LD泵浦Nd_YVO_4_KTP腔内倍频绿光激光器的研究

实验八 脉冲式灯泵浦YAG激光器被动调Q实验

实验八脉冲式灯泵浦YAG激光器被动调Q实验 实验目的 （1）掌握被动调Q Y AG激光器的工作原理与调试方法。 （2）测量脉冲与连续泵浦Y AG激光器的静态输出特性。 （3）分析被动调Q率被动调Q Y AG激光器的动态输出特性。 （4）在被动调Q理论分析的基础上，通过实验研究，针对相应的运转条件和应用需求，设计被动调Q Y AG激光器的光学参数。 实验原理 1．固体Nd:Y AG激光器的工作原理。 （1）Nd:Y AG晶体的性质 Nd3+:YAG是以三阶钕（Nd3+）离子部分取代Y3Al45O12晶体中Y3+离子的激光工作物质，称为掺钕钇铝石榴石（简称Nd3+:YAG）。它以Nd3+离子作为激活粒子。图8-1给出了Nd3+:YAG晶体中Nd3+离子的与激光产生过程有关的能级图。处于基态4I9/2的钕离子吸收光泵发射的相应波长的光子能量后跃迁到4I5/2，2H9/2和4F7/2，4S3/2能级（吸收带的中心波长是810nm和750nm，带宽为30nm），然后几乎全部通过无辐射跃迁迅速降落到4F3/2能级。4F3/2能级是一个寿命为0.23ms的亚稳态能级。处于4F3/2能级的Nd3+离子可以向多个较低能级跃迁并产生辐射，其中几率最大的是4F3/2至4I11/2的跃迁（波长

为1064nm）。 图8-1 Nd3+:YAG激光的激发机理 （2）静态运转特性分析 （a）脉冲运转→驰豫振荡（尖峰效应）暂态过程。 （b）连续运转→阈值条件（增益饱和）稳态过程。 按“激光原理与技术”中有关章节的分析，结合实验得出：仅仅依靠增加泵浦能量与功率，不能获得窄脉宽，高峰值功率的激光脉冲的结论。 2．Cr:YAG饱和吸收被动调Q原理 自饱和被动式调Q激光器由于器件结构简单，对激光器无电磁干扰，应用十分广泛，但由于通常的染料调Q介质，导热率极低，使其应用范围受到局限，只能用于低重复率的脉冲调Q激光器中。近年来，由于激光晶体技术的进步，我国已生产出可用于高重复率调Q的多掺Y AG晶片，制成了被动式的Q开关器件，兼备声光和染料调Q的长处，在激光医疗、激光打标和非线性光学等领域获得广泛的应用。 在Y AG晶体内，除了Nd+3之外，某些分凝系数较大的金属氧化物也能以原子或离子的形式长入晶体之中，这些异价离子将在其近邻产生具有反号电荷的离子空位或点阵空位，当一个自由电子或空穴被俘获时，就形成了吸收光的色心（Color Center）。多掺杂的YAG晶片在0.9-1.2μm波长范围内有很强的吸收，可将该晶片置于Nd:Y AG激光谐振腔内，其透过率将随腔中振荡激光（1.06μm波长）的强度变化而变化，并改变着谐振腔的Q值，因此起着被动式的Q开关作用，使激光器产生巨脉冲。 多掺杂的Y AG晶片是一种非线性吸收介质，在强光作用下由于吸收饱和而对激光

高性能全固态大功率绿光激光器融资投资立项项目可行性研究报告(中撰咨询)

高性能全固态大功率绿光激光器立项投 资融资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司

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目录 第一章高性能全固态大功率绿光激光器项目概论 (1) 一、高性能全固态大功率绿光激光器项目名称及承办单位 (1) 二、高性能全固态大功率绿光激光器项目可行性研究报告委托编制单位 (1) 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) （一）项目可行性报告编制依据 (2) （二）可行性研究报告编制原则 (2) （三）可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、高性能全固态大功率绿光激光器产品方案及建设规模 (6) 七、高性能全固态大功率绿光激光器项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、高性能全固态大功率绿光激光器项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章高性能全固态大功率绿光激光器产品说明 (15) 第三章高性能全固态大功率绿光激光器项目市场分析预测 (15) 第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (15) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17) 项目占地及建筑工程投资一览表 (18)

六、项目选址综合评价 (19) 第五章项目建设内容与建设规模 (19) 一、建设内容 (19) （一）土建工程 (20) （二）设备购臵 (20) 二、建设规模 (21) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) （一）主要原辅材料供应 (21) （二）原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (21) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) （一）工艺技术来源及特点 (25) （二）技术保障措施 (25) （三）产品生产工艺流程 (25) 高性能全固态大功率绿光激光器生产工艺流程示意简图 (26) 三、设备的选择 (26) （一）设备配臵原则 (26) （二）设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30) （一）高性能全固态大功率绿光激光器项目建设期污染源 (30)

