激光二极管泵浦的Nd_YVO_4单频绿光激光器

第18卷　第9期光　学　学　报V ol.18,N o.9　1998年9月ACT A OPT ICA SIN ICA September,1998

激光二极管泵浦的Nd÷YVO4单频绿光激光器

曹红军　张学斌　孙一民　沈乃

(中国计量科学研究院,计量测试高技术联合实验室,北京100013)

杨华光

(中国科学院物理研究所,北京100080)

摘　要　对激光二极管泵浦单频连续运转的N d÷YV O4腔内倍频激光器进行了理论和实验研究。

通过精密调控N d÷Y VO4、KT P及泵浦源温度以达到有关参数的最佳匹配,从而获得了较稳定的

单横模、单纵模、单偏振的绿光输出。实测最大单频绿光功率为7.5mW,此时会聚泵浦光功率约

为430mW,已超过阈值泵浦功率13倍以上。

关键词　激光二极管泵浦,　短程吸收,　单频绿光。

1　引言

激光二极管泵浦掺钕的YAG或YVO4激光器经倍频输出的532nm绿激光在许多领域中有广泛的应用。但这种激光器通常运行于多纵模状态,多纵模又会产生所谓“绿光问题”使倍频输出很不稳定[1],这在一些应用中是不允许的。激光二极管纵向泵浦的固体激光器较易实现基横模输出。现已发展了多种技术手段使其同时运行在单纵模状态(进而也消除了“绿光问题”),如环形腔[2]和扭摆模腔[3]消除了空间烧孔;双折射滤波腔[4]引入了选择性损耗;微片短腔增大了腔纵模间隔[5],这些都能不同程度地实现激光器单纵模运行。对于Nd÷YVO4激光晶体,还有一种引人注目的方法,就是利用其对泵浦光的短程吸收(高吸收系数)特性而在驻波腔下直接获得单纵模[6～8]。但用这一方法所能获得的单纵模输出功率与许多因素有关,特别是在加入腔内倍频晶体后,更需要仔细研究各种因素对单模输出功率及稳定性的影响。本文分析了有关光谱参数与腔纵模的匹配问题,提出了激光调整中的一些基本原则,并根据这些原则获得了最大7.5mW的单频绿光输出。

2　基本原理

Nd÷YV O4为正单轴晶体,在1064nm处,n0= 1.958,n e= 2.168。a-切割的Nd÷YVO4晶体可以很强地吸收809nm附近沿c轴偏振的泵浦光,在掺钕～2at.%时,其中心最大吸收系数为72.4cm-1(相应的吸收深度为0.14mm),这一数值约是Nd÷YAG的10倍。

实验中将Nd÷YVO4的一个端面作为泵浦端入射镜面。在介质有效增益带宽内,谐振腔收稿日期:1996-07-26;收到修改稿日期:1997-08-11

内所有可能存在的纵模驻波在泵浦端镜面上有一个共同的节点,在离镜面很近的区域内,所有腔纵模的驻波波形基本上是空间同相的,因而几乎都拥有相同的反转粒子数。若泵浦光在此短程内被吸收,则具有最高受激发射截面的纵模首先起振,使反转粒子数饱和及增益线下降,这样就抑制了其它纵模的振荡,使激光器运行在单纵模状态。但在逐渐远离腔镜时,众多腔纵摸的空间相位开始逐渐分离,已振荡纵模驻波波节上的大量反转粒子数开始部分被其它纵模利用,若泵浦能量达到一定的深度和强度,就会使其它纵模起振。

上述原理的关键是泵浦光的短程吸收,因而由此获得的单纵模输出是有限度的,随着泵浦的加强,吸收同样能量的深度必然增大,这将不可避免地出现多纵模振荡。一般以开始出现第二个纵模时的泵浦功率与阈值泵浦功率的比值来衡量这种器件的单纵模输出能力。要想获得较大的比值数,在调整上应遵守以下三条基本原则:

