高重复频率电光调Q全固态激光器研究进展

脉冲激光与连续激光的区别

连续激光顾名思义 激光输出时间上时连续的 脉冲激光的输出是不连续的 商用的最短能到几飞秒的量级吧 所以脉冲激光常用于测量超快的物理过程。 但是连续激光也有好处 经过稳频 可以得到很窄的线宽 能用于激光测距 精细光谱。 两者峰值功率差很多 连续激光中比较好的半导体激光器能做到百W量级 而脉冲激光现在飞秒的能做到TW的量级 脉宽越短 热作用效应越少 精细加工 中都是用脉冲激光较多。 峰值功率=单脉冲能量/脉冲宽度 平均功率=单脉冲能量*重复频率 激光的脉宽是对脉冲激光器或准连续的激光器而言的 简单说可以理解为每次发射的一个激 光脉冲的作用时间或一个激光脉冲的持续时间。重复频率是每秒中激光器发射的脉冲数 如10Hz就是指一秒钟发射10个激光脉冲。但是每个激光脉冲的脉宽就因不同激光器而不同 是纳秒级的还是微妙级的还是毫秒级的。 就像上面朋友说的 有如下关系 峰值功率=单脉冲能量/脉冲宽度 平均功率=单脉冲能量*重复频率。 激光线宽是表征激光单色性的 线宽越窄 激光单色性越好 什么是连续激光和脉冲激光,区别在哪？ 发表日期：2016-06-21 文章编辑：廖浏览次数: 503 激光（英语： Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写为LASER，或laser），港澳地区称“激光”、“雷射”，台湾地区称“雷射”、“镭射，是指通过受激辐射而产生，放大的光，即受激辐射的光放大。特点是单色性极好，发散度极小，亮度（功率）可以达到很高。产生激光需要“激发来源”，“增益介质”，“共振结构”这三个要素。 脉冲 就是隔一段相同的时间发出的波（电波/光波等等）等机械形式。 激光脉冲 指的是脉冲工作方式的激光器发出的一个光脉冲，简单的说，好比手电筒的工作一样，一直合上按钮就是连续工作，合上开关立刻又关掉就是发出了一个“光脉冲”。用脉冲方式工作有它的必要性，比如发送信号、减少热的产生等。激光脉冲能做到特别短，譬如“皮秒”级别，就是说脉冲的时间为皮秒这个数量级，而1皮秒等于一万亿分之一秒(10E-12秒) 连续激光 激光泵浦源持续提供能量，长时间地产生激光输出，从而得到连续激光。连续激光的输出功率一般都比较低，适合于要求激光连续工作（如激光通信、激光手术等）的场合脉冲激光

激光二极管抽运声光调Q高重复频率532nm激光器讲解

第32卷第4期 2005年4月 中国激光 C H IN ESE J OU RNAL O F L ASERS Vol. 32, No. 4 April , 2005 文章编号:025827025(2005 0420461205 激光二极管抽运声光调Q 高重复频率532nm 激光器 冯立春, 霍玉晶, 何淑芳, 杨成伟 (清华大学电子工程系, 北京100084 摘要实现了重复频率高达105kHz 的紧凑的全固态声光(A -O 调Q 532nm 腔内倍频激光器。激光器使用 Nd ∶Y VO 4作为激光晶体, Ⅱ类匹配的KTP 为倍频晶体, 声光器件材料为熔融石英, 由自制的声光驱动器驱动, 其最大 射频输出功率为7. 5W , 重复频率1Hz ～105k Hz 可调。使用1W 的激光二极管(LD 抽运,50k Hz 重复频率下, 得到平均功率达224mW 的532nm 脉冲激光稳定平