实验三、半导体泵浦固体激光器综合实验

半导体泵浦固体激光器综合实验 半导体泵浦固体激光器（Diode-Pumped solid-state Laser，DPL），是以激光二极管（LD）代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器，具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点，在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景，是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术，以及其调Q 和倍频的原理和技术。 【实验目的】 1.掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法； 2.掌握固体激光器被动调Q的工作原理，进行调Q脉冲的测量； 3.了解固体激光器倍频的基本原理。 【实验原理与装置】 1.半导体激光泵浦固体激光器工作原理： 上世纪80年代起，生长半导体激光器（LD）技术得到了蓬勃发展，使得LD的功率和效率有了极大的提高，也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比，DPSL的效率大大提高，体积大大减小。在使用中，由于泵浦源LD的光束发散角较大，为使其聚焦在增益介质上，必须对泵浦光束进行光束变换（耦合）。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种，其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器，具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 ①直接耦合：将半导体激光器的发光面紧贴增益介质，使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收，泵浦源和增益介质之间无光学系统，这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合方式结构紧凑，但是在实际应用中较难实现，并且容易对LD造成损伤。 ②间接耦合：指先将LD输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。常见的方法有： 组合透镜系统聚光：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 自聚焦透镜耦合：由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合，优点是结构简单，准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 光纤耦合：指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直，压缩发散角，然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换，各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜，耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图 2所示。

20W腔外倍频全固态Nd_YAG绿光激光器

文章编号:0253 2239(2003)04 0469 03 20W 腔外倍频全固态Nd YAG 绿光激光器* 冯 衍 毕 勇 张鸿博 姚爱云 汪家升 许祖彦 (中国科学院物理研究所,北京100080) 摘要: 研制了一台高光束质量的全固态N d YAG 激光器,采用KT P 腔外倍频,获得了大于20W 准连续绿光输出,峰功率可达1.15 105W,光束质量因子M 2值约为4。关键词: 全固态激光器;532nm 绿光;K T P 晶体;腔外倍频中图分类号:T N 248.1 文献标识码:A *中国科学院知识创新工程项目!大功率全固态激光器系统技术研究?资助课题。 E mail:biy ong92184@https://www.360docs.net/doc/0714270639.html, 收稿日期:2002 03 15;收到修改稿日期:2002 06 03 1 引 言 大功率全固态准连续绿光激光器因其在工业、娱乐、军事等方面的重要应用而得到广泛的重视。国际上报道的绿光平均功率最高为美国利弗莫尔实验室的315W [1] (采用KTP 和LBO 腔内倍频)。国内多家单位在进行这方面的研究,华北光电研究所采用KTP 腔内倍频获得大于50W 的绿光,天津大学获得40W [2]。但所有这些均没有模式指标。而在实际应用中,亮度通常是决定性指标,它与表征光束质量的参量M 2成反比,与平均功率成正比,因此光束质量与平均功率是两个同样重要的因素。我们采用腔内倍频,获得了大于20W 的准连续绿光输出,但光束质量不理想。为获得高功率、高光束质量激光,一般采用主振且放大的方式(M OPA),腔外倍频也成为产生绿光的最佳方案[3,4] 。TRW 公司的Pierre 等[4] 采用双通板条放大及KTP 腔外倍频,获得了175W,1.1倍衍射极限的输出。另外,在打标等具体应用中,针对不同材料和加工要求,需要不同波长的激光,因此,多个波长间的方便切换是很重要的。显而易见,腔外倍频与腔内倍频相比容易做到切换波长时的即插即用。 我们研制了一台高光束质量的全固态准连续Nd YAG 激光器,重复频率1~50kH z 可调,平均功率可达75W 。用KTP 对其进行腔外倍频,我们获得了高平均功率、高峰值功率、高光束质量的绿光输出。 2 实验装置 谐振腔采用双棒串接配置。两个激光头为侧面抽运的Nd YAG,二极管列阵从三向对称抽运,每个激光头所用列阵最大输出功率为180W;Nd YAG 棒长64mm,直径3mm,掺杂质量分数为 0.006。Q 开关是NEOS 公司生产的,中心频率27.12MHz,1~50kHz 连续可调。两个激光头之间加90#旋光片用来补偿热致双折射。根据最大抽运时激光晶体中的热透镜大小,在设计谐振腔参量时可使最大抽运条件下的模体积较大,因此没有用光阑限模,不损失激光功率,从而获得较好的模式。在10kHz 时,1064nm 最大输出功率为75W,脉宽小于80ns,M 2?3.9。测量M 2的同时,可以计算得到输出镜处激光腰斑直径约为0.8mm 。 倍频采用KT P %类临界相位匹配( =90#, =23.5#),晶体尺寸分别为3mm 3mm 8mm 、3mm 3mm 16mm 、3mm 3mm 20mm,两端镀1064nm 和532nm 增透膜,未经透镜聚焦,直接置于输出镜后。旋转KTP 晶体使绿光输出水平偏振,旋转半波片使绿光输出最大。经过KTP 的剩余基频光与倍频光由布氏棱镜分光后测量(图1)。 3 结果与分析 图2是不同重复频率下,三块KT P 晶体在相同抽运条件下的平均输出功率。在15kHz 时,20m m 晶体的输出最大。但在较低频率,10kHz 以下,长晶体的效率明显地下降。这种现象可能是由温度效应引起的相位失配造成的。低重复频率时,脉冲峰值功率高,倍频输出达到饱和需要的作用长度降低,相位失配引起的反过程提前来临。 第23卷 第4期 2003年4月 光 学 学 报 ACTA OPT ICA SIN ICA V ol.23,No.4Apr il,2003

