究
均输 出功率及单脉冲能量则呈现 出先增加后减小的变化趋势，只是平均输 出功率及单脉冲能量所对应的最佳输 出
耦 合 透 过 率会 有 所 不 同
关键词：Ｃ ４：Ａ ｒ Ｙ Ｇ被动调 ０；ＮｄＹ ：ＡＧ陶瓷；输 出特 性；最佳输 出耦合透过率 中图分类号：Ｔ ４ Ｎ２ ９ 文献标志码 ：Ａ ｄ ｉ ０３６ ／ｉｎ１０ ．０ Ｘ． １ ． ．ｌ’ ｏ ：１ ． ９ ．ｓ．０ ３５ １ ２ ００ ０ ｌ ９ ｊｓ ０ ３
Ｃ ４：ＡＧ被 动调 Ｑ ＮｄＹ ｒ Ｙ ＋ ：ＡＧ 陶瓷
激 光器 输 出特 性研 究
应建新 ，张 彬 ，廖 皓杰 ，徐学珍 ２
（ ．四川 大 学 电子 信 息学 院 光 电科 学 与技 术 系 ，成 都 ６ ０ ６ ； １ １０ ４
２ ．中国电子科技集团公司第十一研究所 ，北京 １０ １ ０ ０ ５）
Ｏ ｕ ｐｕ ｒ ｏ ｍ ａ ｅＯ ｔ ｔＰｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆＮｄ： ＹＡＧ ｒ ｍ ｉ ｓ ｒＰａ ｓｖ ｌ Ｃｅ ａ ｃＬａ ｅ ｓ ｉ ｅ ｙ
Ｑ．ｗｉ ｈ ｄｂ ４： ＡＧ ｓｒ ｅ ｓ ｔ ｅ ｙＣｒ＋Ｙ ｃ Ａｂ ｏ ｂ ｒ
ＹＩ Ｇ ｉｎｘｎ ，Ｚ Ｎ Ｊａ －ｉ ＨＡＮ Ｂ ｎ ，Ｌ ＡＯ Ｈａ － ｅ，Ｘ ｅ ｈ ｎ Ｇ ｉ Ｉ ｏｊ Ｕ Ｘｕ ． ｅ ｉ ｚ
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文章编号:0258 7025(2003)08 067304Cr YAG 被动调Q 全固态473nm 蓝光激光器郑 权1,2,赵 岭1,邵永红1,檀慧明1,钱龙生11中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春1300222应用光学国家重点实验室,吉林长春130022摘要 报道了LD 抽运,Cr YA G 被动调Q ,N d YAG/LBO 结构的473nm 全固态蓝光激光器。
在注入抽运功率为1600mW 时,得到平均功率9 1mW ,脉冲宽度14 5ns,重复频率4 19kHz,峰值功率近150W 的被动调Q 蓝光脉冲输出。
关键词 激光技术;蓝光激光器;LD 抽运;被动调Q 中图分类号 T N248.1+3 文献标识码 ACr YAG Passively Q switched All solid state Blue Laser at 473nmZHENG Quan 1,2,ZHAO Ling 1,SHAO Yong hong 1,TAN Hui ming 1,QIAN Long sheng11Changchun I nstitute of Op tics ,Fine M echanics and Physics ,T he Chinese A cademy of Sciences ,Changchun,Jilin 130022,China2T he State K e y Labor atory of A p plied Op tics,Changchun,J ilin 130022,ChinaAbstract A L D pumped,Cr YA G passively Q switched N d YA G/L BO blue laser was reported.With 1600mW incident pump laser,Q switched blue laser w ith av er ag e power of 9.1mW,pulse duration of 14.5ns,repet ition r ate of 4.19kHz and peak po wer of nearly 150W w ere obtained.Key words laser technique;blue laser;LD pumped;passive Q switching收稿日期:2002 04 22;收到修改稿日期:2002 05 30基金项目:国家863计划资助项目(No.863 307 13 02,863 Z35 2B)。