均输出, 总光光转换效率高达22. 4%。低重复频率下, 可以实现脉宽为17. 2ns , 峰值功率为470W , 单脉冲能量为8. 1μJ 的稳定运转。给出了平均功率与重复频率关系的一般公式, 并提出即使是在四能级系统中, 有效储能时间也并不等于上能级寿命, 关键词激光技术; 固体激光器; 激光二极管抽运; 储能时间; Q; 中图分类号 TN248. 1文献标识码 A Q 2switched 532nm Laser with High R epetition R ate FEN G Li -chun , HUO Yu -jing , H E Shu -fang , YAN G Cheng -wei (Department of Elect ronic Engineering , Tsinghua Universit y , B ei j ing 100084, China Abstract A compact , all solid -state and high repetition rate as up to 105k Hz acousto 2optic (A 2O Q 2switched intracavity frequency 2doubled 532nm laser is demonstrated. A Nd ∶YVO 4crystal is used as active media and a type 2ⅡKTP (KTiPO 4 as f requency doubler , The Q switcher is made by f used silica and driven by a driver whose maximal rf output power is 7. 5W and repetition rate is variable f rom 1Hz to 105k Hz , which is made by our own. 224mW of 532nm average power at a repetition rate of 50k Hz was generated with a 1W laser diode (LD as pump source , and a high optical -to -optical conversion efficiency of 22. 4%was obtained. Under low repetition rate , steady operation is achieved with pulse width of 17. 2ns , peak power of 470W and single pulse energy of 8. 1μJ. A general formula of average 2power as a function of pulse repetition rate is presented which has good agreement with the experiment results. Analysis and experimental verification showed that , even in four 2level system , the effective storage time is not equal to the upper state lifetime.

高脉冲重复频率调QTHoGdVO4激光器_英文_

I第17卷增刊强激光与粒子束Vol.17,No.S0 2005年4月H IGH POWER LASER AND PARTICLE BEAM S A pr.,2005 Article ID:1001-4322(2005)S0-0029-04 Q-switched Tm,Ho:GdVO4laser with high pulse repetition frequency* YA O Bao-quan,JU You-lun,WAN G Yue-zhu,H E Wan-jun (N ational K e y L aborator y of Tuna ble L ase r Te chnolog y,H ar bin In stitute of Te chnolog y,H ar bin150001,China) Abstract:CW and Q-sw itched operat ion o f T m,Ho:G dV O4laser is r epo rted in this paper.T he T m,H o: GdV O4cry stal is coo led by liquid nitro gen and end-pumped by a laser diode of793nm.O utput pow er of4.0W and optica-l to-o ptica l efficiency of26%is achiev ed at CW mo de.With aco usto-optically Q-sw itched operatio n, an av erag e po wer3.9W o f at a pulse-r epetit ion rate of10kHz with pulse dur atio n of50ns is o bt ained.T he pulse w idth is t unable f rom23ns to50ns by chang ing r f(r adio fr equency)o ff-time of AO Q-sw itch.At a pulse- repetition rate of10kH z,0.39mJ o f pulse energ y,and7.8kW o f peak pow er w ere measur ed Key words:Dio de laser;End-pum p;AO Q-swit ch;T m,H o:GdV O4 C LC number:T N248Document code:A T he int erest in al-l solid-state laser operat ing in the ey e-safe spectral r egion near2L m is well acknow ledg ed for medica l and r e-mo te-sensing applications[1,2].Since the first demonstrat ion o f rar e-earth laser o per ation in YA G obtained at cry og enic temper a-tur e,co nsider able pro gr ess has been made.A t present,ro om-temperature,diode-pumped2L m laser(co nt inuous and Q-sw itched)[3]is integr ated in systems fo r g round-based or airbor ne lidar measurements.A dditio nal applications for w hich shor t du-r atio n o ptica l pulses at2L m ar e r equired include altimetr y,topog raphical,and nonlinea r o pt ical studies.T m,Ho codoped lasers are co nducive to operatio n in Q-sw itched mode due to their10ms fluorescence lifet ime com par ed to230L s in neo dy mium doped Y AG. Ho wever,in many ho sts studied to date upco nv ersio n there is a deleter ious influence,manifest ing as an effect ive lifet ime r educ-t ion,w ith concomitant r eduction of the energ y stor age capacity and loss of co nv ersion efficiency[4]. T he abso rption cro ss sectio n of thulium in GdV O4is co nsider ably stro ng er and br oader(770~820nm)than that in YA G and YL F,and the spectrum shifts closer to the emissio n wav elength of co mmercially av ailable A lG aA s laser diodes.In this exper-i ment,a794nm laser dio de was used as the pumping so ur ce.P rev ious r esults w ith Y L F cr ystals in prev ious ex periments have show n fracture w hen subjected t o pump densities gr eater than5kW/cm2.GdV O4host has g ood therma-l mechanical pro per ty and can ex per ience pum p densit y g reater than12kW/cm2,w hich is co nfirmed by o ur experiment,allow ing to scale up holmium laser averag e pow er by end-pum ping fabr ication without the requirement o f diffusion bo nded composit e r od.T he Boltzmann co upling l-i fetime of thulium3F4and ho lmium5I7in GdVO4host is3ms,that is shor ter than9ms fo r T m:H o:YA G and15ms f or T m:Ho: YL F.Sho rt lifetime and larg e emissio n cross sectio n are ver y favor able fo r the Q-swit ched short pulse g ener ation operated at repe-t itio n r ate up to10kH z. Wo rk by M o rr is et al[5]demonst rated the generation o f co ntinuous w ave4.6mW o utput at2.048L m w ith135mW abso rbed pump po wer in T m:Ho:GdV O4.T he slope efficiency of10%in T m:GdVO4laser pumped by a laser dio de w as achiev ed by M ikhailo v et al[6].W yss also demo nstr ated1.4W r adiat ion at1.95L m w ith32W laser dio de pumping[7].Higher peak pow er pulse w ith sho rter pulse w idth and stable pulse t rain was o btained fro m T m,H o:GdV O4laser in our ex periment. 1Experimental setup The T m,H o:GdVO4cr ystal is end-pumped by fiber-coupled laser diode arrays w hich deliver m ax imum 14.8W content w ithin fiber co re of0.4m m and numerical value of0.3.The pumping lig ht is temperatur e tuned to794nm for o ptimal absor ption and uniform therm al distr ibution in T m,H o:GdVO4cry stal,and refocused into crystalw ith beam diam eter of approx im ately0.6mm for optim um ov er lap betw een the pump beam and the laser beam.T he input mirr or w as a plane m ir ror w ith an antireflection coating at794nm on the incident *Received date:2004-11-22;Revised date:2005-03-30 Fou ndation item:Su pported by th e Scientific Res earch Foundation of H arbin In stitute of T ech nolog(HIT200214) Biography:Yao Baoquan(1970)),male,Ph.D,as sociate profes sor,en gaged in solid state laser and n on linear frequency conversion;E-mail:bqyao@https://www.360docs.net/doc/889422277.html,。