外腔He-Ne激光器的调试及参数测量

半外腔He-Ne 激光器的调试及参数测量 1. 引言 虽然在1917年爱因斯坦就预言了受激辐射的存在，但在一般热平衡情况下，物质的受激辐射总是被受激吸收所掩盖，未能在实验中观察到。直到1960年，第一台红宝石激光器才面世，它标志了激光技术的诞生 按工作物质的类型不同，激光器可以分成四大类：固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。He-Ne 激光器是继红宝石激光器后出现的第二种激光器，也是目前使用最为广泛的激光器之一。因此有必要通过实验对He-Ne 激光器作全面的了解。 2. 实验目的 1） 了解He-Ne 激光器的构造。 2） 观察并测量He-Ne 激光器的功率、发散角、横模式等性能参数。 3） 调整谐振腔一端的反射镜，观察谐振腔改变后He-Ne 激光器性能参数的变化。 3. 基本原理 3.1 He-Ne 激光器结构 He-Ne 激光器由光学谐振腔（输出镜与全反镜）、工作物质（密封在玻璃管里的氦气、氖气）、激励系统（激光电源）构成，如下图 He-Ne 激光器激励系统采用开关电路的直流电源，体积小，重量轻，可靠性高，并装有散热风机，可长时间运行。 激光管的布氏窗与输出镜、全反镜之间用模具成型的耐老化的硅胶套封接。避免了因灰尘、潮气污染布氏窗、输出镜、全反镜而造成的激光输出功率下降。输出镜、全反射调节采用差动螺丝，粗调调节范围大，可锁定。细调调节范围小，调节时不易出差错。在激光管的阴极、阳极上串接着镇流电阻,防止激光管在放电时出现闪烁现象。激光器外壳接地，手碰激光器外壳无静电感应的刺痛感。 放电毛细管内充的氦氖混合气体的压强比约为7:1，总压强在100Pa 至400Pa 。放电管两端贴有用水晶片制成的布儒斯特窗。窗口平面的法线与放电管轴向间的夹角也恰好等于水晶的布儒斯特角，约56°。安装布儒斯特窗口可以使激光器输出的激光为在纸面内振动的偏振光，沿该方向振动的偏振光通过布儒斯特窗时不会反射，因此有利于减少损耗，提高输出功率。 3.2 He-Ne 激光器谐振腔与激光横模 光学谐振腔的两个反射镜构成腔的边界，他对腔内的激光场产生约束作用，使激光场的分布以及振荡频率都只能存在一系列分离的本征状态，每一个本征态称为一种激光模式。激光模式有两类：一类称为纵模，它是指可能存在于腔内得每一种驻波场，用模序数q 描述沿腔轴线的激光场的节点数。另一类是横模，指可能存在于腔内的每一种横向场分布，用模序数m 和n 描述。如果谐振腔由两面方形孔径的反射镜组成，则m 和n 分别表示沿镜面直角坐标系的水平和竖直坐标轴的激光场节线数。如果谐振腔由两面圆形孔径反射镜组成，则m 和n 分别表示沿镜面极坐标系的角向和径向的激光场节线数。因此每一个激光模式可以用三个独立的模序数表示，记成n m q TEM ,,。单独表示横模时可记成n m TEM ,。如00TEM 表示基

固体激光器原理及应用

编号 赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用 教学学院物理与电子信息学院 届别 2010届 专业电子科学与技术 学号 060803013 姓名丁志鹏 指导老师邹万芳 完成日期 2010.5.10