1)泵浦光波长与Nd÷YVO4的吸收中心重合且其偏振方向沿c轴。这是因为Nd÷YVO4晶体在泵浦吸收中心沿c轴方向上有最大的吸收系数,即对应了最短的吸收深度。泵浦光波长可通过控温系统调控,其偏振方向沿PN结面。

2)Nd÷YVO4的受激发射中心(或增益线中心)与腔内某一振荡纵模重合。这时该振荡纵模才会有最大的受激发射截面,并与其相邻的纵模有最大的增益差。否则若该纵模偏离发射中心时,它与一相邻腔纵模的增益差就会减小,从而增大了出现多模振荡的可能。Nd÷YVO4的发射中心可由温度调控;腔纵模的频率则由腔长决定。

3)Nd÷YVO4晶体的c轴与KTP晶体中快慢轴分别夹45°角且KT P晶体对起振单纵模所起的作用相当于半波片或全波片。由于Nd÷YVO4的受激发射截面对沿c轴方向的偏振具有最大的值(是对沿a轴值的4倍),因此在腔内没有倍频晶体时,输出的1064nm激光总是沿c轴的线偏振光。但是当需要腔内倍频时,由于KT P和Nd÷YVO4本身都具有双折射效应,它们的联合作用将使得腔中振荡的偏振态变得复杂[7]。如不进行适当调控,将会造成多纵模振荡和倍频效率降低。倍频晶体KT P是双轴晶体,基频光通过它时,分解为偏振方向相互垂直的两线偏振光慢光(s光)和快光(f光),其折射率分别为n s和n f。腔内偏振模式的分析可以采用琼斯矩阵算法。若不考虑光的绝对相位延迟,则Nd÷YV O4晶体在c-a坐标(实验室坐标)系中和KT P晶体在s-f坐标系中的琼斯矩阵分别是:

W1=exp(-i D1/2)0

0ex p(i D1/2)

, W2=

exp(-i D2/2)0

0ex p(i D2/2)

(1)

式中D1=(2P/K)(n e-n o)d1是Nd÷YVO4晶体中非常光(e光)和寻常光(o光)的相对相应延迟;D2=(2P/K)(n s-n f)d2是KT P晶体中慢光(s光)和快光(f光)的相对相位延迟;K是振荡纵模(基频)在真空中的波长;d1和d2分别是Nd÷YVO4晶体和KT P晶体通光方向的长度,从泵浦端算起,腔内基频光一次往返的琼斯矩阵为

M=W1R(-H)W2W2R(H)W1(2)式中H为s-f坐标系相对于c-a坐标系的旋转角,R(±H)是旋转变换矩阵。根据Ⅱ类相位匹配原理,取H=45°时倍频效率最高,这时,(2)式的计算结果为

M=ex p(-i D1)cos D2-i sin D2

-i sin D2exp(i D1)cos D2

(3)

通过解本征方程M A=F A,可以得到M的两个归一化且正交的本征矢量A1和A2,它们代表腔内存在着两个偏振方向相互垂直的偏振模,其在Nd÷YVO4晶体中的偏振方向由A1、A2给1166光学学报18卷　

　F ig .1Schematic illustr atio n of the po -larizat ion m odes in the cav ity w hen H =45°and D 2=(2k +1)

P or 2k P (k =0,1,2…)出。由于Nd ÷YVO 4晶体的受激发射截面以及折射率对

各个方向的偏振是不一样的,若两偏振模同时振荡,就

容易产生腔纵模驻波波形的空间相位分离,从而容易导

致多纵模产生。因此,一般希望腔内只有一个偏振模能

够起振,这可以通过使A 1、A 2的偏振方向与c 轴、a 轴

重合而实现,因为这时两偏振方向上的发射截面之差最

大,使沿a 轴偏振的振荡实际上几乎不能产生,这就要求M 为对角矩阵,即D 2为P 的整数倍,这可以通过对

KTP 控温(调控n s 、n f 和d 2)而实现。如图1所示,这时KT P 的作用相当于半波片或全波片,Nd ÷YVO 4发

出的沿c 轴偏振的基频光通过KTP 后偏振方向旋转90°(半波片)或方向不变(全波片),基频光经镜面反射再次通过KT P 后,返回Nd ÷YVO 4的光总是沿c 轴偏振的。由KTP 晶体的Ⅱ类相位匹配原理,532nm 倍频光沿f 轴方向偏振。

