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基于cr:yag的调Q锁模Nd:GdVO_4自受激拉曼激光器

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光电子．激光 2013年第3期24卷 415-418页

作者：彭继迎郑义北京交通大学理学院激光研究所北京100044

以cr:yag作为饱和吸收体,利用a向切割的Nd:GdVO4晶体的自受激拉曼散射效应,实现了结构紧凑的1 173nm拉曼激光器的调Q锁模输出。Nd:GdVO4晶体长度为10mm,Nd3+离子掺杂浓度为0.2%;Gr:yag晶体的初始透过率为70%。激光器为LD端面泵浦,折叠... 详细信息

以cr:yag作为饱和吸收体,利用a向切割的Nd:GdVO4晶体的自受激拉曼散射效应,实现了结构紧凑的1 173nm拉曼激光器的调Q锁模输出。Nd:GdVO4晶体长度为10mm,Nd3+离子掺杂浓度为0.2%;Gr:yag晶体的初始透过率为70%。激光器为LD端面泵浦,折叠腔结构,并且采用了透过率为10%的输出镜。泵浦功率5W时激光开始振荡输出。锁模脉冲重复频率高达900MHz;在最高泵浦功率时,1 173nm激光平均输出功率为180mW,调Q包络宽度为11ns。同时,利用10mm长的Ⅰ类匹配LBO作倍频晶体,成功实现了锁模黄光的输出,输出平均功率为10mW。并对586.5nm脉冲黄光的光谱进行了测量。激光器设计合理,热效应对激光器的影响被有效抑制。

关键词：调Q锁模自受激拉曼 cr:yag Nd:GdVO4

Diode Pumped High Peak Power Quasi Q-Switched and Passively Q-Switched Nd:YVO<sub>4</sub>Lasers at 1064 nm and 532 nm using cr:yag and KTP crystals

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Optics and Photonics Journal 2013年第1期3卷 51-62页

作者： Ashraf F. El-Sherif Mahmoud M. Talat Military Technical Institute Cairo Egypt Townes Laser Institute CREOL College of Optics and Photonics University of Central Florida Orlando USA

Diode end-pumped solid-state lasers have the potential to yield high quality laser beams with high efficiency for laser range finding and warning receiver applications as well as day and night military laser designation systems. In this paper we presents theoretical calculations using Advanced Dynamics Professional LASCAD software and experimental studies for a high power pigtailed fiber diode laser module of 8 W operating at 808 nm with a specially designed high efficiency cooling system, end pumped high-efficiency Nd:YVO4 laser of 3 × 3 × 10 mm rod and overall cavity length of 44 mm. To the best of our knowledge a self Q-switching effects was generated in Nd:YVO4 laser by changing the cavity dimensions and the position of the intracavity KTP crystal at certain regime of operation for the first time, in which the cavity length is reduced to be 30 mm and the distance between Nd:YVO4 rod and KTP crystal is only 1mm. Self Q-switched laser pulse at 532 nm with high peak power of 96 W, pulse width of 88 ns at FWHM and repetition rate of 400 kHz was achieved. Experimental studies of a passive Q-switched Nd:YVO4 laser using cr:yag crystal with three different transmissions of 30%, 40% and 70% were investigated. Passive Q-switched laser pulse at 1064 nm and narrow line width of less than 1.5 nm with highest peak power of nearly 18 kW, short pulse width of less than 4 ns at FWHM and higher repetition rate of 45 kHz using cr:yag with transmission of 30% was achieved for the first time.