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1引用 (2) 2激光与激光器 (2) 2.1激光 (2) 2.2激光器 (3) 3固体激光器 (4) 3.1工作原理和基本结构 (4) 3.2典型的固体激光器 (8) 3.3典型固体激光器的比较 (11) 3.4固体激光器的优缺点 (12) 4固体激光器的应用 (13) 4.1军事国防 (13) 4.2工业制造 (15) 4.3医疗美容 (17) 5结束语 (17) 参考文献 (19)

摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。 关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced. Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application

半导体泵浦固体激光器(DPSSL)项目立项申请书模板

半导体泵浦固体激光器(DPSSL)项目立项申请书 一、项目区位环境分析 坚持工业化信息化融合发展，深入推进工业强省战略，实施“中 国制造2025”甘肃行动纲要，提升传统优势产业质量和效益，培育壮 大新兴产业，加快工业结构调整和转型升级。 （一）改造提升传统优势产业 强化传统优势产业的基础和支撑作用，盘活存量、优化结构、改 革重组，增强产业分工协作和配套能力，推动传统优势产业从半成品 向产成品转化，从粗放低效向优质高效提升，从产业链中低端向中高 端迈进，从短链向全链循环发展，选准价值链高端加大转型升级力度，改变以“原”字号和“初”字号为主的产品结构，改变企业产品结构 单一、产业行业上下游不配套的局面，推动产业集群式发展和转型升级，重塑传统产业竞争新优势。运用先进实用技术改造提升传统产业，推动煤电化冶循环发展、新能源与现代高载能耦合发展，加快石油化工、有色冶金、装备制造、煤炭电力、农产品加工等传统优势产业优 化升级。围绕重点产业核心基础零部件（元器件）、基础材料、基础 工艺、关键技术的协同攻关创新，支持骨干企业瞄准国内外同行业标 杆推进技术改造，全面提高产品技术、工艺装备、质量效益、能效环

保、安全生产等水平，加大技术和产品创新，提高附加值和科技含量，加快产品结构升级换代，建设兰州、庆阳为重点的国家战略性石化产 业基地，金昌、白银、兰州等为重点的国家有色金属新材料基地，嘉 峪关为重点的优质钢材生产及加工基地，陇东、酒嘉为重点的煤炭清 洁利用转化基地，兰州、天水、酒泉等为重点的先进装备制造业基地，特色农产品生产区域为重点的农产品加工基地等6大产业基地，打造 石油化工及合成材料、有色金属新材料、煤炭高效清洁利用、绿色生 态农产品加工等8大产业链。 （二）发展壮大战略性新兴产业 按照市场主导、创新驱动、重点突破、引领发展的要求，以新能源、新材料、先进装备和智能制造、生物医药、信息技术、节能环保、新型煤化工、现代服务业、公共安全等领域为重点，深入实施战略性 新兴产业发展总体攻坚战，开展优势产业链培育行动，提高创新能力，培育骨干企业，聚焦创新经济新业态，培育发展新动能，引领产业高 端化规模化集群化发展，培育一批新的支柱产业和新的增长点。实施“中国制造2025”甘肃行动纲要，加快网络协同制造、智能制造、3D 打印和增材制造等新兴行业发展，促进信息技术向市场、设计、生产 等环节渗透，推动生产方式向柔性、智能、精细转变。围绕高端制造、