激光二极管抽运声光调Q高重复频率532nm激光器

文章编号:025827025(2005)0420461205 激光二极管抽运声光调Q 高重复频率532nm 激光器 冯立春,霍玉晶,何淑芳,杨成伟 (清华大学电子工程系,北京100084) 摘要　实现了重复频率高达105kHz 的紧凑的全固态声光(A -O )调Q 532nm 腔内倍频激光器。激光器使用 Nd ∶Y VO 4作为激光晶体,Ⅱ类匹配的KTP 为倍频晶体,声光器件材料为熔融石英,由自制的声光驱动器驱动,其最大 射频输出功率为7.5W ,重复频率1Hz ～105k Hz 可调。使用1W 的激光二极管(LD )抽运,50k Hz 重复频率下,得到平均功率达224mW 的532nm 脉冲激光稳定平均输出,总光光转换效率高达22.4%。低重复频率下,可以实现脉宽为17.2ns ,峰值功率为470W ,单脉冲能量为8.1μJ 的稳定运转。给出了平均功率与重复频率关系的一般公式,并提出即使是在四能级系统中,有效储能时间也并不等于上能级寿命,理论计算结果与实验结果吻合得很好。关键词　激光技术;固体激光器;激光二极管抽运;储能时间;声光调Q;内腔倍频;高重复频率中图分类号　TN248.1 文献标识码　A LD 2pumped Acousto 2optically Q 2switched 532nm Laser with High R epetition R ate FEN G Li -chun ,HUO Yu -jing ,H E Shu -fang ,YAN G Cheng -wei (Department of Elect ronic Engineering ,Tsinghua Universit y ,B ei j ing 100084,China ) Abstract A compact ,all solid -state and high repetition rate as up to 105k Hz acousto 2optic (A 2O )Q 2switched intracavity frequency 2doubled 532nm laser is demonstrated.A Nd ∶YVO 4crystal is used as active media and a type 2ⅡKTP (KTiPO 4)as f requency doubler ,The Q switcher is made by f used silica and driven by a driver whose maximal rf output power is 7.5W and repetition rate is variable f rom 1Hz to 105k Hz ,which is made by our own.224mW of 532nm average power at a repetition rate of 50k Hz was generated with a 1W laser diode (LD )as pump source ,and a high optical -to -optical conversion efficiency of 22.4%was obtained.Under low repetition rate ,steady operation is achieved with pulse width of 17.2ns ,peak power of 470W and single pulse energy of 8.1μJ.A general formula of average 2power as a function of pulse repetition rate is presented which has good agreement with the experiment results.Analysis and experimental verification showed that ,even in four 2level system ,the effective storage time is not equal to the upper state lifetime. K ey w ords laser technique ;solid 2state laser ;laser diode pumped ;storage time ;acousto 2optics Q 2switched ;intracavity second harmonic generation ;high repetition 2rate 收稿日期:2004202209;收到修改稿日期:2004206223 基金项目:国家863计划(2001AA311060)资助项目。 作者简介:冯立春(1974—),男,清华大学电子工程系博士研究生,主要从事固体激光技术及器件的研究。