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VCSEL端面泵浦的全固体激光器

中国激光 2022年第18期49卷 7-12页

作者：李溶涛孟俊清陈晓陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

介绍了一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)端面泵浦的固体激光器。该激光器以VCSEL阵列端面泵浦Nd∶YAG晶体,使用二维微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直整形,通过电光调Q方式,在100 Hz重复频率情况下,实现了脉宽为4.16 ns、能量为5.36 mJ、... 详细信息

介绍了一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)端面泵浦的固体激光器。该激光器以VCSEL阵列端面泵浦Nd∶YAG晶体,使用二维微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直整形,通过电光调Q方式,在100 Hz重复频率情况下,实现了脉宽为4.16 ns、能量为5.36 mJ、峰值功率为1.29 MW、光束质量为M^(2)_(x)=1.409和M^(2)_(y)=1.531的激光输出。

关键词：激光器固体激光器垂直腔面发射激光器端面泵浦

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端面泵浦、被动调Q激光器实验研究

激光杂志 2018年第6期39卷 26-29页

作者：陈雪花陈丁华范嗣强重庆师范大学市级高校光电材料与工程重点实验室

针对激光标记机市场的需求,设计了一种紧凑型短腔、被动调Q的激光二极管端面泵浦Nd：YAG的激光器,该激光器采用15W光纤输出半导体激光器作为泵浦源,将Nd：YAG激光介质与被动调Q晶体Cr4＋：YAG进行键合,激光谐振腔长为100mm。在注入功率... 详细信息

针对激光标记机市场的需求,设计了一种紧凑型短腔、被动调Q的激光二极管端面泵浦Nd：YAG的激光器,该激光器采用15W光纤输出半导体激光器作为泵浦源,将Nd：YAG激光介质与被动调Q晶体Cr4＋：YAG进行键合,激光谐振腔长为100mm。在注入功率为15W时,得到调Q输出激光平均功率为4.58W,调Q频率为10k Hz,脉冲宽度为8.93ns,输出光束为基模,M2为1.3。标记实验表明该型激光器的标记效果超过10W光纤激光器,具有很高的推广应用前景。

关键词：端面泵浦被动调Q 紧凑型激光标记

端面泵浦掺镱双包层光纤激光器功率输出特性研究

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激光杂志 2014年第3期35卷 16-17页

作者：徐丽临沂大学实验管理中心山东临沂276000

基于端面泵浦掺镱双包层光纤激光器的速率方程,应用MATLAB语言编程,分别数值模拟了功率为60瓦前端泵浦、后端泵浦和双端都为30瓦泵浦时掺镱双包层光纤激光器对应的功率输出特性和粒子数密度值特性,增大不同端面输入功率观察输出功率特性... 详细信息

基于端面泵浦掺镱双包层光纤激光器的速率方程,应用MATLAB语言编程,分别数值模拟了功率为60瓦前端泵浦、后端泵浦和双端都为30瓦泵浦时掺镱双包层光纤激光器对应的功率输出特性和粒子数密度值特性,增大不同端面输入功率观察输出功率特性,研究得到后端泵浦上能级粒子数分布平坦,输出功率较大,为50.4705瓦。并且增大输入功率时得到双端泵浦输出功率较大。研究结论为提高掺镱双包层光纤激光器功率输出提供理论和实验参考。

关键词：掺镱双包层光纤激光器端面泵浦速率方程功率输出特性 MATLAB仿真

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端面泵浦皮秒再生放大器

光学与光电技术 2020年第2期18卷 78-82页

作者：郑建奎崔索超石锐王密信陈炯孙峰华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心湖北武汉430223

Nd∶YVO4晶体一般采用808 nm激光作为泵浦源,但是其强烈的吸收导致了严重的热效应,限制了激光输出功率和光束质量。采用了吸收相对较弱的888 nm激光作为泵浦源,显著降低了Nd∶YVO4晶体在高泵浦功率下的热效应;结合自主研发的全光纤结构... 详细信息

Nd∶YVO4晶体一般采用808 nm激光作为泵浦源,但是其强烈的吸收导致了严重的热效应,限制了激光输出功率和光束质量。采用了吸收相对较弱的888 nm激光作为泵浦源,显著降低了Nd∶YVO4晶体在高泵浦功率下的热效应;结合自主研发的全光纤结构皮秒种子源,利用再生放大器,实现了脉冲宽度12.1 ps、重复频率100~500 k Hz、最高单脉冲能量超过250μJ的1064 nm皮秒激光输出。该再生放大器具备体积紧凑、脉冲稳定、单脉冲能量较高、转换效率较高、光束质量良好的优势,可直接或继续放大后作为超快激光加工系统的光源。

