综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作。围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题,比较了各类激光器的优缺点。总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段,指出减小激光器热效应可能的技术途径。
在惯性约束聚变(ICF)领域,采用自适应光学(AO)技术进行波前控制是解决ICF激光系统中光束质量问题的重要手段。报道了“神光Ⅲ”原型装置中8套工程化自适应光学系统、未来ICF系统发展所需的大口径可拆卸变形镜(DM)样镜研制以及ICF自适应光学波前控制技术的最新研究进展。8套工程化自适应光学系统在“神光Ⅲ”原型装置上实现了到靶点的全系...
简要介绍了全固态单频激光器在提高输出功率、发展选模和调谐技术、拓展激光波段范围和改善激光器性能等方面的研究进展。
综述了现有的3类激光光束质量评价方法,即近场质量、远场质量和传输质量。主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数β因子、斯特列尔比、环围能量比以及M^2因子等。讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。提出了采用M^2因子矩阵以表述光束的像散特性,给出了M^2因子的不变量。
光子晶体光纤(PCF)呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性:可灵活设计的色散特性、增强的光学非线性特性、在极宽谱带内单模传输特性和增强的双折射特性等,使其从一出现便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点,在飞秒激光技术中得到了广泛的应用并极大地提高了锁模光纤激光器的输出水平。尤其以掺增益介质的双包层光子...
太阳光直接抽运的激光器以太阳光为抽运源,直接将太阳光转化为激光。介绍了国内外太阳光直接抽运激光器的研究状况。从太阳光到激光的转换效率论述了太阳光直接抽运激光器的应用优势;回顾了太阳光直接抽运的各类激光器的研究历史,按太阳光汇聚方式对太阳光直接抽运的固体激光器进行了归类分析,对太阳光直接抽运的激光器发展进行了预测。
如何有效地减少抽运过程和激光发射过程中激光介质内产生的热量,是全固态高功率激光研究过程中所面临的主要难题之一。与传统波长的抽运方式相比,采用长波长的直接抽运技术不但可使激光介质中产生的热量减少30%~50%,而且还可显著改善激光的输出特性。以最常用的Nd^3+激光器的研究作为切入点,简述了直接抽运技术的研究发展,介绍了直接抽...
报道了清华大学光子与电子技术研究中心近年来在角抽运全固态激光器方面的研究成果,其中包括大功率全固态角抽运Yb:YAG激光器的研制,全固态角抽运Yb:YAG绿光激光器的研制以及中小功率全固态角抽运Nd:YAG基模激光器的研制。
掺镱氟化钙(Yb^3+:CaF2)激光器是最近国际上研究的热点之一,2008年报道的该类激光器,在64W激光二极管(LD)的抽运下,实现了平均输出功率10.2W的连续激光输出。利用国产镱钠共掺的氟化钙(Yb,Na:CaF2)激光晶体,采用三镜折叠腔型和激光二极管抽运,获得了该类激光器(Yb,Na:CaF2/Yb:CaF2)的高功率连续输出。实验参数为:输出耦...
报道了激光二极管(LD)抽运单块非平面环形腔(NPRO)Nd:YAG激光器和LD抽运单块键合晶体非平面环形腔Tm:YAG激光器实现单频运转的实验结果。采用LD抽运的单块非平面环形腔Nd:YAG激光器,分别获得了1.876W和616mW的1064nm和1319nm的单频激光输出,对应的光-光转换效率分别为53.4%和19.2%。采用LD抽运单块键合晶体非平面环形腔Tm:YAG激...
报道了一种室温下高效率运行的激光二极管(LD)端面抽运Tm:YAP连续波激光器。抽运源使用波长为795nm的光纤耦合二极管激光器,Tm:YAP晶体c轴切割,掺杂原子数分数为3%,尺寸为3mm×3mm×7mm。当输出镜透过率T为10%时,获得8.12W的1.94μm连续波激光输出,相对应的抽运功率为26.2W,阈值抽运功率为4.67W,斜率效率为52.1%,光-光转换效率...
