激光二极管抽运声光调Q高重复频率532nm激光器
声光调Q技术
声光调Q技术一、实验目的：1、掌握固体激光器的工作原理；2、掌握声光调Q和倍频的原理；3、掌握GPF-NG-Ⅰ型声光调Q激光器的调节技术。
二、实验仪器：GPF-NG-Ⅰ型声光调Q激光器、激光冷水机，GTDC1220电流源，QSD-2750声光调Q驱动器。
三、实验原理：本实验采用的是掺钕钇铝石榴石晶体（Nd3+:Y AG）固体激光器，工作物质是由钇铝石榴石（YAG）单晶掺入适量的三价稀土离子Nd3+构成的掺钕钇铝石榴石晶体（Nd3+:YAG）。
采用半导体激光器激励方式将处于基态的粒子抽运到激发态，以形成粒子数反转状态，输出波长分别为532nm、1064nm两种激光。
谐振腔采用全外腔形式。
调Q方式为声光调Q，冷却方式为水冷。
下面将依次介绍。
1、激光器的基本结构一般激光器都是由三个基本的组成部分，即工作物质、激励源和光学谐振腔，如（图1）所示。
工作物质用来产生受激辐射，它是激光器的核心。
激励源用来激励工作物质建立粒子数反转，产生受激辐射。
光学谐振腔是用来维持受激辐射的持续振荡，以获得进一步的增益，从而得到高强度的激光输出。
全反射镜聚光器半反射镜激光工作物质灯电源图1 固体激光器结构示意图1、工作物质在激光器中，工作物质是决定激光器性能的关键部件。
固体激光工作物质被称为固体激光器的心脏。
的激活离子。
2、光泵光源固体激光材料具有比较宽的吸收带，这就为用光照来激励激活粒子创造了条件。
由于固体激光器的工作物质是靠外界光照使粒子激发到高能态的。
所以又称这种激发作用为光泵。
由阈值条件可计算出最低需要多少能量（或功率）才能使激光器振荡，也可以通过实验测得阈值泵浦能量。
因为计算得到的是理想的情况，所以一般都是通过实验来测量。
3、聚光器泵灯发光的空间特性是四面八方发射光辐射。
当泵光激励工作物质时，希望把各个方向的发射光都有效的集中到工作物质上，为此一般都是灯和棒外面加一个罩，罩的形状要适应灯和棒的匹配要求，这种装置称为聚光器，又叫聚光腔。
瓦级532nm绿光激光器的研究
瓦级532nm绿光激光器的研究The study of watt 532nm green laser摘要全固态绿光激光器具有效率高、激光输出光束质量好、运转可靠、体积小以及寿命长等特点，使其在可调谐激光器的抽运源、流场显示、海洋探测、光电对抗、污染检测，特别是受控热核聚变的驱动器、铀同位素分离的抽运源，以及大功率大能量的激光加工及激光医疗设备、激光微加工、激光的军事应用（激光雷达、激光制导等）等科学和工业领域中得到了广泛的运用。
关键词：泵浦、绿光激光器、倍频、声光调 Q、目录第一章概述……………………………………………………………………………1.1 绿光激光器的发展现状…………………………………………………1.2 半导体激光器泵浦声光调Q固体激光器的发展现状…………………..1.3 论文工作内容…………………………………………………………….. 第二章声光调Q绿光激光器的设计理论…………………………………………2.1 泵浦源……………………………………………………………………….2.1.1 泵浦源………………………………………………………………..2.1.2泵浦方式……………………………………………………………..2.2工作物质…………………………………………………………………….2.2.1掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）……………………………………………..2.2.2热效应………………………………………………………………….2.3 声光调Q…………………………………………………………………….2.3.1 调Q的基本原理………………………………………………………2.3.2 声光调Q的基本原理………………………………………………..2.3.3 声光调Q的动态特性与输出特性…………………………………...2.4 倍频晶体…………………………………………………………………….2.4.1倍频晶体………………………………………………………………2.4.2 倍频效率………………………………………………………………2.4.3 最佳聚焦………………………………………………………………第三章绿光激光器的实验…………………………………………………………...第一章概述全固态绿光激光器是利用激光二极管（LD）泵浦激光晶体产生在1μm附近的振荡，得到1064nm的激光，再结合非线性晶体的倍频获得532nm的绿光。
激光二极管抽运声光调Q高重复频率532nm激光器讲解
第32卷第4期2005年4月中国激光C H IN ESE J OU RNAL O F L ASERSVol. 32, No. 4April , 2005文章编号:025827025(2005 0420461205激光二极管抽运声光调Q 高重复频率532nm 激光器冯立春, 霍玉晶, 何淑芳, 杨成伟(清华大学电子工程系, 北京100084摘要实现了重复频率高达105kHz 的紧凑的全固态声光(A -O 调Q 532nm 腔内倍频激光器。
激光器使用Nd ∶Y VO 4作为激光晶体, Ⅱ类匹配的KTP 为倍频晶体, 声光器件材料为熔融石英, 由自制的声光驱动器驱动, 其最大射频输出功率为7. 5W , 重复频率1Hz ～105k Hz 可调。
使用1W 的激光二极管(LD 抽运,50k Hz 重复频率下, 得到平均功率达224mW 的532nm 脉冲激光稳定平均输出, 总光光转换效率高达22. 4%。
低重复频率下, 可以实现脉宽为17. 2ns , 峰值功率为470W , 单脉冲能量为8. 1μJ 的稳定运转。
