何京良, 侯玮, 张恒利, 冯宝华, 许祖彦[1]1998年在《叁明治腔结构的Nd:YVO_4激光器》文中研究说明报道了一种叁明治腔结构(Sandwich-typeresonator)的NdYVO4全固态激光器。用发射波长806nm的光纤耦合二极管激光器(LD)泵浦NdYVO4晶体,泵浦光功率为7W时获得1.064μm连续波(CW)TEM00模最大输出功率为3.7W,光学斜效率为62%;将KTP放入腔内倍频,当泵光为5.6W时,获得CW绿光输出620mW。光-光转换效率达11%。
王长青, 沈德元, 卢建仁, 邵宗书, 蒋民华[2]1997年在《激光二极管泵浦的1.34μm及其腔内倍频红光Nd: YVO_4激光器》文中研究表明报道了激光二极管泵浦的1.34μmNdYVO4激光器,利用KTP晶体腔内倍频,实现了670nm红光输出。计算了KTP在1.34μm的倍频参数,分析并提出了提高腔内倍频效率的有效途径。
王长青, Y.T.Chow, 孟宪林, 邵宗书[3]1998年在《NdYVO_4晶体的偏振激发荧光光谱及其LD泵浦激光特性》文中研究指明分别利用π和σ偏振光激发,测量并对比了NdYVO4晶体的非偏振及偏振荧光光谱。研究了LD泵浦NdYVO4激光器的输出特性,当泵浦功率为1900mW时,获得了1012mW的1064nm激光输出,斜效率为53.6%。
尚策[4]2013年在《880nm共振泵浦内腔倍频主动调Q Nd:YVO_4自拉曼588nm黄光激光器研究》文中提出激光器中泵浦光与激光之间的量子亏损是引起激光器热效应的重要原因之一。共振泵浦,即同带泵浦,可以从根本上减少这一部分的无用热,消除由于量子亏损带来的热负载,因此得到广泛的研究并成为减小激光器热效应的有效手段。受激拉曼散射作为重要的非线性效应之一,与自发拉曼散射相比具有转换效率高,亮度高,光束质量好等优点。1μm波段激光经过受激拉曼散射作用后倍频,得到590nm附近的黄光输出,在医疗天文等方面有着重要应用。本文通过将共振泵浦技术与Nd: YVO4的受激拉曼散射效应相结合,通过共振泵浦可以有效降低激光器热效应的特点克服拉曼激光器热效应严重的缺点,获得高光束质量,高光光效率的1176nm斯托克斯光。经过以下叁个实验的验证,设计并实现了880nm泵浦Nd: YVO4晶体利用Nd: YVO4晶体的自拉曼效应输出1176nm的斯托克斯光,通过LBO晶体腔内倍频输出588nm黄光。1.808/880nm端泵直腔Nd: YVO4激光器。通过808nm与880nm泵浦Nd:YVO4输出1064nm激光作比较,经过晶体参数的优化,得出880nm共振泵浦可以有效降低激光器热效应,并获得良好的激光输出的结论,880nm泵浦在热负载相对较低的情况下,实现了高光光转换效率。计算并测量了Nd: YVO4晶体的热透镜焦距,用于1176nm自拉曼激光器的理论研究。2.880nm共振泵浦主动调Q Nd: YVO4自拉曼激光器。共振泵浦技术有效降低影响拉曼激光器的热负载问题,经过实验验证得出880nm在输出功率、转换效率、功率稳定性以及光束质量等方面较808nm传统泵浦激光器有着很大优势,在880nmLD23.88W泵浦功率泵浦下,1176nm斯托克斯光在重复频率190K的情况下的输出功率可以达到5.41W。3.588nm黄光激光器。在880nm泵浦输出1176nm斯托克斯光实验研究的基础上,我们进行了1176nm腔内LBO倍频输出588nm黄光。在重复频率120K的情况下得到最高黄光输出功率2.03W。