关键词：再生放大器端面泵浦带内泵浦掺钕钒酸钇皮秒激光

端面泵浦复合结构板条介质泵浦光束不均匀性的仿真研究

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激光与红外 2011年第4期41卷 402-406页

作者：雷呈强汪岳峰黄峰侯军燕殷智勇段欣涛军械工程学院光学与电子工程系河北石家庄050003 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

基于Zemax软件下的非序列模式(Non-Sequential Mode)光线追迹法,分别模拟复合结构板条介质泵浦端面和掺杂介质区工作端面上的光强度分布。由追迹结果可知,经过整形,在泵浦面强度分布均匀的泵浦光束经过非掺杂介质区传播到掺杂介质工作... 详细信息

基于Zemax软件下的非序列模式(Non-Sequential Mode)光线追迹法,分别模拟复合结构板条介质泵浦端面和掺杂介质区工作端面上的光强度分布。由追迹结果可知,经过整形,在泵浦面强度分布均匀的泵浦光束经过非掺杂介质区传播到掺杂介质工作端面后光束分布均匀性大大降低。研究表明复合结构板条介质中非掺杂介质区影响了泵浦光束,即泵浦光在非掺杂介质区传播过程中发生全内反射,导致部分光束在实际工作端面的部分区域发生叠加,从而致使实际工作端面泵浦光束分布不均匀。

关键词：端面泵浦复合结构板条介质不均匀性光束整形泵浦耦合

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一种高效率LD直接端面泵浦技术研究

电光与控制 2018年第8期25卷 84-87页

作者：万玮华郝培育孟轩沈兆国光电控制技术重点实验室河南洛阳471000 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471000

利用LD直接端面泵浦技术实现的固体激光器,能很好地适用于复杂的机载环境,在工程应用上具有重要的研究价值,研究高效率LD直接端面泵浦技术的设计方法,能获得高光光转化效率的静态激光输出,对后续实现高能量的LD端泵激光光源具有重要的... 详细信息

利用LD直接端面泵浦技术实现的固体激光器,能很好地适用于复杂的机载环境,在工程应用上具有重要的研究价值,研究高效率LD直接端面泵浦技术的设计方法,能获得高光光转化效率的静态激光输出,对后续实现高能量的LD端泵激光光源具有重要的指导意义。针对一种纵向均匀排布的20 Bar LD阵列,利用ZEMAX软件仿真并设计了两种四棱柱光学耦合系统,将端泵阵列的泵浦光通过耦合系统聚焦至工作物质内,两种耦合系统的光束焦点位置各不相同,通过改变聚焦焦点的位置,研究了不同状态下激光能量输出情况。经实验结果可知,针对此平-平腔构型,工作物质(1at%)4 mm×4 mm×10 mm的结构尺寸下,设计泵浦光均匀照射工作物质前端面,焦点距离工作物质前端面为5.5 mm,此时,泵浦光与振荡光的模式匹配程度最高,在此状态下LD直接端面泵浦固体激光器的最大光光转化效率能高达40%。

关键词：光学耦合系统 ZEMAX 光光转化效率端面泵浦

LD端面泵浦Nd：YAG/Cr4+：YAG被动调Q激光器研究

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LD端面泵浦Nd：YAG/Cr4+：YAG被动调Q激光器研究

作者：唐敬玲河北工业大学

学位级别：硕士

全固态被动调Q激光器具有结构简单、体积小等优点,广泛应用于军事、医疗、工业等领域中。Cr:YAG晶体具有基态吸收截面大、掺杂浓度高等优点,且该晶体在0.9-1.2μm具有宽的吸收带和可饱和吸收特性,因此常作为掺Nd、掺Yb激光器的被动Q开... 详细信息