高稳定全固态绿光激光器的研究

高稳定全固态绿光激光器的研究 -------------------------------------------------------------------------------- 来源: 雅信通 霍玉晶何淑芳林彦 北京清华大学电子工程系固体激光与光电子技术研究所 前言 全固态绿激光器具有能量转换效率高、功率大、光束质量好、体积小、寿命长、使用方便等优点，在彩色显示、激光医疗、水下通讯等方面有重要的应用，是国内外光电子技术研究与开发的热点之一。全固态腔内倍频绿激光器通过高效率的腔内倍频获得绿激光输出，它的结构紧凑，转换效率高，是获得绿激光的主要器件之一。但是此类绿激光输出功率波动一般都很大。腔内倍频绿光激光器输出功率的稳定性成为目前全固态绿光激光器的研究重点课题之一[1,2]。 本文报到我们研制的全固化微型全固态绿光激光器和分离元件的全固态脉冲绿光激光器，以及提高它们输出功率稳定性的最新结果。 1、全固化的微型全固态连续绿光激光器 在本文中，“全固化”是指激光头的全部元件被用环氧树脂粘合为一个整体，整个器件中没有任何需要调整的元件，这种器件的使用十分方便。本文研制的全固化的微型全固态连续绿光激光器采用LD端面抽运Nd:YVO4激光晶体得到1064nm近红外激光，再用KTP晶体作腔内倍频得到532nm绿激光输出。其原理如图1所示。 它采用北京半导体研究所生产的808nm的1W的LD作为抽运光源。由于所用LD的输出功率比较小，因此提高器件的光－光转换效率是提高器件性能的关键。为此，采用半导体制冷器作为温度控制元件，对LD的温度进行控制，以使其工作波长和激光晶体的吸收波长峰值准确重合，提高对抽运光的吸收效率。在本实验中把LD的工作波长调整到808.5nm。采用中科院福建物构所生产的Nd:YVO4晶体作激光介质，掺杂浓度为3at％，a轴方向切割，长度为1mm，横截面尺寸为3×3mm2。采用端面同轴抽运方式使LD的抽运光束和所产生的1.064mm激光光束在空间上更好地耦合，以提高抽运效率。采用焦距为3mm的非球面透镜把LD的光束聚焦到Nd:YVO4晶体内部，焦点处光斑直径为100mm，抽运光从LD到Nd:YVO4晶体内部的总耦合效率为92％。采用平凹稳定型谐振腔提高器件的效率和稳定性。为了提高抽运光利用率，采用凹面后反射镜和平面输出镜组成激光谐振腔。Nd:YVO4晶体的入射端面是曲率半径为50mm球面。后反射镜直接镀制在此面上。它对1064nm的反射率>99.8%，对808nm光的透射率>99.5%。Nd:YVO4晶体的另一端为平面，镀同时对1064nm和532nm 的双波长增透膜，剩余反射率<0.25%。平面输出镜对1064nm光的反射率>99.8%，对532nm 光的透射率>97%。平面输出镜的背面镀有对532nm光的增透膜，剩余反射率<0.25%。采用北京人工晶体研究院生产的KTP倍频晶体作腔内倍频器，按类临界相位匹配角切割，它的横截面为3×3mm2，通光方向长5mm，两个通光面同时镀对1064nm和532nm的增透膜，每个面的剩余反射率<0.25%。为了提高器件的稳定性，用环氧树脂把全部元件粘接为一个整体，同时用一个半导体致冷器对它们进行整体控温。HSH型微型绿激光器的外形尺寸如图2所示。可以看到，它的体积很小，使用是很方便的。 用滤光器滤除输出光束中的808nm的抽运光和1064nm的基频光后，用Ocean Optics, Inc. 公司的HR2000CG-UV-NI光谱仪测量绿激光的波长，用清华大学研制的HH型F－P共焦球面扫

氦氖激光器的调试实验

氦氖激光器调试实验 一、实验目的 1、了解He-Ne 激光器的工作原理和基本结构； 2、掌握外腔式He-Ne 激光器的F-P 腔调节技术； 3、分析放电电流对激光输出功率的影响。 二、实验仪器 外腔式He-Ne 激光器、准直光源，光学导轨，激光功率计，光阑，腔镜。 三、实验原理 一、激光原理概述 1 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射 普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。在没有外界作用时会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。辐射光子能量为 12E E h -=ν 2受激辐射和光的放大 受激辐射的过程大致如下：原子开始处于高能级E2，当一个外来光子所带的能量h υ正好为某一对能级之差E2-E1,则这原子可以在此外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子，就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大，这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激 E 2 E 2 E 1 ν h (a) 自发辐射 E 2 E 2 E 1 ν h (b) 受激吸收 νh E 2 E 2 E 1 νh ν h νh ν h (c) 受激发射 高能态原子 低能态原子 双能级原子中的三种跃迁

电子碰 撞 激 发 波数 1 3390nm 632.8nm 1150nm 自发辐射 管壁效应驰豫 3P （525p p ） 1S （523p s ） 2S （5 24p s ） 共振转移 共振转移 电子碰撞激发 Ne 10S He 17 1 6 15 14 13 12 11 3S （525p s ） 2P （523p p ） 光。 3 粒子数反转 一个诱发光子不仅能引起受激辐射，而且它也能引起受激吸收，所以只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射跃迁才能超过受激吸收，而占优势。由此可见，为使光源发射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称为粒子数反转。但在热平衡条件下，原子几乎都处于最低能级（基态）。因此，如何从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。 4 激光器的结构 激光器一般包 括三个部分：激光工作介质；激励源； 谐振腔 二 He-Ne 气 体激光器工作原 理： 气体激光器的种 类很多，He-Ne 气体 激光器是目前应用最广泛的气体激光器。由于它的发散角小、单色性和方向性极好、稳定性高，故 在准直、计量、全息、 检测、导向、信息处 理、医疗等技术中得到了广泛的应用。但He-Ne 气体激光器的输出功率较小， He-Ne 气体激光器的输出功率只有 1 100mW ，最常用的25cm 的激光管，放电电流为5mA,高压为1500V ，输出功率为1.5mW ，效率仅为0.02％。制作He-Ne 气体激光器时，为了在有限的腔长内，尽可能获得较大的功率输出，要选择最佳的放电条件。所谓最佳放电条件是指一定管径和管长的He-Ne 气体激光器在适当的总气压、气体配比和放电电流下运转，以获得最大功率的激光输出。 四、 实验内容与步骤： 1、将准直光阑放在准直用的氦氖激光器和半外腔氦氖激光器之间，取掉其