林浪[5]2008年在《LBO和BIBO腔内倍频红光激光器的研究》文中研究说明LD泵浦全固态激光器(DPSSL)与传统的灯泵激光器相比具有高效率、高光束质量、稳定性好、结构紧凑、长寿命等优点,已经而成为固体激光器的一个重要发展方向。目前,广泛应用于材料加工、医疗、军事、信息和基础研究等领域。本文在认真分析国内外对LD泵浦全固态红光激光器的研究发展现状基础上,针对几种激光晶体的性能和几种NLO晶体的非线性光学特点的组合的理论与实验研究,取得了如下成果:1、在Nd:GdVO_4、NdYVO_4晶体的物理和光学性质基础上,从四能级速率方程理论出发,分析了两种晶体激光器的工作阈值、激光模式匹配、输出功率、斜效率等激光参数。2、介绍了非线性频率变换理论及非线性光学晶体KTP、LBO和BIBO的物理光学性质。从折射率方程出发,利用MATLAB编程,对双轴晶体KTP、LBO与BIBO倍频与和频的相位匹配特性进行了理论分析及数值模拟,并对LBO和BIBO晶体的非线性极化张量进行了修正,计算了相位匹配曲线、有效非线性倍频与和频系数、离散角、允许角的空间分布,比较了它们的匹配相关参量。指出了倍频与和频时的最佳匹配方式:并给出其最佳相位匹配方向和有效非线性倍频与和频系数,所得的结果对倍频红光及叁倍频447nm蓝光实验研究有重要的指导意义。3、分析了Nd:GdVO_4、NdYVO_4晶体在泵浦功率作用下的热透镜效应,根据等效热透镜理论,结合最优模式匹配和ABCD高斯光束传输矩阵,优化了谐振腔参数。4、通过理论分析及实验研究,获得了四种激光系统Nd:YVO_4/LBO、Nd:YVO_4/BIBO、Nd:GdVO_4/LBO和Nd:GdVO_4/BIBO的671nm和670nm稳定的连续的红光输出,功率分别为:67mW、54mW、57mW和38mW。对比发现只有Nd:YVO_4/LBO才是最有优势的,并分析了转换效率低的原因。
盛泉[6]2013年在《共振泵浦在掺Nd~(3+)全固态激光器及非线性光学频率变换技术中的应用》文中进行了进一步梳理共振泵浦方式能够大幅减小全固态激光器中泵浦光与激光间的量子亏损这一最主要热源,从根本上减少进入工作介质的无用热,是缓解热效应的有效手段,但存在泵浦吸收系数较小,不利于实现高光光效率的缺点。本文详细研究了掺Nd3+激光工作介质的参数对泵浦吸收和转换效率的影响,通过优化晶体参数,利用简单的泵浦结构和腔型实现共振泵浦下激光器的高光光效率;在此基础上,将共振泵浦应用于内腔单谐振光学参量振荡器(ICSRO)和自拉曼激光器等受热效应影响非常严重的非线性光学频率变换技术中,与808nm传统泵浦的对比实验结果相比,共振泵浦的应用在输出功率、转换效率、功率稳定性以及光束质量等方面都带来明显的优势。主要内容包括以下几部分:1.利用880nm LD泵浦Nd:YVO4激光器,通过优化晶体参数,利用简单的端泵直腔结构实现了高于808nm传统泵浦的光光效率;885nm LD泵浦Nd:YAG光光效率也与传统泵浦下接近;同时热负载均得到了明显的降低。2.利用Nd:YVO4激光器的914nm输出热助推泵浦Nd:YVO4激光器,1064nm和1342nm输出相对吸收泵浦功率的斜率效率分别达到82.0%和65.4%;优化晶体参数后1064nm输出光光效率超过50%,为同类激光器的最高效率,热负载极低的高斯塔克能级热助推泵浦方式的光光效率达到可实用化水平。3.提出全固态激光器的综合泵浦方式,讨论了综合泵浦方式的适用范围以及最优功率配比的确定方法;搭建808nm+880nm LD端面综合泵浦的Nd:YVO4激光器进行实验研究,对综合泵浦方式的设想和理论分析进行了初步实验验证。4.880nm LD共振泵浦连续波Nd:YVO4-PPLN ICSRO,获得了波长调谐范围3.66-4.22μm、最高1.54W的闲频光输出,功率、效率和稳定性相比808nm泵浦下明显提高;实验验证了通过振荡信号光耦合输出优化ICSRO阈值,从而抑制高泵浦功率下的逆转换过程,提高下转换效率的理论预期,21.4W泵浦下同时获得1.43W3.66μm闲频光和5.03W1.5μm信号光输出,总提取效率30.2%,是报道的连续波ICSRO最高提取效率。5.880nm LD共振泵浦声光调Q Nd:YVO4自拉曼激光器,依靠共振泵浦的低热特性克服热效应限制泵浦功率和影响拉曼增益的问题;1176nm、588nm和1525nm输出平均功率分别为6.11W、5.28W和2.96W,相比808nm泵浦,自拉曼激光器的输出功率和转换效率明显提高。