3　实验结果

实验装置如图2所示。泵浦源为国产激光二极管,通过控温使其波长稳定在Nd ÷YVO 4

F ig .2Schematic o f t he dio de -pumped ,sing le-frequency ,intr acavity-do u-

bled N d ÷Y V O 4laser .1:diode

laser ,2:co upling optics ,3:N d ÷

Y V O 4,4:KT P,5:output mir-

r or ,6,7,8:tem per ature con-

tr oller s 的吸收峰上(约808.7nm );并使其PN 结面与Nd ÷

YVO 4的c 轴平行。

泵浦光经光学系统整形聚焦后会聚到光腔的T EM 00模体积,经微调输出镜得到TEM 00模。

激光谐振腔由3m m ×3mm ×0.5m m 的Nd ÷

YVO 4晶体(通光方向0.5m m,a -切割,掺Nd ～

2at .%)、3m m ×3mm ×5mm 的KT P 晶体(通光方向

5mm ,Ⅱ类相位匹配切割)及曲率半径为100mm 的输

出镜组成,它们均固定在同一殷钢支架上;几何腔长约为13mm ;各通光面镀膜情况已标于图2中。用自由光谱范围为4GHz 的共焦扫描干涉仪观测532nm 激光输出的模式,并随时用滤光板、偏振棱镜、分束棱镜及功率计等检测基频和倍频输出的能量大小和偏振特性。实验结果如下:

1)阈值泵浦功率约为30m W 。

2)在不加控温措施时,输出绿光在低泵浦强度下为单纵模,但随着泵浦加强,在绿光功率约为1mW 时开始出现第二个纵模。

3)对激光二极管,KT P 和Nd ÷YVO 4进行控温。首先使泵浦光波长接近Nd ÷YVO 4的吸收峰,这时应有较大的泵浦效率;再反复仔细地调节各个温度,同时监测基频输出的两个方向上的偏振分量及倍频输出的模式,直到模式为单纵模、基频光几乎完全沿a 轴或c 轴偏振(实验中沿c 轴偏振)且倍频输出效率尽可能高时,就可以认为已近似达到了理想状态。这时输出的倍频绿光功率比同样泵浦强度下的多模光功率要强,并且单频绿光的偏振方向沿f 轴,即与c 轴成45°角,与Ⅱ类相位匹配的倍频理论相符。

4)在不同的泵浦强度及腔内功率密度下,Nd ÷YVO 4的光学长度及发射中心对应的频率11679期曹红军等: 激光二极管泵浦的N d ÷YV O 4单频绿光激光器

是不同的(尽管有控温,但Nd ÷YVO 4晶体内总存在一个温度梯度及热平衡态)。因此,泵浦光功率只有在一定范围内改变时,才能保持已调整好的单纵模稳定状态;大范围改变泵浦功率时,将出现两纵模或多纵模振荡,这时又需要在新的泵浦功率下重新进行仔细的调整,而且随着泵浦功率的提高,获得单纵模输出所需要的调整精度也要求越来越高。实验中在会聚泵浦光功率升到430mW 时,测到了7.5mW 的单纵模输出。但此时器件对环境温度、气流及振动所产生的扰动非常敏感,易发生跳模现象和出现多纵模。继续增大泵浦功率时,激光器开始多纵模运行,但仍能保持基横模。图3所示为单模和多模工作时扫描干涉仪输出信号在示波器上的照片。图4