给出了平均功率与重复频率关系的一般公式, 并提出即使是在四能级系统中, 有效储能时间也并不等于上能级寿命, 关键词激光技术; 固体激光器; 激光二极管抽运; 储能时间; Q; 中图分类号TN248. 1文献标识码 AQ 2switched 532nmLaser with High R epetition R ateFEN G Li -chun , HUO Yu -jing , H E Shu -fang , YAN G Cheng -wei(Department of Elect ronic Engineering , Tsinghua Universit y , B ei j ing 100084, ChinaAbstract A compact , all solid -state and high repetition rate as up to 105k Hz acousto 2optic (A 2O Q 2switched intracavity frequency 2doubled 532nm laser is demonstrated. A Nd ∶YVO 4crystal is used as active media and a type 2ⅡKTP (KTiPO 4 as f requency doubler , The Q switcher is made by f used silica and driven by a driver whose maximal rf output power is 7. 5W and repetition rate is variable f rom 1Hz to 105k Hz , which is made by our own. 224mW of 532nm average power at a repetition rate of 50k Hz was generated with a 1W laser diode (LD as pump source , and a high optical -to -optical conversion efficiency of 22. 4%was obtained. Under low repetition rate , steady operation is achieved with pulse width of 17. 2ns , peak power of 470W and single pulse energy of 8. 1μJ. A general formula of average 2power as a function of pulse repetition rate is presented which has good agreement with the experiment results. Analysis and experimental verification showed that , even in four 2level system , the effective storage time is not equal to the upper state lifetime.K ey w ords laser technique ; solid 2state laser ; laser diode pumped ; storage time ; acousto 2optics Q 2switched ; intracavity second harmonic generation ; high repetition 2rate1引言声光(A -O 调Q 脉冲激光器已被广泛应用于激光测距、大气监测、激光雷达、光电对抗、激光加工和医疗等领域。
63W灯抽运声光调Q腔内KTP倍频Nd_YAG激光器
第36卷 第1期中 国 激 光V ol.36,N o.12009年1月CH INESE JOU RNAL OF LASERSJanuary,2009文章编号:0258 7025(2009)01 0015 0463W 灯抽运声光调Q 腔内KTP倍频Nd YAG 激光器刘学胜1夏姣贞2鄢 歆1王智勇1(1北京工业大学激光工程研究院,北京100124;2浙江树人大学基础科学部,浙江杭州310015)摘要 报道了输出532nm 平均功率为63W 的灯抽运声光(A O)调Q 腔内KT P 倍频Nd Y AG 固体激光器。
分析双灯抽运金属镀金腔结构、抽运均匀性以及KT P 倍频晶体的冷却均匀性及可靠性,并设计一种可靠性高的倍频晶体冷却装置。
激光谐振腔采用L 型腔结构,通过对声光调制器频率和倍频晶体温度对输出倍频激光功率影响的实验研究,得到激光器工作的最佳几何腔长为549mm 。
在抽运功率为4.9kW ,声光调制频率为4kHz 时,532nm 倍频激光最大输出44W ,脉宽为80ns;声光调制频率为10kH z 时,532nm 倍频激光最大输出为63W ,脉宽为140ns,倍频效率为64%,总电 光效率为1.2%,光束质量为M 2=11.1。