郑义, 钱卫红, 姚建铨[7]1997年在《LD泵浦的内腔倍频激光器单频运转的理论研究》文中研究指明给出了激光二极管(LD)端面泵浦的内腔倍频激光器单频运转时的最大泵浦功率与腔参数和材料参数间的简单函数关系,并对LD泵浦的NdYVO4及NdYAG内腔倍频激光器的单频运转进行了详细的分析。
王美芹[8]2013年在《小型化被动调Q腔内倍频晶体拉曼黄光激光器的研究》文中研究说明560nm~600nm:波长范围的黄光激光在信息存储、医疗、激光显示、军事、大气探测、DNA测序、通讯等领域有广泛的应用。由于常用的掺钕激光材料很难产生高效运转于1120nm~1200nm的激光,因而直接倍频掺钕材料激光器很难产生黄光激光。受激拉曼散射是一种叁阶非线性效应,能够有效实现激光频率的转换。以晶体作为拉曼介质的晶体拉曼激光器可以将激光二极管(LD)泵浦掺钕材料得到的1.06μm附近的激光转换为1.18μm附近的激光,然后再经过腔内倍频晶体倍频,得到有效的590nm附近的黄光激光输出。近几年来,晶体拉曼黄光激光器以其结构紧凑、稳定性好、效率高等优点得到了广泛的关注,成为非线性光学和固体激光器领域的研究热点。受激拉曼散射效应具有多种优良的特性,如不需要相位匹配、散射光光束质量好、亮度高、相干性好、脉宽窄、转换效率高。此外,它还具有阈值性,即只有当基频光的强度或功率密度超过一定水平时,才会出现明显的受激拉曼散射效应。一般采用调Q技术来获得脉宽在数十纳秒乃至纳秒量级的高峰值功率的窄脉冲基频光,从而实现高效的受激拉曼散射频率转换。主动调Q是在谐振腔内加入声光或电光调制器,被动调Q是在谐振腔内加入饱和吸收体,不需要其他额外的驱动设备,具有简单、结构紧凑、成本低的优点。目前,通过被动调Q晶体拉曼激光器来获取黄光的研究报道较少。本论文首先对LD泵浦被动调Q Nd:GdVO4晶体自拉曼激光器和Nd:YVO4晶体自拉曼激光器进行了研究。在晶体自拉曼激光器中,一块晶体同时作为激光介质和拉曼介质,既完成受激辐射过程又完成受激拉曼散射过程,具有小型化、结构紧凑、腔内损耗小、阈值低等优点。实验中得到的1176nm拉曼光的最高平均功率为520mW,最高的LD到拉曼光的转换效率为10.3%,这是目前为止LD泵浦被动调Q Nd:GdVO4自拉曼激光器最高的平均输出功率和最高的泵浦光到拉曼光的转换效率。然后分别以Nd:YAG晶体作为激光介质,以SrWO4晶体作为拉曼介质,对LD泵浦被动调Q晶体拉曼激光器进行了研究。与自拉曼激光器相比,这种结构热透镜效应降低,而且易于优化。在泵浦功率为6.3W时,得到的1180nm拉曼光的平均输出功率为800mW,相应的从泵浦光到拉曼光的转换效率为12.7%,这是目前为止LD泵浦Cr:YAG被动调Q内腔式拉曼激光器的最高转化效率。最后本论文对LD泵浦被动调Q腔内倍频拉曼黄光激光器进行了实验研究和理论分析,而且进行了理论优化。实验实现了LD泵浦被动调Q KTP腔内倍频Nd:YAG/SrWO4拉曼黄光激光器运转。当泵浦功率为6.6W时,得到的590nm黄光的平均输出功率为383mW,相应的从泵浦光到黄光转换效率为5.8%。我们依据实验条件,对考虑各激光束在腔内的横向和纵向分布的被动调Q腔内倍频晶体拉曼黄光激光器的速率方程进行了数值计算与分析,讨论了输入镜的曲率半径、腔内基频光的损耗、腔内拉曼光的损耗、饱和吸收体初始透过率、拉曼晶体长度与谐振腔光学腔长的比值以及倍频晶体长度与谐振腔光学腔长的比值这六个参数对黄光激光特性的影响,而且对这六个参数进行了优化分析。