给出了在不同的泵浦光功率下得到的单频绿光输出功率。

F ig .3Optical spect rum o f the dio de laser -

pumped intr acavity -do ubled N d ÷Y VO 4

laser measur ed by a scanning co nfocal in-

t erfer omet er w ith 4G Hz fr ee spectral

rang e.(a )Sing le-mode,(b )M ulti-

modes

F ig .4532nm sing le -frequency o utput po wer ver -sus pump pow er

4　讨论

基本原理一节中提出的三条调整原则对获得较高功率的单频绿光及稳定的单模运转极为关键,但在实际操作中又很难达到完全理想的状态。1)Nd ÷YVO 4晶体的热稳定性较差(导热性差),且n e 和n o 都随温度而变,泵浦光打在其上的强弱以及腔内功率密度的变化都会明显影响其光学长度,从而造成腔纵模漂移;2)尽管Nd ÷YVO 4的发射中心频率可以由温度调控,但温度调控本身又影响了其光学长度;3)KT P 的半波片或全波片作用是针对起振单纵模的,要通过调控其温度而得到合适的D 2值,这时温度的变化又不可避免地要引起腔纵模漂移。可见,Nd ÷YVO 4和KTP 的温度以及泵浦强度总是相互制约的,在调整中只可能近似达到理想匹配。

绿光单频输出的模式稳定性与激光器的机械稳定性(包括环境状况)、晶体的控温稳定性以及泵浦强度这三个因素密切相关。本文激光器对激光二极管、Nd ÷YVO 4和KT P 的控温已达到了较高的稳定度,通过监测稳态时热敏电阻(M F 5E -10高精度热敏电阻)两端电压可估算出控温稳定度在数小时内能保持在0.01℃的量级,这已能保证在中小功率时激光器较为稳定的单模运转;在机械设计上由于存在一些悬臂结构,使稳定性受到了一定影响,实验中随着泵浦强度的增大,模式逐渐变得不稳。

目前国际上用来研制532nm 碘稳定固体激光频标所采用的光源均以Nd ÷YAG 作为激光介质。但由于N d ÷YVO 4晶体具有高增益、宽吸收带、低阈值等优点,作者认为这种激光器1168光学学报18卷　

在作为次级应用频标的研究中还是大有前途的。

最近,激光器的性能已获得很大改进:1)改用3at .%掺杂的Nd ÷YVO 4,进一步增大了吸收系数,减小了吸收深度;2)设计上消除了机械上的悬臂结构;3)进一步提高了控温精度。目前这台激光器已能相当稳定地输出20mW 单频绿光,并且作者已能将这台激光器的频率连续4小时锁定在碘分子532nm 附近的多普勒加宽吸收线上,这说明该器件已初步达到了作为次级碘稳定频标的要求。

参考文献

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620

Single -Frequency Operation of a Diode -Pumped Nd ÷YVO 4Green Laser

Cao Hongjun Zhang Xuebin Sun Yimin Shen Naicheng

(J oint L aboratory of Ad v anced T echnology in M easur ements ,N ational Institute of M etrology ,Beij ing 100013)

Yang Huaguang

(I nstitute of Phy sics ,T he Chinese A cademy o f Sciences ,Beij ing 100080)

(Received 26July 1996;rev ised 11A ug ust 1997)

Abstract A diode -pumped single -frequency intracavity -doubled CW laser has been demonstrated by optimizing several spectroscopic paramet ers and cavity leng th w ith precise temperature controlling of the N d ÷YVO 4,KT P and diode laser .Stable sing le -mode out put pow er of 7.5mW for t he g reen light w as ob-tained w hen the incident pump pow er w as 430mW w hich is 13t imes g reat er than the t hreshold .