为获得稳定输出的全固态蓝光激光器,在考虑了准三能级Nd:YAG晶体的自吸收损耗、热致透镜效应的基础上,设计了4镜环形谐振腔,采用激光二极管(LD)端面抽运复合Nd:YAG激光晶体,在腔内插入布儒斯特片作为起偏器,由A/2波片和TGG晶体组成单向器,通过周期极化KTP(PPKTP)内腔倍频,实现了连续单频运转的473nm蓝光激光器。当激光二极管的抽...
提出了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的非平面环形激光器,通过将环形磁铁施加到材料为熔融石英的角锥棱镜上,实现了该激光器的946nm单频运转。直角棱镜由未掺杂YAG和Nd:YAG晶体热键合形成,充当激光增益介质。采用芯径为200μm,数值孔径为0.22的光纤耦合半导体激光器进行端面抽运,得到了160mw的连续946nm单频激光输出。
报道了一台全固态连续波500.8nm青光激光器。实验中采用复合式谐振腔结构,用两个激光二极管阵列(LDA)经过光纤耦合分别单独端面抽运两块Nd:YAG晶体,青色激光由两块Nd:YAG晶体的1064nm和946nm谱线非线性和频产生。在两个子谐振腔的交叠区域利用LBO Ⅰ类临界相位匹配进行腔内和频,通过谐振腔优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式与增益...
报道了激光二极管(LD)端面抽运的1053nm全固态连续单频稳频Nd:YLF环形激光器的设计及实验结果。为克服Nd:YLF晶体应力裂纹极限小的缺点,采用了较长的、低掺杂的沿c轴切割的Nd:YLF晶体。激光器的阈值抽运功率为4.7W,当抽运光功率为17.9W时,单频输出功率可达4.21W,长期功率稳定性为±0.8%(4.75h),自由运转频率波动为±10MHz/min...
为实现激光二极管(LD)抽运腔内和频491nm蓝光激光器,从准三能级和四能级阈值和频理论出发,讨论和分析了1063nm和912nm激光双波长运转的条件。在实验中,采用标称输出功率为3W的LD,端面抽运尺寸为3mm×3mm×2mm,掺杂原子数分数为0.15%的Nd:GdVO4晶体,利用线性直腔结构在腔内实现912nm和1063nm双波长同时振荡,并利用LBO晶体进行Ⅰ类腔内...
利用全固化Nd:YVO4单频激光器连续输出的1.342μm激光,抽运由Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体构建的谐振倍频腔。当红外抽运光功率为1.14W时,获得580mw单频红光输出,最大倍频转换效率为50.9%。红光功率稳定性优于±0.5%(1h),红外光频率漂移小于±2MHz(1min)。
报道了一种利用激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4激光晶体,通过硼酸铋(BIBO)晶体的腔内和频(SFM)与倍频(SHG),实现3个二次谐波连续激光同时输出的3波长激光器。利用Nd:YVO4晶体的两条发射谱线(分别为1064nm和1084nm)作为基频光,并选择长度为1.5mm,Ⅰ类临界相位匹配方式切割(对于1064nm倍频)的BIBO作为非线性晶体,通过调节BIBO...
通过对激光二极管(LD)端面抽运棒状Nd:YAG晶体的热效应进行理论分析,考虑晶体内部抽运光束分布及连续抽运过程中晶体周边与冷却液之间的对流传热,建立了更为合理的边界条件,得出更符合实际的晶体温度分布场,同时计算了晶体半径以及晶体散热面积对热效应的影响。研究结果表明,考虑边界对流传热后,计算的晶体中心温度升高,晶体边界温度...
分析了固体激光器中两种主要的热效应:热致双折射效应和热透镜效应。对于这些效应在固体激光器中表现出来的退偏效应、热透镜双焦效应和热透镜球差效应,以及它们对固体激光器基模输出功率的影响进行了分析。并通过4f成像系统和石英旋光器,对激光棒截面上所有各点进行点对点的补偿,消除了退偏效应。
激光二极管(LD)三向侧面抽运晶体时,每根抽运源上激光二极管阵列间的散热空隙使得抽运光在晶体中轴向分布不均匀,晶体的轴向热均匀性变差。从光强分布的解析表达式出发,通过研究热源分布特性,导出了工作物质热透镜焦距的理论计算方法。数值计算了总抽运功率不变的情况下,抽运源激光二极管阵列的空间占空比、抽运源到晶体中心距离等因素对...