周睿[9]2006年在《高功率连续运转全固态蓝光、红光激光器研究》文中认为全固态激光器(半导体泵浦的固体激光器)具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好、稳定性好,维护费用低等优点,随着激光技术的发展,其在工业、军事、医疗和科研等领域的应用越来越广泛,已经逐步取代了传统的气体激光器、染料激光器以及闪光灯泵浦的固体激光器。高功率的全固态蓝光、红光激光器在激光全色显示、水下通信和水下探测、高密度光存储、医学及生物分析、激光医疗、高分辨率印刷、材料处理和分析、超高清晰度打印和扫描、以及光谱分析等领域有着非常广泛的应用前景,是近年来全固态激光技术研究中的热点。紧凑、高效的多波长同时输出激光光源在光通讯、光动力医疗、光计算、军事对抗、环境监测、激光遥测、激光雷达、光谱分析等领域也有着非常广泛的应用前景。目前,关于全固态多波长激光器的研究工作也很多。本文的主要创新点可以归纳如下:1、对光纤输出半导体激光器端面泵浦的固体激光器中热效应的产生和对激光系统的影响,热效应的测量,以及热效应的缓解和补偿进行详细的分析和计算。并对泵浦光源的光束质量与热效应之间的关系进行了分析,给出了当泵浦光源光束质量较差时,激光棒内的温度梯度分布以及热透镜焦距的计算公式;2、建立了包含能量传递上转换过程(ETU)以及泵浦光源光束质量等因素在内的端面泵浦准叁能级Nd:YAG激光器系统理论模型,并采用数值计算方法,对能量传递上转换过程和泵浦光源的光束质量对准叁能级激光系统中增益分布、泵浦光束与激光腔模优化设计、阈值特性以及激光输出特性的影响进行了详细的分析和计算,为实现高功率的946nm激光输出奠定了理论基础;3、采用光纤输出半导体激光器端面泵浦传统的非离子扩散键合Nd:YAG晶体,利用简单的平-凹谐振腔,在注入的泵浦功率为27.7W时,获得了功率为8.3W的946nm连续激光输出,斜效率为33.5%。据我们所知,这是目前采用传统的非离子扩散键合的Nd:YAG棒作为激光工作物质的端面泵浦946nm激光器的最高输出功率;4、采用光纤输出半导体激光器端面泵浦离子扩散键合Nd:YAG晶体,利用简单的平-凹谐振腔,在注入的泵浦功率为40.2W时,获得了功率高达15.2W的946nm连续激光输出,斜效率为45%。据我们所知,这是目前连续运转的半导体泵浦946nm Nd:YAG激光器的最高输出功率;5、通过使用I类临界相位匹配的LBO作为内腔倍频晶体和简单的紧凑线性平-凹直腔,在注入的泵浦功率为15.2W时,获得了1.25W的473nm连续蓝光输出,光-光转换效率为8.22%,达到了国内领先水平;6、通过使用光纤输出半导体激光器端面泵浦Nd:YVO4晶体,利用简单的
李涛[10]2010年在《LD泵浦双损耗调制的调Q和锁模激光特性及动态热效应研究》文中研究指明LD泵浦的高峰值功率、高稳定性、高光束质量调Q和锁模激光器具有体积小、重量轻、结构牢固、寿命长等诸多优点,在工业、通讯、军事、医疗等各领域被广泛应用,因而受到人们的极大关注。脉冲宽度、脉冲对称性、脉冲稳定性以及脉冲峰值功率是调Q和锁模激光的重要参数,针对这一问题,本文采用电光主动与饱和吸收体被动吸收的双损耗调Q及锁模机制,从理论和实验上研究了双调Q和双调Q锁模激光特性;利用半导体饱和吸收镜(SESAM)作锁模元件,研究并对比了Nd:YVO4,Nd:LuVO4和Nd:Y0.15Lu0.85VO4不同晶体的锁模激光特性;最后理论分析了脉冲激光器的动态温度分布及动态热效应对激光输出稳定性的影响。论文主要内容包括以下几点。Ⅰ.