侧泵激光器实验
LD侧泵Nd:YAG声光调Q激光器输出特性的实验研究
LD侧泵Nd：YAG声光调Q激光器输出特性的实验研究邬家成;沈慧娟【摘要】为了进一步提高激光器的输出特性和优化器件结构,对LD侧泵Nd:YAG声光调Q激光器进行了实验,并对实验结果做出分析.研究了谐振腔腔长、泵浦电流、输出镜反射率以及重复频率等因素对输出激光的脉宽和平均输出功率的影响.实验结果表明:提高泵浦电流、增加输出镜反射率和缩短腔长能够使脉宽变窄;输出镜反射率存在最佳值,使平均输出功率达到最大;提高重复频率使脉宽变宽、增加平均输出功率;泵浦电流、输出镜反射率和腔长的变化对脉宽的影响程度因重复频率的变化而不同,在重频较高时对脉宽的影响比重频较低时更为明显.【期刊名称】《通化师范学院学报》【年(卷),期】2018(039)010【总页数】4页(P37-40)【关键词】激光技术;声光调Q;脉宽;重复频率【作者】邬家成;沈慧娟【作者单位】安徽中医药大学医药信息工程学院安徽合肥230012;【正文语种】中文【中图分类】TN248激光二极管（LD）泵浦的固体激光器具有效率高、光束质量好、结构紧凑、性能稳定和寿命长等优点［1］，采用多向对称分布的大功率激光二极管阵列进行侧面抽运，对于泵浦耦合和均匀散热提供较大的表面面积，可显著提高抽运功率，实现大功率输出.利用LD的泵浦Nd：YAG声光调Q激光器可获得高重复频率、窄脉宽和高峰值功率的激光脉冲，在激光雷达、激光通信、激光医疗和激光打标等领域得到广泛的应用［2-7］.本文利用声光Q开关对LD侧面泵浦Nd：YAG激光模块输出的连续激光进行调Q实验，主要研究了激光器谐振腔腔长、泵浦电流、输出镜反射率以及重复频率等因素对输出激光的脉宽和平均输出功率的影响，并对实验结果做出了分析，对LD侧泵Nd：YAG声光调Q激光器的设计优化具有一定的参考意义.1 实验装置实验装置如图1所示，激光器采用平—平腔结构，M1、M2分别为激光器的全反镜和输出镜；Nd：YAG激光模块采用的是北京国科激光技术公司的GKPMY-50A2，利用激光二极管进行侧面泵浦，最大泵浦功率为180W，其光-光转换效率约为30%，YAG晶体棒规格Ф3×67mm；声光Q开关为中电26所生产的QSGSU-5/Q，射频频率27MHz，关断功率 50W，调制频率 1～50kHz，对1.06μm波长光的衍射效率大于50%.输出脉冲的平均功率和脉冲信号波形分别用LI-P激光功率计和美国Tektronix公司生产的500MHz数字式TDS3054B四通道彩色示波器进行测量，探测器为德国生产的InGaAs光电探测器.图1 实验装置示意图2 实验结果2.1 腔长对脉宽和平均功率的影响图2、图3分别为泵浦电流I为25A，输出镜反射率R为84%，不同腔长L时脉宽t和平均功率P与调Q重复频率 f之间的关系.图2 不同腔长L时脉宽t与重复频率 f之间的关系图3 不同腔长L时平均功率P与重复频率 f之间的关系从图2可以看出腔长对脉宽影响较大，腔长越长脉宽越宽；在重频较高时，改变腔长对脉宽的影响比重频较低时脉宽受腔长的影响更为明显.因此，缩短腔长有利于获取窄脉冲，在重频为5kHz，腔长为21.5cm时，可得到脉宽为45ns的激光脉冲.从图3可知腔长越短平均功率越大.在重频较高时，改变腔长对平均功率的影响比重频较低时平均功率受腔长的影响更为明显.因此，缩短腔长有利于获取高平均功率.在重频为50kHz，腔长为21.5cm时，可得到平均功率为40W的激光脉冲.2.2 泵浦电流对脉宽的影响图4为腔长L为30cm，输出镜反射率R为92.4%，不同重复频率 f时脉宽t与泵浦电流I之间的关系.图4 不同重复频率 f时脉冲宽度t与泵浦电流I之间的关系从图4可以看出随着泵浦电流I的增加，脉宽不断减小；在泵浦电流较低时增加泵浦电流，脉宽变化较为明显，随着I的增加，脉宽的变化逐渐变小；在重频 f较高时，泵浦电流的变化对脉宽的影响比重频较低时更为明显.在重频为5kHz，泵浦电流I为28A时，得到脉宽为35.59ns的激光脉冲，如图5所示，此时平均输出功率为12.1W，则脉冲能量为2.42mJ，峰值功率为67.96kW.