以半解析热分析理论为基础,研究了超高斯分布激光二极管(LD)端面抽运背冷式方形Nd:GdVO4微片晶体的热效应。通过对激光晶体工作特点的分析,建立热模型,利用新的热传导方程求解方法,得出了背冷式方形Nd:GdVO4微片晶体内部温度场、热形变场的半解析计算表达式。研究结果表明,当使用输出功率为700W的LD(超高斯阶次为4)端面中心入射背冷...
为了进一步提高我国光学期刊的学术水平和论文质量,吸弓I和催生优秀稿件,鼓励和培育优秀作者,促进我国光学、激光科技事业发展,《光学学报》《中国激光》《中国光学快报》(英文版)特发起“光学期刊优秀论文评选活动“。在光学泰斗王大珩先生的支持下,本活动特命名为光学前沿——“大珩杯“光学期刊优秀论文评选活动。
基于提出的能量均分方法,理论分析和系统模拟了大功率激光二极管(LD)端面抽运Nd:YAG激光陶瓷板条阶变梯度浓度掺杂情况下板条温度分布及应力分布情况。采用板条阶变梯度浓度掺杂结构,在抽运效率很高的情况下,抽运吸收光功率分布更加均匀,产生更小的热应力,从而解决抽运效率和抽运吸收功率均匀性之间的矛盾。
报道了激光二极管(LD)侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器。对影响侧面抽运薄片激光器性能的主要因素,即圆薄片增益介质内晶体光分布和沿径向的温度分布进行了理论分析和实验。实现了光-光转换效率为33.5%,峰值功率为230W,光束参数乘积为21.6mm·mrad的激光输出。实验结果表明,侧面抽运在薄片Nd:YAG晶体内可实现对称均匀的分布,沿径向的温度...
报道了以KTP晶体作为倍频介质,以Nd:YAG晶体作为激活介质,以SrWO4晶体作为拉曼介质的折叠腔型主动调Q腔内倍频拉曼激光器的输出特性,给出了输出黄光平均功率、脉冲能量、脉冲宽度随激光二极管(LD)抽运功率及脉冲重复率的变化关系。在输入抽运功率为12.6W,脉冲重复率为20kHz时,获得了1.4W的590nm激光输出,从LD到黄光的转换效率为11.1...
报道了稳定连续锁模皮秒Yb:LSO激光脉冲的产生研究。实验中增益介质采用原子数分数为5%掺杂的Yb^3+:Lu2SiO5(Yb:LSO)激光晶体,利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为被动锁模元件。在2W抽运功率下,获得了平均功率70mW的Yb:LSO激光稳定锁模输出,重复频率69.8MHz;实际测得脉冲宽度为3.6ps,脉冲中心波长可分别运转于1047nm及1066nm。
激光制造技术是国家重点支持和推动的一项高新技术,近年来在涉及国家安全、国防建设、高新技术产业化和科技前沿等领域已取得多项重大研究成果。《中国激光》计划于2009年12月正刊(EI核心收录)上推出“激光制造”专题栏目,现特向国内外广大专家学者征集“激光加工”方面原创性的研究论文和综述,旨在集中反映该领域最新的研究成果及研究进展...
报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG激光晶体腔内三倍频355nm紫外激光器。实验中采用声光调Q技术,选用结构简单、紧凑的三镜折叠、平-凹腔设计,在腔内对1064nm基波采用Ⅰ类相位匹配LiB3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现三倍频,获得了较好光束质量的准连续紫外激光输出。在激光二极管抽运功率为155W,声光调Q的调制频率为5....
报道了采用1064nm激光抽运PPMgLN晶体准相位匹配(QPM)技术实现高效率2.7μm激光输出的实验结果,理论计算了PPMgLN晶体准相位匹配周期调谐曲线,得出PPMgLN晶体周期为31.3μm时可获得中红外波长2.7μm激光输出。PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%)单谐振光参量振荡(OPO)技术采用e→e+e相位匹配,消除了光束之间的走离效应并利用了PPMgLN晶...