采用电光和Cr4+:YAG主被动双损耗调制,研究了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体双调Q 1.06μm激光特性和KTP内腔倍频0.53μm绿光特性;在不同泵浦功率和调制频率下测量了激光输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量和峰值功率与泵浦功率的依赖关系,与单一电光调Q相比,双损耗调制的调Q激光脉冲变窄、峰值功率提高;通过考虑反转粒子密度对激光晶体吸收系数的影响,建立了高斯分布近似下描述EO/Cr4+:YAG双调Q激光基频及倍频输出特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。Ⅱ.利用GaAs双光子吸收对调Q脉冲后沿的压缩效应,研究了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体,EO/GaAs双损耗调制的1.06μm和KTP内腔倍频0.53μm调Q激光特性;与单一电光调Q激光相比,双损耗调Q机制能有效压缩脉冲宽度、改善脉冲波形的对称性、提高峰值功率;通过引入激光晶体中反转粒子密度纵向衰减对激光输出特性的影响,给出高斯分布近似下描述电光-GaAs双调Q激光基频及倍频输出特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。Ⅲ.将电光调Q和Cr4+:YAG被动锁模相结合,实现了LD泵浦双损耗调制的调Q锁模1.06μm激光运转,并研究了激光输出特性;与单一Cr4+:YAG被动调Q锁模激光相比,调Q包络的脉宽减小、峰值功率提高、锁模脉冲的调制深度增加、脉冲的稳定性增强;根据光强起伏机制结合调Q速率方程组,建立了描述电光-Cr4+:YAG双调Q锁模激光特性的速率方程,理论模拟再现了调Q锁模脉冲波形,并估算出锁模脉冲宽度。Ⅳ.采用四镜折迭腔,结合KTP腔内倍频技术,实现了LD泵浦EO/Cr4+:YAG双损耗调制的调Q锁模532 nm激光运转,获得不同泵浦功率和电光调制频率下输出功率、脉冲宽度及脉冲峰值功率的依赖关系。与Cr4+:YAG单一被动调Q锁模激光相比,双损耗调制的调Q锁模绿激光的脉冲输出更稳定、脉冲能量更大、峰值功率更高、锁模脉冲的调制度更深。Ⅴ.利用SESAM可饱和吸收体作为锁模器件,分别实现了Nd:YVO4、Nd:LuVO4、Nd:Lu0.15Y0.85VO4叁种激光晶体的锁模运转。测量并比较了叁者的平均输出功率、锁模脉冲宽度及峰值功率。与单一Nd:YVO4、Nd:LuVO4晶体相比,Nd:Lu0.15Y0.85VO4混晶锁模脉冲更窄、峰值功率更高。实验结果表明,不同晶体间相互掺杂,可以有效增加混合晶体的荧光谱线宽度,从而压缩锁模脉冲宽度,提高峰值功率。Ⅵ.实现了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体,KTP内腔倍频,SESAM连续锁模532nm绿光激光运转,获得了稳定的皮秒绿光脉冲输出,并研究了锁模绿光的运转规律。Ⅶ.理论分析了LD脉冲泵浦激光晶体的瞬时热效应,讨论了晶体热弛豫时间、泵浦脉冲峰值功率和重复频率对晶体中温度分布的影响。研究了脉冲泵浦激光器中,热焦距及热致损耗随时间的变化关系,为优化泵浦源及激光腔参数提供了理论依据。Ⅷ.建立了LD连续泵浦调Q激光器的动态热模型,通过求解热传导方程与调Q速率方程的耦合方程,详细研究了低重复频率下激光晶体中的动态温度分布。结果表明,热平衡建立的时间取决于晶体的热弛豫时间,晶体温度的上升值由受激吸收截面决定,温度振荡系数则主要受晶体荧光寿命的影响。论文的主要创新工作包括:Ⅰ.