Key words diode laser pumping ,　short absorpt ion dept h ,　single -frequency green laser .11699期曹红军等: 激光二极管泵浦的N d ÷YV O 4单频绿光激光器

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

地址：中国〃广州

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/1014828290.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

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、

泵浦激光器的驱动技术

模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计李栋李流超黎志刚中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西桂林541004 摘要：为了提高模块化宽带光源的稳定性，采用自动温度控制ATC电路和自动功率控制APC 电路驱动泵浦激光器。实验结果表明，光源驱动电路可靠，输出光谱和光功率稳定，达到了预定的技术指标要求。该电路集成度高、体积小，能够满足宽带光源模块化需求。关键词：掺饵光纤；宽带光源模块；泵浦激光器；驱动；功率控制； 1、引言掺饵光纤宽带光源是一种相干性低的光源，具有输出功率高、光谱宽、温度稳定性高、使用寿命长等特点。由于这些特点，掺饵光纤宽带光源广泛应用在光通信、光纤传感、光器件测试及光谱分析等领域。随着超高速、大容量光纤通信系统和光传感系统的发展，对宽带光源在功率、带宽、稳定性及体积方面提出了更高的要求。泵浦激光器的驱动电路作为宽带光源的一个组成部分，电路的稳定性将直接影响掺饵光纤宽带光源的光谱输出质量。近年来，高稳定的模块化掺饵光纤宽带光源是一个研究热点。本文将针对高稳定的模块化掺饵光纤宽带光源中的泵浦激光器的驱动电路展开设计，通过采用高集成度的自动温度控制ATC电路和自动功率控制APC电路，对泵浦激光器进行驱动，实现了光源光谱宽度和功率的高稳定输出。该设计电路具有体积小，稳定性高等特点，对研制模块化宽带光源具有一定指导和参考意义。 2、模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计 2.1驱动电路总体设计掺饵光纤宽带光源中，除了激光器的泵浦需要电光转化外，其余均为无源光路，所以泵浦激光器的可靠驱动是整个光路设计稳定的一个不可或缺的保证。模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计包括：电源电路、泵浦激光器及其保护电路、APC电路、ATC电路。整个驱动电路采用外置输入+5V(2A)电源供电，内部对输入电压进行滤波和稳压处理，保证电源的稳定性。由于内部驱动电路单元均采用+5V电压系统，所以内部不再需要电压变化处理。 2.2泵浦激光器及其保护电路掺饵光纤宽带光源中的泵浦激光器采用980nm泵浦激光器，型号为LC96A74P-20R。该激光器模块输出光纤集成了光纤光栅，波长稳定性高。激光器最大输出功率可以到360mW,尾端带有保偏光纤。在激光器模块内部集成有热敏电阻、监控光电管、致冷模块，便于对模块进行自动功率控制和自动温度控制。在使用中应注意一定不要超出激光器的极限值，同时操作还应注意静电保护，焊接时要断电焊接，保证良好接地。在激光器的驱动端并联滤波电容和反向偏置二极管，可以对激光器形成很好地保护。在电源输入端，增加电容避免电源不稳，对激光器造成冲击。 2.2泵浦激光器APC及泵浦激光器驱动电路设计要使泵浦激光器输出光具有较强的稳定性，首先要有功率自动控制电路和良好的电流驱动电路。APC控制原理：将驱动电流经过电阻形成电压，将电压信号连接到驱动源的反向端形成反馈，对输出光功率进行很好地控制。另一方面，由于温度、湿度及器件内部老化造成的驱动波动，也可以通过APC电路改变反馈电压，从而稳定驱动激光器的电流，最终稳定光源功率输出。详细设计电路如图1：

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

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/1014828290.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