关键词 激光技术;固体激光器;L 型腔;腔内倍频;平均功率;光束质量中图分类号 T N 248.1 文献标识码 A doi:10.3788/CJL20093601.001563W Green Laser Based on an Intracavity Frequency DoubledLamp Pumped Acousto Optic Q Switched Nd YAG LaserLiu Xuesheng 1Xia Jiaozhen 2Yan Xing 1Wang Zhiyong11College of L aser Engineer ing ,B eij ing Univ er sity of T echnolog y ,Beij ing 100124,China 2Phy sics D ep ar tment ,Zhej iang Shur en Univ ers ity ,H angz hou,Zhej iang 310015,ChinaAbstract 532nm g reen laser w ith an aver age pow er o f 63W based o n an int racavit y frequency doubled lamppumped acousto optic(A O )Q sw itched Nd Y A G laser is r epo rted.T he st ructur e of dua l lam p pum ped go ld plated metal cav ity,pumping unifor mity and the cooling unifor mity and reliability of K T P fr equency doubled cr ystal are analy zed and a hig hly reliable set fo r cooling fr equency doubled cr ystal is developed.T he o pt imum g eometr ic cav ity leng th of 549mm is go t thro ug h studying the influence of the fr equency of A O modulato r and the temper atur e of fr equency doubled cry stal o n the output po wer of frequency do ubled laser w ith L shaped cavity.When the pumping po wer is 4.9kW and A O modulating fr equency is 4kH z,the 532nm output pow er is 44W w ith the pulse width o f 80ns;W hen the A O modulating frequency is 10kH z,the 532nm output pow er is 63W with the pulse w idth of 140ns,frequency doubled eff iciency is 64%,total electr ical o pt ics efficiency is 1.2%and beamqualit y is M 2=11.1.Key words laser technique;so lid state laser ;L shaped cavity;intr acav ity frequency do ubling;aver age pow er;beam quality收稿日期:2008 05 06;收到修改稿日期:2008 05 19作者简介:刘学胜(1980-),男,博士研究生,主要从事大功率固体激光器的研究。
基于光谱增强技术实现对532 nm波长激光频率标定
基于光谱增强技术实现对532 nm波长激光频率标定赵瀚宇;曹士英;戴少阳;杨涛;左娅妮;胡明列【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2024(73)9【摘要】碘稳频532 nm Nd:YAG激光器在复现长度单位“米(m)”、绝对重力测量、引力波探测、精密光谱学、长度计量等领域有着重要应用,对其进行频率测量和标定对于激光器的性能评价具有重要意义.本文采用自行研制的掺Er光纤光学频率梳作为光源,对其扩谱后的1μm波段进行光谱增强并结合倍频晶体将光学频率梳输出的1.5μm波段光脉冲扩展到532 nm波段.其中掺Er光纤光学频率梳输出功率20 mW,首先经过掺Er光纤放大器将功率提到370 mW,经过脉冲压缩后脉冲宽度为45.7 fs,此后经过高非线性光纤扩谱实现光谱覆盖至1μm,输出功率为180 mW.扩谱后的1μm波段激光经过掺Yb光纤放大器放大至601 mW,经过压缩后脉冲宽度为84.6 fs,压缩后功率为420 mW.采用MgO:PPLN晶体对压缩后激光进行倍频得到155 mW的532 nm激光,倍频效率为36%.利用该系统分别对碘稳频532 nm Nd:YAG激光器输出的基频光1064 nm和倍频光532 nm进行拍频,获得了优于40 dB信噪比的拍频信号,后续进行了超过10 h的连续测量,测量结果与国际推荐值保持一致.【总页数】9页(P116-124)【作者】赵瀚宇;曹士英;戴少阳;杨涛;左娅妮;胡明列【作者单位】天津大学精密仪器与光电子工程学院;中国计量科学研究院;中国计量科学研究院(时间频率与重力计量基准)【正文语种】中文【中图分类】TN2【相关文献】1.ZnS薄膜在532nm波长激光辐照下的光谱透射\r及激光损伤特性2.基于电光调Q1064nm/532nm/570nm三波长固体激光器3.基于波长调制-直接吸收光谱方法的CO分子1567nm处谱线参数高精度标定4.基于噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术实现光纤激光器到1530.58 nmNH_3亚多普勒饱和光谱的频率锁定5.基于532 nm波长的空间碎片白天激光测距研究与试验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LD泵浦声光调Q窄脉宽532nm激光器