关键词： High Power Diode Laser High Power Nd:YVO4 Laser cr:yag Saturable Absorber Mirror Passive Q-Switching KTP crystal Self Q-Switching Special Cooling System

cr∶yag被动调Q全固态激光器可控运转方法研究

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激光与红外 2003年第3期33卷 194-196页

作者：郑权邵兰芳赵岭钱龙生中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

研究了矩形波电流驱动LD激励下的cr∶yag被动调Q全固态激光器的可控运转包括通过改变矩形波电流的直流预激励电流、峰值电流、占空比和重复频率条件下调Q激光器表现出来的单脉冲发射、单频脉冲发射和多脉冲发射等。

关键词： LD泵浦 cr:yag 被动调Q Nd:yag激光器可控运转方法矩形波激励电流峰值电流占空比

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被动调Q激光器输出波动因素的实验研究

红外与激光工程 2006年第1期35卷 60-65页

作者：杨昱冰王石语蔡德芳文建国过振西安电子科技大学技术物理学院陕西西安710071

对cr:yag被动调Q Nd:yag激光器进行了实验研究。着重研究了抽运功率、腔长、输出镜透过率以及晶体间距等因素对于激光输出脉冲序列的重复率、脉冲宽度以及峰值功率不稳定性的影响。实验结果表明,抽运功率是影响输出稳定性的最大因素,增... 详细信息

对cr:yag被动调Q Nd:yag激光器进行了实验研究。着重研究了抽运功率、腔长、输出镜透过率以及晶体间距等因素对于激光输出脉冲序列的重复率、脉冲宽度以及峰值功率不稳定性的影响。实验结果表明,抽运功率是影响输出稳定性的最大因素,增大抽运功率加剧输出的波动,增加腔长减小输出的波动;同时存在一个最佳的输出镜透过率,可以使输出脉冲序列最稳定。在此基础上,依据被动调Q的原理,对实验现象产生的原因做了理论分析。分析结果对被动调Q激光器的设计有一定的指导意义。

关键词：被动调Q 不稳定性 cr:yag 最佳输出镜透过率

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基于被动调Q的一微米波段全固态激光器研究

基于被动调Q的一微米波段全固态激光器研究

作者：陈兆哲陕西师范大学

学位级别：硕士

基于被动调Q的一微米波段全固态激光器在现如今的各行各业中有着较多的应用。因此对一微米波段激光的产生、传播、光束质量以及能量大小等参数进行详尽的描述以及研究是有意义且有需要的。据我们所知cr:yag材料具有宽带吸收范围、物理... 详细信息

基于被动调Q的一微米波段全固态激光器在现如今的各行各业中有着较多的应用。因此对一微米波段激光的产生、传播、光束质量以及能量大小等参数进行详尽的描述以及研究是有意义且有需要的。据我们所知cr:yag材料具有宽带吸收范围、物理性质稳定、便于使用方便进行散热等特性,是可供选择的优秀的饱和吸收体,已经是搭建被动调Q激光器的一种非常好的选择。除此之外,有一系列的新型的正在崛起的具有非线性特性的材料也进入我们的视野,他们比传统的饱和吸收体如:染料、SESAM等可能具有更短带隙,具有远大的潜力。在本文中我们使用了Nd:YVO、Yb:yag两种增益介质来产生激光,分别获得了1064nm以及1030nm两种波长的激光。采用了氮化硼(BN)、cr:yag两种饱和吸收器件来产生不同的脉冲。以下是我们的具体工作内容:1.首先对于可饱和吸收体的作用进行了基本的介绍,以及对BN、cr:yag这两种可饱和吸收器件的基本物理化学性质,包括cr:yag晶体能级结构等进行了描述,然后对基于被动调Q的固体激光器的基本理论进行了简述,求解了被动调Q的速率方程。2.使用射频磁控溅射技术将二维材料BN生长在1064nm高反镜的另一侧,生长出平整且致密的材料薄膜,将镜子作为激光腔的端镜,进行激光腔的搭建。并使用SEM拍摄了材料表面形貌,使用拉曼光谱仪对薄膜上的元素进行了特征峰的描述。3.设计采取了平-凹腔的腔型,使用Nd:YVO晶体作为增益介质,镀有BN材料的1064nm高反镜作为腔镜,采用耦合输出比例为5%,曲率半径为100mm的输出镜,在泵浦的功率5.83 W的大小下输出的最大激光功率为1.288W,光转化效率为26.2%,最小脉冲持续时间为82.9 ns。最大重复频率为3.40 MHz。这也表明了我们成功的使用射频磁控溅射法制备出的BN薄膜成功的用于固体激光器中,用于产生超短脉冲激光,这对于之后的高性能激光器的研究以及二维材料的制备与应用有着重要的参考价值以及借鉴意义。4.使用以cr:yag作为饱和吸收体求解的速率方程为基础,使用Matlab作为数据处理工具,使用Yb:yag以及cr:yag晶体的基本参数作为计算的依据,对脉冲泵浦的条件进行了模拟,并对于腔长、输出耦合比例以及晶体初始透过率的大小对于输出脉冲宽度的影响进行了模拟计算,计算结果可以在具体的实验腔搭建时提供参考。5.使用Yb:yag晶体作为增益介质,cr:yag晶体作为可饱和吸收体,Yb:yag晶体的一面镀有HT808nm/HR1030nm的光学薄膜,用来作为激光腔的一端,另一端采用的是T=4%的1030nm输出镜,构建出一个平-平腔。采用的是LD脉冲光进行泵浦,在泵浦光峰值功率为41W时,得到了最短脉宽为980.0ps的脉冲。成功的得到了1030nm的脉冲光。