E 2mail :fenglc97@https://www.360docs.net/doc/889422277.html, 1　引　言 声光(A -O )调Q 脉冲激光器已被广泛应用于激光测距、大气监测、激光雷达、光电对抗、激光加工和医疗等领域。相对闪光灯抽运激光器而言,激光二极管(LD )抽运的固体激光器因其高效、紧凑、使用寿命长,且易获得高质量光束等特点而更具有优势。Nd ∶YVO 4晶体在较宽的抽运波长范围内都有 很好的吸收,在激光发射波长上有很大的受激发射截面,而且具有线偏振发射的特性,使其在激光二极 管抽运腔内倍频激光器中得到广泛的应用[1～3]。 近年来,使用Nd ∶YA G [4,5]和Nd ∶YVO 4[6]的声光调Q 腔内倍频绿光激光器都达到了较高的水平,被动调Q 绿光激光器也有报道[7]。中国科学院物理所实现了大功率激光二极管抽运的Nd ∶YVO 42KTP 声 　 第32卷　第4期2005年4月 中　国　激　光 C H IN ESE J OU RNAL O F L ASERS Vol.32,No.4 April ,2005

高功率高重复频率全固态激光器热透镜效应补偿与分析_马惠军 (1)

第17卷　第4期 强激光与粒子束Vol.17,No.S0 2005年4月H IGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS Apr.,2005　文章编号:　100124322(2005)S020175205 高功率高重复频率全固态激光器 热透镜效应补偿与分析3 马惠军,　孟俊清,　李小莉,　朱小磊,　陆雨田 (中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800) 摘　要:　将k Hz 高功率固体激光器增益介质当作厚透镜处理,建立了热透镜效应分析的理论模型,使用 矩阵的方法对等效热透镜腔进行分析。对增益介质抽运均匀性进行了改善,通过分析模拟计算结果,设计了混 合非稳腔结构,选择了最佳凸面镜曲率半径对热透镜效应进行补偿。试验结果表明,补偿效果明显,k Hz 高功 率全固态激光器的光束发散角优于1.3mrad 。 关键词:　高功率固体激光器;　厚透镜;　热透镜效应补偿 中图分类号:　TN 248.1 文献标识码:　A 大功率高亮度的固体激光器是当前全固态激光器研究的前沿课题。无论从军事应用还是从工业应用来看,不仅要求固体激光器具有大的激光输出功率,同时,还要求输出激光具有好的光束质量。在大功率高重复率固体激光器运转时不可避免的会出现热透镜效应,热透镜效应已经成为国内外研究二极管抽运高功率固体激光器的一个热点。对热透镜补偿的方法通常是系统中加入补偿透镜、进行动态补偿和对工作物质端面进行处理进行补偿,这些方法在小功率、低重复率的、对工作环境要求不高的固体激光器上取得了明显的效果。本文针对k Hz 高功率固体激光器热透镜效应进行建模分析,跟以往研究工作不同的是本研究工作在对增益介质抽运均匀性进行改善的基础上,将热透镜当作厚透镜进行处理,设计了混合非稳腔结构,并在此腔型条件下对热透镜效应进行模拟计算,选择了最佳曲率半径对热透镜效应进行补偿。试验结果表明,补偿结果明显,基本达到了为实验设计提供理论依据的目的。 1　理论模型 固体激光器中激光棒的热透镜效应是十分复杂的,它不仅具有随机变化的热扰特征,而且还具有明显的热畸变特征和热应力引起的双聚焦现象。 1.1　厚透镜等效 Fig.1　Schematic of t hick lens 图1　厚透镜示意图 以往分析激光棒的热透镜效应时,常将激光棒简化为薄透 镜。跟以往分析方法不同,我们将激光棒当作厚透镜进行处理。 图1为厚透镜的等效图。其中:n 1为空气折射率;n 2为工作物 质的折射率;R 1,R 2为厚透镜的曲率半径;l 为厚透镜的等效长 度;h 1,h 2为等效厚透镜的主平面位置。 我们从几何光学中光线传播的程函(Eikonal )方程出发,使 用矩阵的方法,讨论在傍轴光线近似下光线的传播问题,得到透 镜变换矩阵以及主平面的位置和焦距大小[1]。 1.2　等效热透镜腔参数 对应的透镜腔可以得到腔内单程变换矩阵,光腔G 参数、 输出镜M 1处高斯光束光斑半径、镜M 1,M 2相邻的光腰大小ω1,ω2和光腰位置L 1,L 2(以镜M 1或M 2为参考),以及当镜M 1为输出耦合镜,激光远场发散角θ1。 激光材料一方面吸收了抽运辐射而发热,另一方面散热又要求对其表面进行冷却,这两者使激光材料内部3收稿日期:2004211222; 修订日期:2005201220基金项目:国家863计划项目资助课题 作者简介:马惠军(1975—),女,现为中国科学院上海光学精密机械研究所硕士研究生,主要从事高功率、高重复率全固态激光器的研究; 上海8002211信箱;E 2mail :zhoumashiqq @https://www.360docs.net/doc/889422277.html, 。