第37卷 第5期 激光与红外Vol.37,No.5 2007年5月 LASER & I N FRARE D May,2007 文章编号:100125078(2007)0520430202LD泵浦声光调Q窄脉宽532n m激光器苏艳丽1,姜其畅1,何京良2(1.山西运城学院物理与电子工程系,山西运城044000;2.山东师范大学物理与电子科学学院,山东济南250014)摘 要:报道了一种半导体激光器泵浦的声光调Q腔外倍频Nd∶Y VO4激光器。
当注入泵浦功率为10.3W,重复频率为20kHz时,1064n m近红外激光输出为2.9W,脉冲半高宽度20ns,峰值功率7.25k W。
对应的绿光输出功率650mW,脉冲半高宽度12ns,单脉冲能量32.5μJ,峰值功率2.7k W。
关键词:声光调Q;腔外倍频;Nd∶Y VO4晶体中图分类号:T N248.1 文献标识码:ALD2pu mped Acousto2opti cal Q2switched532nmLaser with Narrow Pulse W i dthS U Yan2li1,J I A NG Q i2chang1,HE J ing2liang2(1.Depart m ent of Physics and Electrical Engineering,Yuncheng University,Yuncheng044000,China;2.College of Physics and Electr onics,Shandong Nor mal University,J i′nan250014,China)Abstract:A di ode2pu mped acoust o2op tical Q2s witched external frequency2doubled Nd∶Y VO4laser is reported.A t10.3W of incident pu mp power,the average power of2.9W at1064n m with the pulse width of20ns and the highest peakpower of7.25k W is achieved.Accordingly,the average power of650mW at532n m is achieved.The pulse width is12ns,the pulse energy is32.5μJ and the peak power is2.7k W.Key words:acoust o2op tical Q2s witched;external frequency2doubled;Nd∶Y VO4crystal1 引 言目前对于绿光的获得,最直接的方法是对掺钕离子固体激光的近红外波进行腔内或腔外频率转换,产生二次谐波[1-5]。
LD泵浦声光调Q窄脉宽532nm激光器
关键词 ： 光调 Ｑ； 外倍 频 ；ｄＹ Ｏ 声 腔 Ｎ ：Ｖ 晶体
中 图分 类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ ２８１ 文献标 识码 ： Ａ
Ｌ ｐ ｍｐ ｄＡｃｕ ｔ—ｐｉａ ｓ ｉ ｈ ｄ５ ２ ｍ Ｄ—ｕ ｅ ｏ ｓｏｏ ｔ ｌ ｗ ｔ ｅ ３ ｎ ｃ Ｑ— ｃ
ｐ ｗ ｒｏ ． ５ Ｗ ｃ ｉｖ ｄ Ａｃ ｏｄｎ ｌ ｔｅａ ｅａ ｅｐ ｗ ｒ ｆ ５ ｍＷ ｔ ３ ｎ ｉ ｃ ｉｖ ．Ｔ ｅｐ ｌｅｗ ｄｈｉ ２ ｏ ｅ ｆ ２ ｋ ｉ ａ ｈｅｅ ． ｃｒ ｉｇｙ， ｖｒｇ ｏ ｅ ０ ７ ｓ ｈ ｏ６ ａ ２ ｍ ｓａ ｈｅ ｅ ５ ｄ ｈ ｕｓ ｔ ｓ１ ｉ
Ｌ Ｄ端 面泵浦 Ｎ ：Ｖ Ｋ Ｐ晶体腔外倍频 激 ｄＹ Ｏ／ Ｔ
光 器实 验装置 如 图 １所示 。
波的转换效率 ， 但是聚焦耦合会使 晶体热畸变效应 加剧 ， 造成明显的非线性吸收， 稳定性难以提高。对 于腔外倍频 ， 优点是谐 波 的模式较好 ， 输出功率稳 定； 缺点是基波单次通过 ， 谐波转换效率较低 。外腔 共振倍频稳定性好 ， 转化效率也较高 ， 但对腔匹配条 件要求苛刻 ， 结构也较为复杂。本文 主要研究 Ｌ Ｄ 泵浦声光调 Ｑ Ｎ ：Ｖ Ｋ Ｐ腔外倍频激光器的运 ｄＹ Ｏ／ Ｔ 转特性。当注入 泵浦功率 为 １ ． Ｗ， ０ ３ 重复频 率为
２ ｋ ｚ时 ， 得 输 出功 率 为 ６０ Ｗ 的稳 定 绿 光 输 ０Ｈ 获 ５ｍ
图 １ 腔外倍频实验装置图
１一Ｌ ２一Ｆ ｃ ｓｌ ｎ ； Ｄ； ｏ ｕ ｅ ｓ ３一Ｒ１； 一Ｎｄ ＹＶＯ ４ ： ４；
５一Ａ—Ｑ； Ｒ２７一 ． ６一 ； ，８一Ｋ Ｐ Ｔ
１ 引 言
出 ， 应 的 脉 冲 半 高 宽 度 为 １ｎ ， 脉 冲 能 量 相 ２ｓ 单
高重复频率LD端面抽运声光调Q腔内倍频绿光激光器
高重复频率LD端面抽运声光调Q腔内倍频绿光激光器王秋明;林永钦;王鑫;王晶;颜彩繁
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2010(39)6
【摘要】利用LD端面抽运声光调QNd:YVO4激光器作为抽运源,采用线性腔实现了KTP腔内倍频高效绿光激光的输出.在调Q脉冲重复频率为40kHz、
1064nm输入光的功率为1608mW的条件下,获得了999mW单横模(TEM00模)的绿光输出,相应的光-光转换效率为62.1%.绿光激光器输出光谱的半峰宽小于0.11nm,其输出功率的不稳定度为±1.2%.
