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2.09微米Ho:YAG薄片激光器研究

中国激光 2024年

作者：张琼文刘锐滕飞吕起鹏李想王鹏远戴隆辉雷希音公发全邓淞文陈莹李刚金玉奇中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室中国科学院大学

本文基于自主研制的72冲程薄片泵浦模块，研制出百瓦级Ho:YAG薄片激光器，连续波激光输出功率超150 W，光-光转换效率为44.18%，斜效率为48.29%, x方向和y方向的光束质量因子M2分别为2.64和2.42。波长为2090 nm和2097 nm，据我们所知，... 详细信息

本文基于自主研制的72冲程薄片泵浦模块，研制出百瓦级Ho:YAG薄片激光器，连续波激光输出功率超150 W，光-光转换效率为44.18%，斜效率为48.29%, x方向和y方向的光束质量因子M2分别为2.64和2.42。波长为2090 nm和2097 nm，据我们所知，该成果为2μm薄片激光器领域国际范围内公开报道的最高输出水平。

关键词： Ho:YAG 薄片激光器 2090 nm&2097 nm 中红外 72冲程泵浦

直接液冷端面泵浦Nd∶YLF薄片激光器热效应分析

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激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 1-9页

作者：杨奕萱周雅诵郭广妍董士远王惟泽邓可然蒋茂华王柯重庆师范大学物理与电子工程学院中国科学院空天信息创新研究院

直接液冷端面均匀泵浦薄片激光器具有高光束质量输出潜质，针对制约其高光束质量输出的热致波前畸变难题，基于流体力学层流模型开展了热效应分析。通过对比理想的满口径泵浦和实际的非满口径泵浦两种热加载条件下的温度分布和波前畸变... 详细信息

直接液冷端面均匀泵浦薄片激光器具有高光束质量输出潜质，针对制约其高光束质量输出的热致波前畸变难题，基于流体力学层流模型开展了热效应分析。通过对比理想的满口径泵浦和实际的非满口径泵浦两种热加载条件下的温度分布和波前畸变，指出冷却液沿流动方向的热量累积使激光器产生了沿流动方向的波前畸变，沿薄片横向在泵浦边缘位置处温度的陡然下降造成了激光波前的严重恶化，实验结果也验证了这一结论。另外，热安全性评估指出，单薄片最大热负载受到薄片应力的限制，先于固液界面温升达到瓶颈；热致波前畸变分析指出，Nd∶YLF薄片热变形致波前畸变可忽略不计、流体热光效应是波前畸变主要来源。

关键词：薄片激光器直接液冷浸入式激光器热效应热致波前畸变

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基于光胶工艺的薄片连续激光器技术研究

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 297-304页

作者：石玉森潘雪张鹏肖奇李祖强王江峰姜有恩范薇李学春朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 张江实验室上海201210 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术,采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺,自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块,分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统,建立了晶体热效应数值仿真模型,实验测量了在2.2... 详细信息

研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术,采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺,自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块,分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统,建立了晶体热效应数值仿真模型,实验测量了在2.2 kW/cm^(2)泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm;采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器,在70 W泵浦功率下获得了18.75 W功率的基横模输出,斜率效率和光光转换效率分别为36.59%和26.79%。

关键词：激光器薄片激光器多通泵浦热效应连续激光器

基于72通泵浦的克尔透镜锁模Yb∶YAG薄片激光器

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中国激光 2023年第14期50卷 43-49页

作者：雷希音刘锐李辉李想戴隆辉公发全邓淞文吕起鹏贾勇孙天祥王锋李刚中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国烟草总公司郑州烟草研究院河南郑州450001

基于自主研制的72通薄片泵浦模块进行了克尔透镜锁模薄片激光技术研究。首先,分析了薄片克尔透镜锁模原理。然后,基于ABCD矩阵和孤子锁模理论设计了谐振腔。最后,基于72通泵浦模块进行了克尔透镜锁模谐振腔飞秒脉冲实验研究,当泵浦功率... 详细信息

基于自主研制的72通薄片泵浦模块进行了克尔透镜锁模薄片激光技术研究。首先,分析了薄片克尔透镜锁模原理。然后,基于ABCD矩阵和孤子锁模理论设计了谐振腔。最后,基于72通泵浦模块进行了克尔透镜锁模谐振腔飞秒脉冲实验研究,当泵浦功率为72 W时,获得了平均功率为11.78 W、脉冲宽度为243 fs、重复频率为81.45 MHz的飞秒脉冲输出;优化腔型后,在94 W泵浦时得到了22.33 W的输出功率,脉冲宽度为394 fs。

关键词：激光器薄片激光器多通泵浦克尔透镜锁模飞秒激光

100 kHz腔倒空薄片激光器理论与实验研究

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光学学报 2022年第9期42卷 176-184页

作者：董静陈涵天王海林朱广志 Kozlov Aleksei 朱晓华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 M.F.Stelmakh股份有限公司极地研究所俄罗斯莫斯科117342

对100 kHz运转的腔倒空薄片激光器的输出特性进行了理论和实验研究。首先建立起腔倒空薄片激光器的速率方程理论模型,模型中考虑了单位时间谐振腔中新增的自发辐射光子数,对其占总自发辐射光子数的比例进行了分析,并结合一些参数进行了... 详细信息