作者简介:郑权(1973 ),男,黑龙江省人,理学博士,现在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室从事博士后研究,主要研究方向为高性能及大功率全固态激光器。
E mail:zhengquanok@1 引 言众所周知,Nd YAG 除了1064nm 和1320nm 的受激辐射跃迁外,还可以产生946nm 波段的弱辐射,经腔内倍频,最终可获得波长为473nm 的蓝色激光。
对于473nm 全固态蓝光激光器,已有大量文献报道[1,2],其中多为采用Nd YAG/KN 组合结构。
原因是KN 晶体的有效非线性系数很大,倍频效率高。
但在实际应用中,KN 晶体易潮解,而且目前KN 晶体极化、定向和加工等工艺难度高,价格昂贵,这些因素都制约着全固态蓝光激光器产业化的发展。
近几年来,具有良好物化性能的慢饱和吸收体Cr YAG 的出现已引起了国内外学者的极大兴趣[3]。
Cr YAG 被动调Q 方式已经在LD 抽运的Nd YAG 和Nd YLF 等激光器中成功地得到运用,输出了高重复频率脉冲1064nm 激光[4]。
本课题组在这方面也进行了大量研究,并报道了LD 抽运,Cr YAG 被动调Q ,KT P(或LBO)晶体腔内倍频的Nd YVO 4和Nd YAG 被动调Q 绿光激光器[5]。
本文从激光产生和倍频理论出发,采用!类临界位相匹配LBO 代替KN 晶体进行腔内倍频,通过第30卷 第8期2003年8月中 国 激 光CHINESE JOURNAL OF LASERSV ol.30,No.8A ugust,2003在腔内加入Cr YAG 晶片,获得了高峰值和高重复率的被动调Q 脉冲473nm 蓝激光输出。
该被动调Q 蓝光激光器对于遥感、通讯、非线性光学,尤其是荧光光谱学有重要的应用价值。
2 分析与设计2.1 946nm 谱线选择与膜系设计作为激光介质,Nd YAG 存在三条荧光谱线(1064nm,1320nm 和946nm)。
其中,1064nm 和1320nm 发射截面都比946nm 大,因此,若想获得946nm 的激光振荡,必须首先抑制1064nm 和1320nm 起振,这可以采取增加谐振腔对1064nm 和1320nm 的透射损耗方法实现。
计算得出,在系统对1064nm 和1320nm 的透过率大于70%时,可以确保在较大抽运功率时也只有946nm 形成激光振荡。
纵向抽运全固态蓝光激光器的膜系可以按图1所示的要求进行设计(注:在膜系设计中,对1064nm AR 的要求同时往往已经满足了1320nm AR 的要求)。
图1纵向抽运蓝光激光器膜系要求F ig.1Coating requirements of a LD pumped blue laserA:808AR/946H R;B:946AR;C and D:946AR/473AR;E:946HR/473AR/1064AR;F:473AR/1064AR946nm 高反膜的镀制一直是影响蓝光激光器输出效率的主要因素,由于946nm 谱线的振荡阈值高,增益系数小,谐振腔元件对946nm 的镀膜要求相当严格,以尽量减少基频光的损耗。
另外,图1的A 面既充当谐振腔的高反镜,又充当抽运光的入射窗口,要求Nd YAG 的端面镀制同时满足946nm 高反和808nm 抗反的膜系,又进一步增加了镀膜难度。
在同一元件各镀膜要求出现不能避免的矛盾时,我们侧重满足了946nm 的要求。
2.2 抽运光学系统的设计因为LD 发出的光束是一个椭圆光锥,用这样的光束去抽运激光晶体势必造成反转粒子数在横截面上分布不均匀,在圆对称腔体内也就很难得到T EM 00模。
为此,设计了由准直镜 扩束镜 聚焦镜三部分组成的抽运光学系统,其结构如图2所示。
其中,准直镜把发散角很大的高斯光束准直成近似平行的光线;用棱镜对来对LD 发散角小的方向进行扩束,也就是对LD 光束进行圆化,最后用聚焦镜将抽运光聚成很小的光斑入射到激光晶体内。