【总页数】4页(P1078-1081)
【关键词】腔内倍频;高重复频率;输出特性
【作者】王秋明;林永钦;王鑫;王晶;颜彩繁
【作者单位】南开大学物理科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.1
【相关文献】
1.LD抽运Nd:YAG/KTP腔内倍频16W连续波绿光激光器 [J], 戴厚梅;白晋涛
2.LD抽运Nd:YAG/KTP腔内倍频连续绿光激光器实验研究 [J], 沈洪斌;刘秉琦;李刚;国涛;黄富瑜
3.紧凑型LD端面抽运Nd:YAG内腔三倍频准连续355 nm紫外激光器 [J], 刘欢;
巩马理
4.LD端面泵浦内腔倍频全固态绿光激光器研究进展 [J], 曾灏宪;郭鹏;贺庆
5.LD端面泵浦腔内倍频Yb：YAG绿光激光器 [J], 林洪沂;檀慧明;南楠;田玉冰;王保山;李再金
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绿光(532nm)系列激光器
绿光（532nm）系列激光器采用原装进口激光二极管，光学透镜。
光斑清晰，发散度低，准直性好，体积小，工业适用性强。
零贰玖-陆捌伍捌壹柒零捌
1智能反馈控制电路；
2高效透过率光学系统；
3低功耗，高效能光功率输出；
4性能稳定，一致性好，使用寿命长。
产品参数
输出波长：635nm 650nm 660nm
输出功率：635nm 0.5～30mw
650nm 0.5～200mw
660nm 0.5～300mw
工作电压：2.7~24V DC
工作电流：≤450mA
光束发散度：0.1～1.5mrad
光线直径：Φ1mm
光学透镜：光学镀膜玻璃或塑胶透镜
尺寸：Φ6.5×15mm；Φ8×22mm；Φ10×25mm；Φ10×35mm；Φ12×36mm；Φ14×45mm；Φ16×55mm；Φ22×65mm；Φ22×80mm；Φ26×100mm（可定制）
工作温度：－10～75℃
储存温度：－40～85℃
使用寿命：连续使用大于8000小时
选配附件：
1、专用电源（配套专用电源，具有很强的抗干扰性、高稳定性、抑制浪涌电流及缓启动等特点，特别适于恶劣的工作环境，能有效保证产品的稳定性和使用寿命）
2、工业支架（配套专用支架：具有良好的导热性和灵活性，使日成的镭射激光产品可安装在任何垂直或水平面，并使之在三维空间任意360度调整，以达到最佳使用效果yxl。
532nm光学倍频系统
10kHz 10kHz 10kHz
韩国Yeungnam大学 美国coherent公司 华北光电技术研究所苑利刚
2019
103W
1.44
60kHz
清华大学
受限原因：声光Q开关关门能力不足
420W绿光输出系统构成
230W绿光输出系统
2
中小功率下的高转换效率方向现状
光子晶体进行准相位匹配
PPKTP,PPLN, PPMgLN ，PPSLT
2n1 2n2 1 I1 sin c N 1 1
2
优点：对光波不再有偏振态的要求
能较容易地实现相位匹配，能有效的实现非线性频率转 化。在整个晶体透光波段内实现所有的非线性应用要求， 而不受常规单晶材料的相位匹配限制
避免了离散效应，可以制备大孔径晶体
kL 2 I1 sin c 2 sin mD 2
k k K m k 2 2k1 K m
占空比
Dl
532nm激光器参数
532nm激光器参数随着激光技术的不断发展，激光器的应用范围也越来越广泛。
而其中，波长为532nm的激光器，因其在生物医学领域、通讯领域等方面的优异表现，备受关注。
那么，要了解532nm激光器的相关参数，需要哪些步骤呢？下面就为大家详细讲解。
一、了解532nm激光器的原理和特点532nm激光器是二极管泵浦式固态激光器，由Nd：YVO4激光晶体和KTP非线性晶体构成。
其主要特点是波长为532nm，频率为1-10kHz，激光重复电流可调节，激光束质量高。
二、确定532nm激光器的功率激光器的功率是衡量532nm激光器性能的重要参数之一。
其计算方法为：P=ηPeηceηel，其中P为输出功率，Pe为泵浦功率，ηce为内部转换效率，ηel为外部腔效率。
通过实验等方法，可以确定532nm激光器的输出功率。
三、测试532nm激光器的波长波长是衡量激光器输出光线纯度和一致性的重要指标。
测试532nm激光器波长的方法主要有干涉仪法、Fabry-Perot腔法等。
在测试过程中，需保证激光器处于稳定工作状态。
四、评估532nm激光器的光束质量激光器的光束质量也是一项重要指标。
常用的评估方法有M²法、传输参数法等。
通过对激光器光束质量的评估，可以准确了解532nm激光器的工作状态及适用范围。
五、测试532nm激光器的稳定性稳定性是衡量激光器工作可靠性的指标之一。
测试532nm激光器的稳定性时，需要进行长时间运行实验，测试其输出功率随时间的变化情况。
在测试过程中，需避免外部干扰等因素的影响。
综上所述，了解532nm激光器的参数需要从多个方面入手，而其参数的准确测定和评估，对激光器应用的成败起到至关重要的作用。
通过以上步骤，可以全面了解532nm激光器的性能，从而更好地掌握其应用。
激光二极管抽运声光调QNd_YVO4板条激光器
第37卷 第5期中 国 激 光V ol.37,N o.52010年5月CHINESE JO URNAL OF LASERSMay,2010文章编号:0258 7025(2010)05 1162 04激光二极管抽运声光调Q Nd Y V O 4板条激光器闫 莹 张恒利 李 静 刘 洋 沙鹏飞 辛建国(北京理工大学光电学院,北京100081)摘要 报道了采用激光二极管(L D)阵列部分端面抽运N d Y VO 4板条声光(A O)调Q 激光输出特性。
实验中采用了平 凹稳定谐振腔,输入镜曲率半径500mm,输出透射率为T =35%,腔长为L =110mm 。