4-半导体泵浦固体激光器

半导体泵浦固体激光器倍频与调Q实验 一、前言 半导体泵浦固体激光器（Diode-Pumped solid-state Laser，DPL），是以激光二极管（LD）代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器，具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点，在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景，是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术，以及其调Q 和倍频的原理和技术。 二、实验目的 1、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法； 2、掌握固体激光器被动调的工作Q原理，进行调Q脉冲的测量； 3、了解固体激光器倍频的基本原理。 三、实验原理与装置 1. 半导体激光泵浦固体激光器工作原理： 上世纪80年代起，半导体激光器（LD）生长技术得到了蓬勃发展，使得LD的功率和效率有了极大的提高，也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比，DPSL的效率大大提高，体积大大减小。在使用中，由于泵浦源LD的光束发散角较大，为使其聚焦在增益介质上，必须对泵浦光束进行光束变换（耦合）。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种，其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器，具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 a) 直接耦合：将半导体激光器的发光面紧贴增益介质，使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收，泵浦源和增益介质之间无光学系统，这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合方式结构紧凑，但是在实际应用中较难实现，并且容易对LD造成损伤。 b) 间接耦合：指先将LD输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。常见的方法有： 1) 组合透镜系统聚光：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 2) 自聚焦透镜耦合：由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合，优点是结构简单，准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 3) 光纤耦合：指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直，压缩发散角，然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换，各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜，耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图2所示。

532nm低噪声激光器

532nm低噪声激光器-200mW------------------------------------------------- 注: (1):壳体温度 -------------------------------------------------------------------1---------------------------------------------------------------------- 上海熙隆光电科技有限公司上海市闵行莘庄工业开发区申旺路518号东南2楼邮编:201108

光学参数与特性-------------------------------------------------------------- 注: (2): 激光二极管 -------------------------------------------------------------------2---------------------------------------------------------------------- 上海熙隆光电科技有限公司上海市闵行莘庄工业开发区申旺路518号东南2楼邮编:201108

产品型号--------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------3---------------------------------------------------------------------- 上海熙隆光电科技有限公司上海市闵行莘庄工业开发区申旺路518号东南2楼邮编:201108

104W内腔倍频全固态Nd_YAG绿光激光器

文章编号:025322239(2004)07292524 104W 内腔倍频全固态Nd ∶YAG 绿光激光器 3 徐德刚　姚建铨　郭　丽　周　睿　张百钢　丁　欣　温午麒　王　鹏 (天津大学精仪学院激光与光电子研究所光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300072) 摘要:　报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd ∶Y A G 绿光激光器,针对KTP 晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP 晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP 晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd ∶Y A G 棒的热致双折射效应和KTP 晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20W 激光二极管阵列侧面抽运 Nd ∶Y A G 棒和Ⅱ类相位匹配KTP 晶体(在27℃时相位匹配角为<=23.6°;θ=90°,尺寸为7mm ×7mm ×10mm ) 内腔倍频技术,谐振腔腔长为530mm ,KTP 晶体的冷却温度为4.3℃,抽运电流为18.3A 时,实现平均功率达104 W 、脉冲宽度为130ns 的532nm 激光输出;其重复频率为20.7kHz 。光光转换效率为10.2%。 关键词:　激光器;Nd ∶Y A G 激光器;532nm 绿光;KTP 晶体;内腔倍频;低温冷却中图分类号:TN248.13 文献标识码:A 　3国家863计划(2002AA311190)、教育部天津大学、南开大学科技合作项目、天津市光电子联合科学研究中心项目 (013184011)资助课题。 E 2mail :xudegang @https://www.360docs.net/doc/0714270639.html, 收稿日期:2003207202;收到修改稿日期:2003212202 104W L as e r Di ode 2P u mp ed I nt r aca vi t y F r eq ue nc y 2Do u bled N d ∶YA G Gr ee n L i g ht L as e r Xu Degang Y ao J ianquan Guo Li Zhou Rui Zhang Baigang Ding Xin Wen Wuqi Wang Peng (Key L abor a tor y of Op to 2Elect ronics I nf or m a t ion a n d Tech nical Scie nce Mi nis t r y of Ed uca t ion ,I ns t i t u te of L asers a n d Op toelect ronics ,College of Precision I ns t r u me n t a n d Op toelect ronics 　Engi neeri ng ,Ti a nj ui n U ni versi t y ,Ti a n ji n 300072) (Received 2J uly 2003;revised 2Decembe r 2003) A bs t r act :　An ave rage 104W green beam ope ration by int racavit y f requency doubling of Nd :Y AG lase r ,which is p umped by eight y 20W high 2powe r lase r diodes is reported.A t ype Ⅱp hase matched KTP cr ystal (<=23.6°,θ=90°unde r t he condition of 27℃,its size is 7mm ×7mm ×10mm )is applied for f re quency doubling of Nd ∶Y AG lase r.The len gt h of resonator is 530mm.The KTP cr ystal is placed in t he special cooling device.Unde r t he p umping current of 18.3A ,KTP crystal is cooled to 4.5℃.A maximum green powe r of 104W was gene rated at 20.7kHz repetition rate and 132ns p ulse widt h when p umping current of lase r diodes is 18.3A ,leadin g to 10.2%of optical -optical conve rsion efficienc y.Key w or ds :　lase rs ;Nd ∶Y AG lase r ;green beam at 532nm ;KTP cr ystal ;int racavit y f requency doubling ;st rong cooling 1　引 言 高功率绿光激光器在可调谐激光器的抽运源、 流场显示、海洋探测、光电对抗、污染检测、大功率大 能量的激光加工以及军事应用(激光雷达,激光制导等)等科研和工业领域中得到了广泛的应用。利用激光二极管抽运Nd ∶YA G 晶体棒内腔倍频技术是获得高效高功率稳定绿光光源的重要途径之一。发达国家在这方面已经进行了很多的研究[1～5],国内由于国外高功率半导体激光器禁运、价格等条件限制,一直落后于发达国家。近年来,随着国产半导体 第24卷　第7期 2004年7月 光　学　学　报ACTA OPTICA SIN ICA Vol.24,No.7 J uly ,2004