关键词：固态激光器 BN cr:yag 被动调Q

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LD泵浦被动调Q固体激光器研究

LD泵浦被动调Q固体激光器研究

作者：王运陕西师范大学

学位级别：硕士

被动调Q固体激光器由于具备低廉的价格、简易的构造、较高的峰值功率和单脉冲能量等优点,被广泛的应用于生物医学、遥感、科研等领域。可饱和吸收体在被动调Q固体激光器中具有举足轻重的地位。cr:yag晶体具有极高的稳定性和可靠性,且使... 详细信息

被动调Q固体激光器由于具备低廉的价格、简易的构造、较高的峰值功率和单脉冲能量等优点,被广泛的应用于生物医学、遥感、科研等领域。可饱和吸收体在被动调Q固体激光器中具有举足轻重的地位。cr:yag晶体具有极高的稳定性和可靠性,且使用寿命长、使用简单、损伤阈值高,是目前市场上用于微片激光器的一种理想的被动Q开关。此外,随着科学技术的发展,一些新型的具有非线性光学响应的宽带可饱和吸收体也相继进入科研工作者的视野,并被应用于被动调Q固体激光器中。这些新材料的制备成本更加低廉、制备工艺更加简单,是高性能被动调Q固体激光器中一种不错的Q开关,也是现在科研领域的一个新的方向。本论文主要研究了 cr:yag晶体和WS2纳米材料这两类可饱和吸收体的物理及光学特性,并将这两类可饱和吸收体作为Q开关应用于固体激光器中获得高性能脉冲激光输出。此外,还制作了基于cr:yag晶体被动调Q固体激光器的集成样机。本论文的具体内容如下:1.首先介绍了 cr:YGA晶体和WS2纳米材料两类可饱和吸收体的物理及光学特性,然后基于脉冲固体激光器输出的弛豫振荡,介绍了调Q技术的基本原理,最后给出了速率方程推导求解的过程。2.实验研究了 cr:yag初始透过率、腔体长度、OC反射率对输出脉冲参数的影响,并根据实验结论设计、搭建了分离晶体被动调Q固体激光器,获得了脉冲宽度696 ps、单脉冲能量563μJ、峰值功率809 kW的调Q脉冲激光。3.将Nd:yag/cr:yag键合镀膜晶体作为实验对象。采用脉冲光源激发晶体,得到了稳定的低重频调Q激光,测得输出激光脉冲宽度窄至550ps,相应的单脉冲能量为120μJ、峰值功率为217 kW。接下来,采用连续光源激发Nd:yag/cr:yag键合镀膜晶体,输出激光的脉冲宽度是更宽的,为745 ps。相应的平均输出功率为492 mW,重复频率为3.1 kHz。对比之下,采用脉冲光源泵浦键合晶体由于具有更好的散热效果,相比于连续光源激发更易获得窄脉宽的调Q脉冲激光。4.设计并集成了 532 nm cr:yag被动调Q固体激光器样机。样机尺寸为71×34×27 mm3,输出激光的脉冲宽度为485 ps,单脉冲能量为20 μJ,峰值功率为41 kW。该激光器具有具有体积小、结构紧凑、光束质量好、性能稳定等优点。5.利用正硅酸乙酯、水、盐酸、酒精和WS2水溶液为原材料,采用溶胶-凝胶法制备了 WS2可饱和吸收体。利用扫描电子显微镜、能谱仪、拉曼光谱仪等设备对可饱和吸收体进行分析、表征,表明我们成功的制备了数层的被凝胶SiO2包裹保护的WS2可饱和吸收体。将制备的可饱和吸收体应用于Nd:YVO4激光器中,获得了平均输出功率高达3.09 W、脉冲持续时间窄至99 ns的脉冲激光。这项工作表明,溶胶-凝胶技术对于制备高性能可饱和吸收体具有巨大潜力,对于提高激光器性能参数具有重要作用。