首次实现了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体EO/Cr4+:YAG双损耗调制的调Q 1.06μm和KTP腔内倍频0.53μm激光运转,与单一电光调Q激光相比,双损耗调制的调Q激光压缩了脉冲宽度、提高了峰值功率;建立了高斯分布近似下描述EO/Cr4+:YAG双调Q激光基频及倍频输出特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。Ⅱ.首次实现了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体电光-GaAs双损耗调制的1.06 gm和KTP腔内倍频0.53 gm调Q激光运转,获得了脉冲宽度为2.5 ns、峰值功率为300 kW的调Q激光输出;与单一电光调Q激光相比,双损耗调Q机制压缩了脉冲宽度、改善了脉冲波形的对称性、提高了峰值功率,脉冲宽度压缩比达68.7%,峰值功率的提高达86.8%;理论上,给出描述高斯分布近似下电光-GaAs双调Q激光特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。Ⅲ.首次实现了LD泵浦电光-Cr4+:YAG双损耗调制的调Q锁模激光运转;结合光强起伏机制理论,建立高斯分布近似下描述EO/Cr4+:YAG双损耗调Q锁模激光运转特性的速率方程组,理论模拟再现了调Q锁模运转的动力学过程。Ⅳ.首次实现了LD泵浦、电光-Cr4+:YAG双损耗调制、KTP内腔倍频双调Q锁模0.53 gm激光运转。与Cr4+:YAG单一被动调Q锁模激光器相比,双损耗调制激光脉冲的非稳定度从40%减小到4.8%,脉冲宽度压缩了62%,脉冲能量提高10倍,锁模脉冲峰值功率提高40倍。Ⅴ.利用SESAM饱和吸收体作锁模器件,首次实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4混合晶体的锁模激光运转。与单一激光晶体Nd:LuVO4和Nd:YVO4相比,由于混合晶体具有较宽荧光谱线,因而产生的锁模脉冲宽度更窄,峰值功率更高。Ⅵ.首次提出调Q激光器动态热模型,分析了连续光泵浦低重复率调Q激光晶体的温度演化过程和瞬时温度分布。探究了热弛豫时间、晶体荧光寿命,受激吸收截面以及调Q重复率对瞬时温度分布的影响。理论模拟结果为分析高泵浦功率、低重复频率的脉冲激光器热效应,优化激光器参数提供了支持。
参考文献:
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[2]. 激光二极管泵浦的1.34μm及其腔内倍频红光Nd: YVO_4激光器[J]. 王长青, 沈德元, 卢建仁, 邵宗书, 蒋民华. 中国激光. 1997
[3]. NdYVO_4晶体的偏振激发荧光光谱及其LD泵浦激光特性[J]. 王长青, Y.T.Chow, 孟宪林, 邵宗书. 中国激光. 1998
[4]. 880nm共振泵浦内腔倍频主动调Q Nd:YVO_4自拉曼588nm黄光激光器研究[D]. 尚策. 天津大学. 2013
[5]. LBO和BIBO腔内倍频红光激光器的研究[D]. 林浪. 暨南大学. 2008
[6]. 共振泵浦在掺Nd~(3+)全固态激光器及非线性光学频率变换技术中的应用[D]. 盛泉. 天津大学. 2013
[7]. LD泵浦的内腔倍频激光器单频运转的理论研究[J]. 郑义, 钱卫红, 姚建铨. 中国激光. 1997
[8]. 小型化被动调Q腔内倍频晶体拉曼黄光激光器的研究[D]. 王美芹. 烟台大学. 2013
[9]. 高功率连续运转全固态蓝光、红光激光器研究[D]. 周睿. 天津大学. 2006
[10]. LD泵浦双损耗调制的调Q和锁模激光特性及动态热效应研究[D]. 李涛. 山东大学. 2010
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