半导体泵浦激光器说明书

半导体泵浦激光器说明书 目的及意义 半导体泵浦0.53μm绿光激光器由于其具有波长短，光子能量高，在水中传输距离远和人眼敏感等优点。效率高、寿命长、体积小、可靠性好。近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济的许多领域中展示出极为重要的应用, 成为各国研究的重点。 半导体泵浦0.53μm绿光激光器适用于大学近代物理教学中非线性光学实验。本实验以808nm半导体泵浦Nd：YVO4激光器为研究对象，让学生自己动手，调整激光器光路，产生1064nm激光。在腔中插入KTP晶体产生532nm倍频光，观察倍频现象，测量倍频效率、相位匹配角等基本参数。从而对激光原理及倍频等激光技术有一定了解。

一． 激光原理： 光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射和受激辐射。 如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv21的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E2。在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。 激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。自发辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。 处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。只有外来 hv E 2 1 (a) 2 1 (b) 2 E 1 (c) 光与物质作用的吸收过程 E 2 1 (c) E 2 E 1 (a) 2 1 (b) 光与物质作用的自发辐射过程

全固态激光器

全固态激光器全固态激光器（DPL）具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，市场需求十分巨大。全固态激光技术是目前我国在国际上为数不多的从材料源头直到激光系统集成拥有整体优势的高技术领域之一，具备了在部分领域加速发展的良好基础。引言高功率、小型化的全固态蓝绿激光器在海洋探测、水下通信等军事领域或者医学方面都具有重要的地位,这些应用一般都需要高功率蓝绿激光。目前,常用的1064 nm Nd∶Y AG激光器的倍频效率一般只有50%左右[1~4],因此通过提高倍频效率来提高整机的电光效率显得非常重要。如何提高非线性光学频率变换的效率一直是激光技术界的研究热点。David Eimerl[5]提出了正交频率变换的概念受到关注,他们按照正交频率变换的方式使用两块KD*P晶体,对于基波是Nd∶YLF激光输出经掺Nd磷酸盐玻璃放大器放大后的1053 nm激光脉冲,在基波功率密度为200 MW/c…半导体激光泵浦的全固态激光器是20世纪80年代末期出现的新型激光器。全固态激光器的总体效率至少要比灯泵浦高10倍,由于单位输出的热负荷降低，可获取更高的功率，系统寿命和可靠性大约是闪光灯泵浦系统的100倍,因此，半导体激光器泵浦技术为固体激光器注入了新的生机和活力，使全固态激光器同时具有固体激光器和半导体激光器的双重特点，它的出现和逐渐成熟是固体激光器的一场革命，也是固体激光器的发展方向。并且，它已渗透到各个学科领域，例如：激光信息存储与处理、激光材料加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光投影显示、激光检测与计量及军用激光技术等，极大地促进了这些领域的技术进步和前所未有的发展。这些交叉技术与学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。全固态激光器是其应用技术领域中关键的、基础的核心器件，因此一直倍受关注。近年来，由于大功率半导体激光器迅速发展，促成全固态激光器的研发工作得以卓有成效地展开，并取得了诸多显赫成果。