关键词：固体激光器可饱和吸收体被动调Q cr:yag 二维材料

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LD泵浦的全固态被动锁模激光器的研究

LD泵浦的全固态被动锁模激光器的研究

作者：宋瑶北京交通大学

学位级别：硕士

随着超短激光脉冲在军事、工业和医疗等方面广泛的应用,稳定的超短激光脉冲的产生成为了激光器领域一个重要课题,其中被动锁模技术是研究超短脉冲的热点之一。本文的主要内容是首先对全固态端面泵浦的不同晶体热焦距进行实验测量,并系... 详细信息

随着超短激光脉冲在军事、工业和医疗等方面广泛的应用,稳定的超短激光脉冲的产生成为了激光器领域一个重要课题,其中被动锁模技术是研究超短脉冲的热点之一。本文的主要内容是首先对全固态端面泵浦的不同晶体热焦距进行实验测量,并系统进行了三种方式的被动锁模实验研究。主要内容概括如下：首先采用稳定腔法分别对Nd:yag晶体和Nd:YVO4晶体的热焦距进行测量,得到了实际实验环境下准确的晶体热焦距,比较了各向同性和各向异性晶体热焦距的区别,使激光器热稳腔设计更加精确。根据谐振腔设计原则,通过ABCD矩阵方法计算了谐振腔的稳区范围和模拟腔内光束传输,针对大功率激光器的特点,分析热透镜效应,并结合锁模激光器的特殊要求,有效的优化了谐振腔的各项参数。随后系统的进行了各种被动锁模实验研究,首先采用cr:yag进行了Nd:YVO4调Q锁模激光器研究,成功实现了1.06μm的调Q锁模激光输出,锁模调制深度为80%。为得到连续锁模,接着我们使用半导体可饱和吸收镜(SESAM)进行锁模实验,获得了1.06μm的调Q锁模脉冲,重复频率为139MHz,初步观察到了连续锁模现象,在30W的泵浦功率范围内没有出现热透镜效应。最后利用新型饱和吸收体—碳纳米管饱和吸收体(SWCNT-SA)得到了波长为1.06μm,最大功率3.71W,重复频率158MHz的锁模激光输出。

关键词：全固态激光器被动锁模 cr:yag SESAM 碳纳米管

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被动调Q全固体蓝光激光器

被动调Q全固体蓝光激光器

作者：蔡添志厦门大学

学位级别：硕士

随着半导体技术的发展,激光二极管(LD)在功率、转换效率、运行寿命等方面有很大提高,这使得激光二极管泵浦的全固体激光器(DPSSL)得到迅速发展。DPSSL具有全固化、体积小、泵浦效率高等优点,而蓝光激光器有着非常广泛的用途。本文主要... 详细信息