对100 kHz运转的腔倒空薄片激光器的输出特性进行了理论和实验研究。首先建立起腔倒空薄片激光器的速率方程理论模型,模型中考虑了单位时间谐振腔中新增的自发辐射光子数,对其占总自发辐射光子数的比例进行了分析,并结合一些参数进行了仿真。进一步搭建了重复频率为100 kHz的腔倒空薄片激光器实验装置,获得了平均功率为253 W的纳秒激光脉冲输出,光光效率约为35.2%,脉冲宽度为10.4 ns,单脉冲能量为2.53 mJ,脉冲的峰值功率超过了200 kW,x和y方向的光束质量M^(2)分别为9.77和9.27。针对腔倒空调Q的动力学稳定性问题,研究了普克尔盒开关时间对输出平均功率和输出脉冲稳定性的影响,实验中观察到了倍周期分岔和确定性混沌现象,从理论上对这个现象进行了仿真分析,仿真结果可与实验结果相符。

关键词：激光器调Q激光器半导体抽运激光器薄片激光器高重复频率脉冲动力学

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调Q锁模运转的Tm∶ZBLAN薄片激光器

激光与光电子学进展 2022年第1期59卷 276-280页

作者：张明霞周珑令维军袁振王文婷薛婧雯王翀杜晓娟董忠天水师范学院激光技术研究所甘肃天水741001

利用特殊的散热设计,在Tm∶ZBLAN玻璃激光器中实现连续和被动调Q锁模运转。分别采用透过率为1.5%、3%、5%的输出镜在激光连续运转时获得254 mW、296 mW、230 mW的最高输出功率。为了实现锁模运转,选用透过率为1.5%的输出镜,将透射式GaAs... 详细信息

利用特殊的散热设计,在Tm∶ZBLAN玻璃激光器中实现连续和被动调Q锁模运转。分别采用透过率为1.5%、3%、5%的输出镜在激光连续运转时获得254 mW、296 mW、230 mW的最高输出功率。为了实现锁模运转,选用透过率为1.5%的输出镜,将透射式GaAs-SESAM作为锁模元件,出光阈值仅为131 mW,当吸收泵浦功率大于1.09 W时,实现了稳定的调Q锁模运转,最大输出功率为98 mW,调Q包络脉冲宽度为6μs,重复频率为19.23 kHz,调Q包络下脉冲的重复频率为102 MHz,脉冲宽度约为800 ps,最大单脉冲能量为0.96 nJ。

关键词：激光器薄片激光器 Tm∶ZBLAN SESAM 调Q锁模

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薄片激光器喷流冷却技术

强激光与粒子束 2014年第1期26卷 22-26页

作者：郭嘉伟贾凯杨峰高恒杨闯赵刚陈德章金锋侯天晋西南技术物理研究所成都610041

为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果,从湍流换热理论出发,定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数:面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件,建立喷流冷却的物理模型,对多种喷板结构进行求... 详细信息

为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果,从湍流换热理论出发,定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数:面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件,建立喷流冷却的物理模型,对多种喷板结构进行求解计算。设计加工了整套喷流冷却实验装置,并进行了模拟热源喷流冷却实验。分析结果表明,喷流冷却换热能力和冷却均匀性主要受喷板结构参数的影响,仿真计算结果可以定性地指导喷板结构参数的优化设计。

关键词：薄片激光器喷流冷却对流换热系数湍流仿真

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薄片激光器热效应及其对输出功率的影响

物理学报 2012年第8期61卷 219-225页

作者：赵建涛冯国英杨火木唐淳陈念江周寿桓四川大学电子信息学院成都610064 中国工程物理研究院应用电子学研究所绵阳621900 华北光电技术研究所北京100015

建立了光强分布为高斯型的抽运光端面单程抽运时薄片激光器的温度模型,实验测量了不同抽运功率下薄片介质表面的温度分布、温度随时间的变化特性以及介质表面的温度差.采用Hartmann法测量了薄片介质的热焦距.考虑热焦距随抽运功率的变化... 详细信息

建立了光强分布为高斯型的抽运光端面单程抽运时薄片激光器的温度模型,实验测量了不同抽运功率下薄片介质表面的温度分布、温度随时间的变化特性以及介质表面的温度差.采用Hartmann法测量了薄片介质的热焦距.考虑热焦距随抽运功率的变化,基于四能级系统薄片激光器的速率方程组,建立了薄片激光器热效应对输出功率影响的物理模型,薄片激光器输入-输出功率曲线与实际相符.所得结果对薄片激光器的设计和优化具有一定的指导意义.

关键词：薄片激光器热焦距有限元分析速率方程

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薄片激光器低畸变冷却技术研究

中国激光 2021年第3期48卷 1-7页

作者：蒋琳刘军袁晓蓉张浩李春领蔡光明中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器... 详细信息

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器工作时热致畸变过大的情况,提出了基于非均匀冷却的微通道复合射流冲击的流道设计思路。基于该思路完成了中心辐射结构冷却器的设计,并借助流-固-热耦合仿真,研究了不同冷却器的流道结构参数对增益介质热致畸变的影响。实验结果表明,采用中心辐射结构的冷却器能将相同条件下的增益介质的光学畸变缩小50%。

关键词：激光器薄片激光器微通道射流冲击波前畸变