已经确认，传统灯泵浦固体激光器的赖以占据世界激光器市场主导地位的所有运转方式，均可以通过半导体激光器泵浦成功地加以实现。通常应用在激光打标机、激光划片机、激光切割机、激光焊接机、激光去重平衡、激光蚀刻等系统中。由于全固态激光器具有高光电转换效率、高功率、高稳定性、高可靠性、寿命长、体积小等优势，采用全固态激光器已成为激光加工设备的趋势和主流方向。全固态激光器的研发与应用概况近几年，美国、德国、特别是日本都在加大力量发展全固态紫外激光器，特别是中大功率全固态紫外激光器的开发应用。由于1064nm或532nm波长激光对材料的加工主要是产生气化或熔融等热作用，所以加工出的产品往往很难达到精细、光滑，甚至有些材料（如陶瓷、硅片等）在加工时会引起碎裂，因此，全固态紫外激光器在激光微加工、激光精密加工有着广泛推广应用的趋势。目前国外工业发达国家，全固态紫外激光器已开始成为工业用标准激光器。据文献报道：日本M.Nishioka公司已研发出40W的266nm全固态紫外激光器；三菱公司也在市场上推出了18W 355nm 25kHz全固态紫外激光器产品；另外相干公司的A VIV系列激光器已做到在266nm,30kHz时，平均功率大于3W，在355nm,40kHz时，平均功率大于10W；光谱物理公司的YHP-series系列激光器也达到在266nm,20kHz时，平均功率大于1.5W，在355nm,20kHz 时，平均功率大于3.5W；Lightwave electronics公司所推出的Q301-SM激光器也达到了在355nm,10kHz时，平均功率大于10W的技术指标。总体来说，国外全固态紫外激光器技术及应用设备已趋向成熟，但价格昂贵。高功率半导体激光列阵单光纤耦合模块可直接作为光源广泛应用于激光医疗、信息产业、激光加工、国防工业、激光武器和战术装备等领域。作为泵浦光源将是泵浦全固态激光器的核心器件，是一种高光－光转换效率（大于30％）的高功率泵浦全固态激光器的商用半导体激光光源模块，是替代灯泵浦激光器的理想产品。目前，国外半导体激光器单根光纤耦合模块的最高研究水平是耦合进入1个芯径400μm，输出功率200W。耦合进入1根800μm的光纤，输出功率700W；耦合进入1根1.5mm的光纤，输出功率超过2000W。国外出售的单光纤耦合模块产品水平如：Apollo公司产品为

光纤激光器,灯泵浦和半导体激光器(三者比较)

光纤打标机和半导体及灯泵浦激光打标机三者 主 要 性 能 比 较 武汉百一机电工程有限公司

光纤激光打标机与灯泵浦激光器性能对比光纤激光打标机设备型号及性能 “武汉百一”的BY-YLP光纤激光打标机在激光打标应用方面具有许多独特的优势。 与传统的固体激光器使用晶体棒作为激光介质不同，光纤激光器的激光介质是很长的掺镱双包层光纤，并被高功率多模激光二极管所泵浦。 BY-YLP系列光纤激光打标机使用特点 1、光束质量极好，适用于精密、精细打标 BY-YLP系列光纤激光打标机光束质量比传统的灯泵浦固体激光打标机好得多，为基模（TEM00）输出，发散角是灯泵浦激光器的1/4。尤其适用于要求高的精密、精细打标。 2、体积小巧、搬运方便、实现便携化 BY-YLP采用光纤传输，由于光纤具有极好的柔绕性，激光器设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小。其重量和占地面积分别是灯泵浦泵浦激光打标机的1/10和1/4，节省空间，便于搬运。且采用光纤传输决定了其能适应加工地点经常变换的要求，实现产品的便携化。 3、激光输出功率稳定、设备可靠性高 能量波动低于2%，确保激光打标质量的稳定；平均无故障使用时间可达10万小时以上，灯泵浦激光打标机的氪灯的使用寿命在800小时左右。4、效率高、能耗低、节省使用成本 电光转换效率为30%（灯泵浦激光打标机为3%），设备功率仅500－1000W，日均耗电10度，是灯泵浦激光打标机的1/10左右，长期使用可为用户节省大量的能耗支出。 5、自主知识产权的操作软件，操作简便、功能强大 可以标刻矢量式图形、文字、条形码、二维码等，可升级实现在线打标，自动打标日期、班次、批号、序列号，支持PLT、PCX、DXF、BMP等文件格式，直接使用SHX、TTF字库。 激光打标机系统组成