N d Y V O 4板条晶体尺寸为12mm 10mm 1mm,a 轴切割,c 轴平行于12mm 方向,掺杂浓度为0.3%。
在抽运功率为104W,重复频率为40kH z 时,得到最高平均输出功率为40W,单脉冲能量为1mJ,脉宽为42.2ns,光 光转换效率为38.4%;在重复频率为20kH z 时,得到最高平均输出功率为33.3W ,单脉冲能量为1.66mJ,最短脉宽为21.1ns 。
关键词 激光器;板条激光器;激光二极管抽运;Nd Y V O 4板条;声光调Q ;稳定腔中图分类号 T N 248.1 文献标识码 A doi:10.3788/CJL20103705.1162LD Pumpe d Acoustic Optic Q Switched Nd Y VO 4Slab LaserYan Ying Zhang Hengli Li Jing Liu Yang Sha Pengfei Xin Jianguo(School of Optoelectr on ics ,Beijin g Instit ute of T echnology ,Beijing 100081,Chin a )Abstract The output characteristics of an acoustic optic (AO)Q switched laser diode (LD)stac ks pa rtia lly end pumped Nd YVO 4slab laser was demonstrated.A stable cavity was employed,the curvature radius of input mirror was 500mm,the transmission of the output mirror wa s 35%,and the ca vity length is 110mm.The size of the 0.3%Nd YVO 4slab crystal was 12mm 10mm 1mm,with a cut and the c axis along it s 12mm direction.At pumping power of 104W and repetition rate of 40kHz,the average output power of 40W and single pulse energy of 1mJ were achieved with an optical t o optical efficiency of 38.4%and pulse width of 42.2ns;at repetition rate of 20kHz,the average output power of 33.3W and single pulse energy of 1.66mJ were a chieved with the pulse width of 21.1ns.Key wo rds la sers;slab laser;laser diode pumped;Nd YVO 4slab;ac oustic optic Q switched;stable resonator收稿日期:2009 05 22;收到修改稿日期:2009 06 30作者简介:闫 莹(1984!),女,博士研究生,主要从事L D 固体激光器件方面的研究。
实验报告——调Q YAG激光器实验
实验报告——调Q YAG 激光器实验实验时间：2017.03.07一、实验目的1、掌握3:Nd YAG +激光器的工作原理2、学习并掌握3:Nd YAG +激光器调整技术3、学习声光调Q 3:Nd YAG +激光器的工作原理4、掌握声光调Q 实验技术，学习nm 量级激光脉冲测量方法5、学习腔外倍频实验技术二、实验原理1.掺钕钇铝石榴石掺钕钇铝石榴石(3:Nd YAG +)是一种典型的四能级激光工作物质，由于它的热传导性好;激光阈值低和转换效率高，所以用它可作成连续激光器和高重复频率的脉冲激光器。
YAG 激光器可输出几种波长，其中最强的为1.06μm 。
如果采用调Q 、倍频技术，则可获得波长为532nm 的脉冲激光。
这种以3:Nd YAG +激光器为基础的脉冲激光系统以其高峰值功率、高重复频率和宽波长调谐特性等优点而得到了广泛的应用。
2. YAG 激光器的结构图1为典型的3:Nd YAG +激光器示意图。
其中包括YAG 棒；泵浦灯（连续运转的氪灯两个）；Q 开关和光学谐振腔。
YAG 晶体棒3:Nd YAG +激光器的工作物质是一种人工晶体，它的基质是钇(Y)铝(Al)石榴石(G)，其分子式为3512Y Al O 。
晶体在高温的过程中掺入氧化钕，用提拉法制成。
钕就以三价正离子的形式存在于YAG 的晶格中，掺钕量约为1%。
通常3:Nd YAG +晶体被加工成 φ6mm ×100mm 左右的圆棒状，两端磨成光学平面，平面的法线与棒轴有一个小夹角，面上镀有增透膜，能承受高的功率密度，棒的侧面全部“打毛”，以防止寄生振荡。
激励泵浦源YAG 激光器可用多种光源作为激励泵浦源，连续YAG 激光器常用氪灯和碘钨灯为泵浦源，脉冲YAG 激光器常用脉冲氙灯为泵浦源。
因为这些灯的辐射光谱与YAG 棒晶体的吸收光谱匹配较好。
如图1所示，泵浦用的氪灯做成和YAG 棒长度相近的直管形，以便达到最佳的耦合。
两氪灯串联后，外接直流电源。
一种532nm波长医用高功率固体激光器[实用新型专利]
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专利名称：一种532nm波长医用高功率固体激光器专利类型：实用新型专利
发明人：姚育成,黄楚云,程金明
申请号：CN200920228557.5
申请日：20091009
公开号：CN201549759U