激光二极管双端抽运声光调Q高重复频率Nd_GdVO4激光器_讲解

文章编号 :0258 7025(2007 04 0461 04激光二极管双端抽运声光调 Q 高重复频率 Nd GdVO 4激光器 李旭东 , 于欣 , 于俊华 , 陈德应 (哈尔滨工业大学光电子技术研究所 , 黑龙江哈尔滨 150080 摘要激光二极管 (L D 抽运的固体激光器 (DP SSL 的调 Q 器件是获得高重复频率、高峰值功率的有效手段之一 , 随着激光雷达、激光加工业的发展 , 要求调Q 器件向着更高重复频率的方向发展。 N d G dV O 4以其优异的物理和激光特性 , 使得它在激光二极管端面抽运固体激光器的声光 (A O 调 Q 器件中 , 即使在很高的调制重复频率下 , 仍可获得窄脉宽、高峰值功率的脉冲激光输出。理论分析了影响脉冲激光的输出能量和脉宽大小的决定因素 , 研究了脉宽、平均输出功率及峰值功率随调 Q 重复频率的变化关系。利用双激光二极管双端抽运 N d GdV O 4晶体棒 , 实现了声光调 Q 高重复频率窄脉宽 1063nm 激光输出。在晶体入射端面总抽运功率约 43W 条件下 , 当重复频率 f =10kH z 时 , 获得脉宽 t =10. 2ns, 单脉冲能量 E =0. 95mJ, 峰值功率 P M =93. 1kW 的输出 ; 在重复频率 f =100kHz 时 , 获得 t =28. 1ns, E =0. 10mJ, P M =3. 6kW 的结果。 关键词激光技术 ; N d GdV O 4激光器 ; 声光调 Q; 激光二极管双端抽运 ; 高重复频率中图分类号 T N 248. 1 文献标识码 A Laser Diode Double End Pumped Acousto Optically Q Switched Nd GdVO 4Laser with High Repetition Rate LI Xu dong, YU Xin, YU Jun hua, CHEN De ying (I nstitute of O p to Electr onics T echnolog y , H arbin I nstitute of T echnology , H ar bin, H eilongj iang, 150080, China Abstract Laser dio de (LD pumped Q sw itched solid state laser s (SSLs can achiev e hig h repetitio n r ates and hig h peak po wer. With the dev elo pment of lidar and laser machining, dio de pumped SSL s (DP SSL s w ith hig