激光二极管抽运声光调Q高重复频率532nm激光器
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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 A
LD 2pumped Acousto 2optically Q 2switched 532nm
Laser with High R epetition R ate
FEN 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 ASERS
Vol.32,No.4
April ,2005