全固态被动调Q激光器具有结构简单、体积小等优点,广泛应用于军事、医疗、工业等领域中。Cr:YAG晶体具有基态吸收截面大、掺杂浓度高等优点,且该晶体在0.9-1.2μm具有宽的吸收带和可饱和吸收特性,因此常作为掺Nd、掺Yb激光器的被动Q开关材料。相比于掺Yb晶体,掺Nd晶体具有发射截面大,阈值功率低等优点。因此,掺Nd晶体成为1μm波段全固态激光器的首选材料之一。本文对基于Cr:YAG可饱和吸收体的全固态Nd:YAG被动调Q激光器进行了理论与实验研究。首先分析Cr:YAG全固态被动调Q激光器的国内外研究现状,简要对比掺Nd晶体及掺Yb晶体的优缺点。详细介绍了调Q技术的基本原理,在此基础上对主被动调Q方式进行对比分析。其次对Cr:YAG被动调Q速率方程组进行理论推导,给出激光器输出参数的表达式,对被动调Q速率方程组进行数值仿真,分析Cr:YAG晶体初始透过率(T)及输出镜反射率(R)对激光器输出特性(脉冲宽度、脉冲能量等参数)的影响。在此基础上,对基于键合晶体的被动调Q激光器及基于分离式结构的被动调Q激光器的输出特性进行仿真研究。根据所选晶体的参数,对泵浦源和耦合系统进行设计及优化。在理论分析的基础上,研究基于键合晶体YAG/Nd:YAG/Cr:YAG被动调Q激光器的输出特性,分析泵浦源参数对激光器输出特性(激光阈值、脉冲波形等参数)的影响。在泵浦光中心波长为808 nm,光斑直径为230μm,泵浦功率为6.72 W的条件下,获得了平均功率1.41 W,脉宽735.5 ps,重复频率8.46 k Hz的调Q脉冲激光输出。研究了分离式结构的Nd:YAG/Cr:YAG被动调Q激光器的输出特性,分析T、热效应、双被动调Q等参数对激光器输出特性(激光阈值、脉冲波形等参数)的影响。在腔长为70 mm,泵浦光直径为530μm,泵浦功率为4.42 W的条件下,单被动调Q激光器脉冲时域波形的对称度为31.33%,双被动调Q激光器脉冲时域波形的对称度为37.52%。相比于传统的被动调Q方式,双被动调Q能够有效地改善脉冲时域波形的对称性。

关键词：全固态激光器键合晶体端面泵浦 Cr4+:YAG晶体被动调Q

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端面泵浦DPL的热效应研究

端面泵浦DPL的热效应研究

作者：王素青西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文研究了端面泵浦条件下激光晶体的热效应。首先采用最简单的热效应处理模型—理想热透镜,讨论了热效应变化引起的谐振腔由稳定腔向非稳定腔的转化过程。这种转化主要表现为谐振腔损耗的激增。这种损耗的变化过程,不但与泵浦功率的变... 详细信息

本文研究了端面泵浦条件下激光晶体的热效应。首先采用最简单的热效应处理模型—理想热透镜,讨论了热效应变化引起的谐振腔由稳定腔向非稳定腔的转化过程。这种转化主要表现为谐振腔损耗的激增。这种损耗的变化过程,不但与泵浦功率的变化有关,还和激光晶体的尺寸有关。为了更精确的分析热效应的影响,本文进一步研究了实际热效应的表现形式。通过有限元方法计算了不同泵浦光条件下晶体内温度分布的状态,在此基础上,给出了一般情况下非理想热透镜的表现形式,并用图示法进行了表示。通过与理想热透镜模型的对比,显示了实际热透镜和理想热透镜之间的差距。论文为了定量表示非理想热透镜对通过其中的高斯光所产生的负面影响,专门引入了一个参数——热效应影响因子,来反映非理想热透镜对不同的高斯光的影响程度。热效应对激光器的一个重要影响因素就是增加了谐振腔的损耗。论文的最后部分,专门研究了一般热效应情况下,热致激光损耗的估算方法。并且计算了激光器分别运行于基模和各低阶模时,谐振腔单程热致损耗的变化规律。研究发现,热效应影响因子随泵浦功率的增大而增大;当泵浦光半径变化时,影响因子先急剧增加,当泵浦半径到大约0.55时达到最大值,缓慢减小。谐振腔单程损耗随泵浦功率的增大而增大,随泵浦光半径的增大而减小。

关键词：端面泵浦热效应有限元算法

垂直腔面发射激光端面泵浦的高能量调Q Nd:YAG激光

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光学精密工程 2020年第3期28卷 558-564页

作者：谢仕永王久旺孙勇黄康胜王彩丽史小玄薄铁柱蔡华宋普光中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024 建材行业特种光电材料重点实验室北京100024

采用垂直腔面发射激光端面泵浦Nd∶YAG获得了高能量的1 064 nm调Q激光输出。与边发射半导体激光相比,垂直腔面发射激光具有各向发散角相同、波长随温度漂移小等优点,更适合用作泵浦源以产生高效率、结构紧凑的激光。泵浦能量为200 mJ时... 详细信息

采用垂直腔面发射激光端面泵浦Nd∶YAG获得了高能量的1 064 nm调Q激光输出。与边发射半导体激光相比,垂直腔面发射激光具有各向发散角相同、波长随温度漂移小等优点,更适合用作泵浦源以产生高效率、结构紧凑的激光。泵浦能量为200 mJ时,产生了最高45 mJ的1 064 nm激光输出,光光转换效率达到22.5%,激光脉宽为8 ns,发散角为1.2 mrad。基于模拟计算优化了Nd3+掺杂浓度,通过采用低浓度的Nd∶YAG晶体减小泵浦端面增益,从而有效抑制了影响调Q激光能量提高的自激振荡,为获得高能量的端面泵浦调Q激光输出提供了有效的技术手段。

关键词：垂直腔面发射激光端面泵浦调Q激光自激振荡