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

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

半导体激光器和灯泵浦激光器的比较

灯泵浦激光器与半导体泵浦激光器比较半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG（掺钕钇铝石榴石）晶体作为激光产生的材料，它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光，但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源，半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波；而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦，但氪灯发出的光的光谱较广，只是在808nm处有一个稍大的峰值，其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。因此半导体泵浦的激光器的转换效率比灯泵浦要高得多得多。优点如下：一．免维护不需换氪灯要更换氪灯，尤其是对于金属类打标，所需的能量较大，氪灯的寿命会更受影响半导体二极管的寿命长，其额定的工作时间大于10000小时，而氪灯的寿命只有几百小时（一般在400-600小时左右），所以灯泵浦激光器在工作一段时间后，都需更换氪灯。因此半导体泵浦激光器又称为免维护激光器，意指其工作无耗材，在相当长的时间内不需要维护。我公司为更有效的延长半导体激光器二极管泵浦源的使用寿命，采用了预燃加变频控制技术，即在保证发光管不受电流冲击的前提下，根据工作量和强度，最大幅度地减少通过发光二极管的电流密度，从而有效的延长了半导体二极管的使用寿命。根据不同用户的不同的生产任务，半导体激光器发光二极管的使用寿命可以保证在一年到三年之间。每台半导体泵浦打标机可节省换灯耗材费用为：大于12支灯/年*350元/支*3年=1.26万元。灯泵浦激光打标机需常停机换氪灯,对于很多大的生产线是难以容忍的.由于氪灯的寿命不一，这样又有可能因为国产灯质量的不均衡造成氪灯使用上的更多的浪废！所以改用半导体打标机可以大大节省停工维护造成的人力和物力的损失。二．省电由于半导体泵浦的转换效率高，模式好，更易聚焦出高能量的更小面积的光点，标记同样的物体时，其所需的外部能量越小。同时其产生的废热也大大小于灯泵浦激光器，决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。所以半导体泵浦的激光器系统的功耗比灯泵浦小得多。一个50W的灯泵浦激光标记机的功耗在6KW左右，而一个50W半导体激光标记机的功耗只在2KW左右，以三年为例，一天工作24小时，一个月工作28天，一度工业用电1.1元人民币，光耗电一项，一台半导体激光器就比一台灯泵浦激光器节省（6-2）KW*24小时*28天*12月*3年*1.1/度=10.645万元人民币！

可调焦绿光激光器

可调焦绿光激光器能较大幅度的提高工作效率。波长：532nm 635nm 650nm（可定制）管芯功率：0~200mw（按要求定制）工作电流：0~2000mA（可定制）工作电压：5V 12V 24V 36V 外形尺寸：Φ16×55mm Φ16×80mm Φ22×85mm Φ26×110mm（可选择）光束发散度：0.3～1.5mrad 出光张角：10 o～135o 光线直径：≤0.5mm ＠0.5m；≤1.0mm ＠3.0m；≤1.5mm ＠6.0m；直线度：≤1.0mm ＠3.0m 光学透镜：光学镀膜玻璃或塑胶透镜工作温度：－10～75℃ 储存温度：－40～85℃ 工作介质：半导体等级：Ⅲb 可选配：专用支架、电源智能多参数检测报警仪、一氧化碳检测仪、煤矿专用一氧化碳测定器、矿用便携式一氧化碳检测报警仪相关产品：测定器、报警器、氧气报警器、氧气测定器、一氧化碳报警器、煤矿测定器、煤矿报警器、悬挂式激光指向仪、防爆激光指向仪、本安型激光指向仪、隧道用激光指向仪、矿井激光指向仪、绿光激光指向仪、红光激光指向仪、800米指向仪、1000米指向仪、1300米指向仪、1500米指向仪、直流指向仪、交流指向仪。产品特点：CTH1000煤矿用一氧化碳测定器是一种采用进口电化学传感器和单片机微处理器系统的新型全数字式气体检测仪器，无需打开机壳便可进行校准标定。具有声光报警、零点跟踪，整机功耗低、精度高、寿命长、外形美观、便于携带。用途及适用范围：本仪器广泛适用于煤矿井下存在易燃易爆可燃性气体混合物的工作环境中连续监测一氧化碳气体的浓度，并在达到设定浓度时进行声光报警。防爆型式：矿用本质安全型：防爆标志ExibI mb 主要技术指标（CTH1000煤矿用一氧化碳测定器） 1、测量范围：（0～1000）×10-6； 2、基本误差：仪器的基本误差应符合表1的规定。

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

专业实验实验二半导体泵浦固体激光器综合实验

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 a)掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法； b)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； c)了解固体激光器倍频的基本原理。三、实验原理与装置 d)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。 e)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。 f)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： g)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。 h)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。 i)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。