公开日：
20100811
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种532nm波长医用高功率固体激光器，从全反镜开始沿水平光路依次设置Nd:YAG激光晶体、两个声光Q开关、磁致旋光器、谐波反射镜、KTP倍频晶体和输出耦合镜，使激光晶体位于谐振腔一端，利于控制腔内基模体积和倍频晶体处的束腰；腔内倍频光学谐振腔由全反镜、谐波反射镜和输出耦合镜构成，全反镜和输出耦合镜均为凹面镜，即基频振荡腔为双凹腔结构；两个声光Q开关按声波方向正交放置，可调制任意偏振方向的高功率基频光；设置磁致旋光器调整腔内基频光偏振方向，消弱腔内偏振不利取向；采用双KTP晶体按相位匹配方向正交放置，提高二次谐波转换效率。
该激光器实现平均功率超过140W的532nm激光稳定输出，是用于前列腺等人体软组织切除理想的固体激光器。
申请人：湖北工业大学,武汉金鑫谷科技发展有限公司
地址：430068 湖北省武汉市武昌南湖李家墩特一号
国籍：CN
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文章编号:025827025(2005)0420461205激光二极管抽运声光调Q 高重复频率532nm 激光器冯立春,霍玉晶,何淑芳,杨成伟(清华大学电子工程系,北京100084)摘要 实现了重复频率高达105kHz 的紧凑的全固态声光(A -O )调Q 532nm 腔内倍频激光器。
激光器使用Nd ∶Y VO 4作为激光晶体,Ⅱ类匹配的KTP 为倍频晶体,声光器件材料为熔融石英,由自制的声光驱动器驱动,其最大射频输出功率为7.5W ,重复频率1Hz ～105k Hz 可调。
使用1W 的激光二极管(LD )抽运,50k Hz 重复频率下,得到平均功率达224mW 的532nm 脉冲激光稳定平均输出,总光光转换效率高达22.4%。
低重复频率下,可以实现脉宽为17.2ns ,峰值功率为470W ,单脉冲能量为8.1μJ 的稳定运转。
给出了平均功率与重复频率关系的一般公式,并提出即使是在四能级系统中,有效储能时间也并不等于上能级寿命,理论计算结果与实验结果吻合得很好。
关键词 激光技术;固体激光器;激光二极管抽运;储能时间;声光调Q;内腔倍频;高重复频率中图分类号 TN248.1 文献标识码 ALD 2pumped Acousto 2optically Q 2switched 532nmLaser with High R epetition R ateFEN G Li -chun ,HUO Yu -jing ,H E Shu -fang ,YAN G Cheng -wei(Department of Elect ronic Engineering ,Tsinghua Universit y ,B ei j ing 100084,China )Abstract A compact ,all solid -state and high repetition rate as up to 105k Hz acousto 2optic (A 2O )Q 2switched intracavity frequency 2doubled 532nm laser is demonstrated.A Nd ∶YVO 4crystal is used as active media and a type 2ⅡKTP (KTiPO 4)as f requency doubler ,The Q switcher is made by f used silica and driven by a driver whose maximal rf output power is 7.5W and repetition rate is variable f rom 1Hz to 105k Hz ,which is made by our own.224mW of 532nm average power at a repetition rate of 50k Hz was generated with a 1W laser diode (LD )as pump source ,and a high optical -to -optical conversion efficiency of 22.4%was obtained.Under low repetition rate ,steady operation is achieved with pulse width of 17.2ns ,peak power of 470W and single pulse energy of 8.1μJ.A general formula of average 2power as a function of pulse repetition rate is presented which has good agreement with the experiment results.Analysis and experimental verification showed that ,even in four 2level system ,the effective storage time is not equal to the upper state lifetime.K ey w ords laser technique ;solid 2state laser ;laser diode pumped ;storage time ;acousto 2optics Q 2switched ;intracavity second harmonic generation ;high repetition 2rate 收稿日期:2004202209;收到修改稿日期:2004206223 基金项目:国家863计划(2001AA311060)资助项目。