随着半导体技术的发展,激光二极管(LD)在功率、转换效率、运行寿命等方面有很大提高,这使得激光二极管泵浦的全固体激光器(DPSSL)得到迅速发展。DPSSL具有全固化、体积小、泵浦效率高等优点,而蓝光激光器有着非常广泛的用途。本文主要研究被动调Q全固体蓝光激光器,全文主要内容如下: 首先简单介绍了激光的三能级及四能级系统,并对Nd:yag晶体及其准三能级系统进行分析。其次阐述了激光调Q的基本原理,及其类型与分类,并重点分析了cr:yag被动调Q的特性。然后对倍频原理进行简单的介绍,比较了几种常用于蓝光激光器的倍频晶体,重点分析了LBO的腔内倍频特性。最后对激光输出性能有重大影响的热透镜效应进行分析,并利用ABCD传输定律,对线性腔和三镜折叠腔进行了比较。根据理论分析,以Nd:yag作为激光增益介质,cr:yag作为吸收晶体,LBO作为倍频晶体,设计了被动调Q全固体蓝光激光器,测量了cr:yag在腔内不同位置时,473nm蓝光的平均功率、重复频率及脉宽等参数,并通过计算得到峰值功率。在线性腔下,获得了脉宽为120ns,峰值功率为105W,脉冲重复频率为18.6KHz的473nm蓝光脉冲输出;在三镜折叠腔下,当cr:yag位于短臂L时,获得了脉宽为200ns,峰值功率为55W,脉冲重复频率为23.9KHz的473nm蓝光脉冲输出;当cr:yag位于长臂L时,获得了脉宽为320ns,峰值功率为37W,脉冲重复频率为26.7KHz的473nm蓝光脉冲输出。

关键词：被动调Q cr:yag 473nm

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基于全固态激光器的太赫兹波泵浦源的研究

基于全固态激光器的太赫兹波泵浦源的研究

作者：卢铁林北京交通大学

学位级别：硕士

随着太赫兹波相关技术在军事、工业和医疗等方面的广泛应用,产生稳定的太赫兹波成为了该领域的重要课题。其中利用全固态激光器产生太赫兹波是研究太赫兹波泵浦的热点之一。本文对全固态激光器在自受激拉曼、主动锁模和被动锁模三方面... 详细信息

随着太赫兹波相关技术在军事、工业和医疗等方面的广泛应用,产生稳定的太赫兹波成为了该领域的重要课题。其中利用全固态激光器产生太赫兹波是研究太赫兹波泵浦的热点之一。本文对全固态激光器在自受激拉曼、主动锁模和被动锁模三方面进行了实验研究。主要内容概括如下：本文针对三种全固态脉冲激光器进行理论与实验研究。理论上：利用经典的谐振腔理论,基于ABCD矩阵原理设计,通过MATLAB软件计算了锁模谐振腔的稳区范围以及模拟了腔内光束传输,有效的优化了谐振腔的各项参数。实验研究了三种激光器：首先,研究了自受激拉曼激光器,利用cr:yag作为调Q元件,a切割Nd:YVO4作为激光晶体和拉曼晶体,LBO作为倍频晶体,实现了588nm黄光激光的输出。在被动锁模技术中,使用了半导体可饱和吸收镜（SESAM）进行锁模实验,得到了稳定的1.06μm连续锁模脉冲,重复频率为137MHz,在30W泵浦功率范围内热透镜效应对激光器没有造成影响。在主动锁模技术上,主要采用了由电科集团设计的声光锁模器件TSGSU-1/Q,对实验光路进行了搭建。最后对LD端面泵浦的全固态激光器作为太赫兹波泵浦源的研究进行了总结与展望。

关键词：太赫兹波泵浦源锁模技术 cr:yag SESAM TSGSU-1/Q