图2抽运光学系统F ig.2Scheme of the pumping system尽管该光学系统结构复杂,光路传输效率较低(约为85%),但由于能够改变抽运光束的空间分布,增加激光晶体内抽运能量空间分布与激光腔模之间的重叠度,也能够实现较高的激光效率。
实验中采用的2W LD 抽运,其发散角为8 2deg ∀34 5deg,经耦合光学系统聚焦后形成椭圆度0 93,束腰半径约80 m 的高质量抽运光。
2.3 激光晶体、倍频晶体、调Q 晶体的考虑1)对Nd YAG 晶体,需要注意的是其946nm 激光谱线为准三能级系统[6]。
对准三能级系统,要求激光晶体工作在较低的温度环境下,因此需要对Nd YAG 单独强制冷。
另一个值得注意的问题是Nd YAG 对946nm 波段存在较为强烈的自吸收现象,因此Nd YAG 不宜太厚。
考虑到946nm 谱线增益较小,抽运光斑较小时会降低激光阈值。
2)当前,人们多选用KN 晶体实现946nm 倍频。
KN 的有效非线性系数大、倍频效率高,但易潮解,并且加工难,价格高,这些因素制约着全固态蓝光激光器的实用化。
为此,我们把目光转向了新型的BBO 和LBO 晶体。
表1列出了在!类临界位相匹配条件下三种晶体对946nm 波段的倍频参数。
可见,BBO 晶体的非线性有效系数约是LBO 的1 5倍,但走离角是LBO 的5倍。
根据由走离效应决定的倍频晶体中基频光与倍频光的最大相互作用长度(L max )公式L m a x =1.16w /(1)其中,w 为倍频晶体中基频光的光束半径, 为走离角。
考虑到激光器的倍频光功率与有效非线性系数d e f f 和晶体长度L 乘积(d e f f ∀L )的平方成正比。
由(1)式知,虽然LBO 的d eff 较小,但可以通过增加LBO 的长度使倍频效率提高。
另外,在LBO 走离角674中 国 激 光 30卷很小的情况下,适当减小w 仍有较大的L m ax 值。
而减小w ,会增加腔内经过LBO 的基频光功率密度,从而进一步提高倍频效率。
也可以选用较长的!类相位匹配LBO,优化设计出相对较小的光腰尺寸来获得较高的倍频转换效率。
而LBO 的走离角非常小、抗光损伤阈值高,所以该措施是切实可行的。
3)与传统的有机染料和色心晶体相比,慢饱和吸收体Cr YAG 具有良好的物理化学性能,其热导性好、损伤阈值高、使用方便、寿命长。
该晶体在1000nm(900~1100nm)附近具有饱和吸收特性,并且吸收截面大、饱和光强低,适合对946nm 波段的Nd YAG 激光器进行被动调Q 。
需要注意的是Cr YAG 存在一定的激发态吸收,该吸收使材料的饱和透过率小于100%,增加了腔内的插入损耗,因此Cr YAG 需要较强的制冷,使大量处于激发态的离子及时回到基态。
表1KN,BBO 和LBO 晶体在946nm 波段的倍频参数Table 1Properties of KN,BBO and LBO for frequency doubling at 946nmSHG cr ystal at 946nm KNBBOL BOPhase matching ang le /deg =90#,!=59.9# =24.9#,!=0#=90#,!=19.4#Acceptance angle /mrad ∃cm ∀ =38.9#,∀!=0.45#∀ =0.474#,∀!=large∀ =39.1#,∀!= 2.58#Nonlinear coefficient (w ith r espect to K DP)27.36 3.74 2.53Walk off angle /deg2.68#3.44#0.65#3 实验装置根据上面的分析,设计了图3所示的实验装置。
采用中国科学院半导体所生产的连续输出功率为2W 的LD 作为抽运源;采用中国科学院上海光机所生长的Nd YAG 和Cr YAG 作为激光介质和被动Q 开关;采用中国科学院福建物质结构研究所提供的LBO 晶体作为倍频器;采用中国科学院长春光机所提供的高稳定性驱动电源对LD 提供稳定的电流,并对LD,Nd YAG/Cr YAG 和LBO 等元件分别进行温度控制。