作者简介:冯立春(1974—),男,清华大学电子工程系博士研究生,主要从事固体激光技术及器件的研究。
E 2mail :fenglc97@1 引 言声光(A -O )调Q 脉冲激光器已被广泛应用于激光测距、大气监测、激光雷达、光电对抗、激光加工和医疗等领域。
相对闪光灯抽运激光器而言,激光二极管(LD )抽运的固体激光器因其高效、紧凑、使用寿命长,且易获得高质量光束等特点而更具有优势。
Nd ∶YVO 4晶体在较宽的抽运波长范围内都有很好的吸收,在激光发射波长上有很大的受激发射截面,而且具有线偏振发射的特性,使其在激光二极管抽运腔内倍频激光器中得到广泛的应用[1～3]。
近年来,使用Nd ∶YA G [4,5]和Nd ∶YVO 4[6]的声光调Q 腔内倍频绿光激光器都达到了较高的水平,被动调Q 绿光激光器也有报道[7]。
中国科学院物理所实现了大功率激光二极管抽运的Nd ∶YVO 42KTP 声第32卷 第4期2005年4月中 国 激 光C H IN ESE J OU RNAL O F L ASERSVol.32,No.4April ,2005光调Q 绿光激光器[8],取得了高功率的绿光激光输出;研究了激光器在脉冲重复频率1～30k Hz 范围内的性能,得到倍频脉冲的峰值功率在重复频率为10k Hz 时达到最大值的实验结果,在低重复频率时峰值功率降低。
文献[7]认为在低重复频率时峰值功率下降的原因是由于自发辐射引起的上能级集居数降低,但并未对此解释给出理论证明和实验验证。
本文研究了激光二极管端面抽运的Nd ∶YVO 42KTP 腔内倍频声光调Q 激光器,在1～100k Hz 的宽重复频率范围内,平均功率、脉冲宽度和峰值功率与重复频率的关系,与文献[7]的结果进行了比较,并对实验结果进行了分析。
2 实验装置实验装置如图1所示。
谐振腔采用平凹结构,腔镜M 1直接镀在Nd ∶YVO 4晶体的抽运端,M 1对808nm 光高透,对1064nm 光和532nm 光高反;Nd ∶YVO 4晶体的另一面及KTP 晶体和声光Q 开关两端面镀对1064nm 和532nm 光的增透膜;输出反射镜M 2镀对1064nm 高反和对532nm 高透的介质膜。
抽运源为功率1W 的激光二极管,其输出光经过焦距为3mm 的非球面透镜聚焦到Nd ∶YVO 4晶体上。
Nd ∶YVO 4和KTP 晶体尺寸分别为3mm ×3mm ×1mm 和3mm ×3mm ×5mm 。
激光二极管、激光晶体与倍频晶体固化为一个整体,对其使用半导体制冷器进行整体控温。
声光介质采用熔融石英,声光作用长度为2cm ,换能器工作频率为70M Hz 。
声光Q 开关驱动器为本实验室自制,射频最大输出功率可达7.5W ,重复频率在1Hz ～105k Hz 可调。
此驱动器大大提高了声光器件的衍射效率,提高了激光器的性能。
激光器整体尺寸为10cm ×5cm ×3cm ,结构非常紧凑。
图1声光调Q 532nm 激光器实验装置示意图Fig.1Schematic of the experimental setup for the A 2OQ 2switched 532nm laser使用PIN 光电二极管接收532nm 激光脉冲,用Agilent 54611A 型示波器测量激光脉冲的宽度和重复频率,用物科光电L P 23A 型功率计测量平均输出功率。
3 实验结果及分析3.1 实验结果首先研究了激光平均输出功率与脉冲重复频率的关系,测量结果如图2所示。
在脉冲重复频率为50k Hz 时,得到最大平均输出功率210.4mW 。
图2532nm 激光输出平均功率随脉冲重复频率的变化Fig.2Average output power of 532nm laser as a functionof the Q 2switched pulse repetition rate脉冲宽度与重复频率的关系如图3所示。
重复频率1Hz 到1k Hz 时,激光脉冲宽度基本不变,为17.2ns 左右,当重复频率为100k Hz 时,脉冲宽度为33ns 。
实验中,激光器在高重复频率下的输出比较稳定,输出为基横模,光斑直径为0.16mm ,发散角为3mrad ,光束质量因子M 2=1.42。
图3532nm 激光脉冲宽度随重复频率的变化Fig.3Pulse width of 532nm laser as a f unction of theQ 2switched pulse repetition rate图4为示波器得到的532nm 激光脉冲波形。
图5为50k Hz 重复频率下,532nm 输出的平均功264中 国 激 光 32卷 率与抽运功率的关系。
在50k Hz 重复频率下,532nm 阈值抽运功率为200mW ,在1W 的抽运功率下,532nm 输出功率为224mW ,从激光二极管输出的808nm 抽运光到532nm 绿光的总光光转换效率为22.4%,高转换效率很大程度上得益于系统中的非球面耦合聚焦系统的优异性能。
图4532nm 调Q 脉冲波形Fig.4Pulse shape of 532nm Q 2switched laser图5532nm 平均输出功率与抽运功率的关系Fig.5532nm average output power as a function of LDpower (50k Hz repetition rate )3.2 实验结果分析由于脉冲间隔时间为重复频率的倒数,利用得到的平均功率与重复频率关系的数据,就可以得到单脉冲能量与相邻激光脉冲间隔时间的关系,如图6所示。
结果显示,当脉冲间隔时间较小时,单脉冲能量随间隔时间增加增长较快,间隔时间大于0.1ms 时,单脉冲能量随脉冲间隔的增长就变得缓慢,呈现饱和趋势。