图5 脉冲波形图2.3 输出镜反射率及重复频率对脉宽和平均功率的影响图6 、图7分别为腔长L为30cm，泵浦电流I为28A，不同输出镜反射率R时脉宽t和平均输出功率P与重复频率 f之间的关系.图6 不同输出镜反射率R时脉冲宽度t与重复频率f之间的关系图7 不同输出镜反射率R时平均功率P与重复频率 f之间的关系由图6可知，输出镜反射率R对脉宽具有较大影响，R增大时脉宽t变窄；并且在重复频率f较高时，R的变化对t的影响比 f较低时的影响更大.由图7可知，输出镜反射率R对平均输出功率P的影响很大，R为84%时平均功率较大.由图6、图7可以看出，随着重复频率 f的增大，会使脉宽t变宽、平均功率P增大；当f大于35kHz时，P变化很缓慢，接近于静态连续输出功率，在R为84%，激光器静态连续输出功率为41.1W，进行声光调Q后 f为50kHz时的平均功率测得为39.6W，其动静比为0.962.3 结果分析根据调Q激光器的基本理论可推出，在调Q重复频率为 f时，激光器的平均输出功率P、单脉冲能量E和脉宽t可分别表示为［8］：式中，R为输出镜反射率；L为激光器谐振腔长度；hν为光子能量；V为腔内光子的模体积；σ受激发射截面；γ为增益介质粒子数反转因子（对于四能级系统，γ取1）；τc为腔内光子寿命；ni、nt和nf分别为初始反转粒子数密度、阈值反转粒子数密度和剩余反转粒子数密度.3.1 腔长对脉宽和平均功率的影响由（1）式知，脉宽t正比于腔内光子寿命τc，又因为为有效腔长，δ为腔内损耗，c为光速），所以假设初始反转粒子数密度ni、阈值反转粒子数密度nt和剩余反转粒子数密度nf都不变，当腔长L增加时，脉宽变宽；由（2）式知，增加腔长L 会使平均输出功率P降低.3.2 泵浦电流对脉宽的影响当泵浦电流提高时，抽运速率随之增大，使得上能级初始反转粒子数密度ni增加，而抽运速率的变化对剩余反转粒子数密度nf影响较小，对阈值反转粒子数密度nt 没有影响，因此，提高泵浦电流会增加ni/nt值.由（3）式知，脉宽t反比于ni/nt值，泵浦电流的提高会使脉宽变窄.3.3 输出镜反射率及重复频率对脉宽和平均功率的影响增加输出镜反射率R会使腔内损耗降低，使初始反转粒子数密度ni增加，ni/nt值和ni/nf值增大，因此R增大时脉宽t变窄.由（2）式知，R的增加一方面能使ni/nf值增大，增加腔内储能，使平均功率P得到提高，另一方面，又因透过率减小而使P变小，因此，在R增加的过程中，R存在一最佳值使P达到最大值.对于调Q激光器，其最佳输出镜反射率是根据腔内增益和损耗进行选取的，一般脉冲抽运的固体激光器，其输出镜反射率最佳值在30%～50%之间［9］，而连续抽运固体激光器的输出镜反射率最佳值在80%～98%之间［10］.本文中 R 为84%时平均功率较大，这与理论值基本符合.提高重复频率 f会使脉冲之间的时间间隔变小，使上能级反转粒子数的积累时间减小，降低了上能级积累的反转粒子数，使ni/nt值减小，因此脉宽不断增加；但脉冲之间的时间间隔变小会减少因自发辐射跃迁而损耗的反转粒子数，所以平均功率得到提高.从图2、图4、图6还可以看出，随着重复频率f的不断增加，腔长L、泵浦功率（泵浦电流I）和输出镜反射率R对脉宽t的影响会不断增加.因为 f较小时，脉冲之间的时间间隔较大，上能级积累的反转粒子数较多，因L与R变化而改变的阈值反转粒子数nt和I变化而改变的初始反转粒子数ni占上能级总的反转粒子数的比例较小，对ni/nt值的影响较小，进而对脉宽t的影响较小；而当 f较大时，脉冲之间的时间间隔较较小，上能级积累的反转粒子数较少，因L、I和R变化而改变的反转粒子数占上能级总的反转粒子数的比例较大，增加了对ni/nt值的影响，因此对脉宽t的影响变大.相比于LD端泵声光调Q激光器，LD侧泵声光调Q的激光光束直径较大，脉冲脉宽较宽，但侧泵的抽运速率大、输出功率大，可通过准直、聚焦透镜压缩光束直径，以减小调Q开关超声波在声光介质中的渡越时间，可进一步减小脉宽，容易实现窄脉冲、高峰值功率的高重频激光.4 结论对LD侧泵Nd：YAG声光调Q激光器进行了实验研究，实验结果表明：提高泵浦电流、增加输出镜反射率和缩短腔长都能够使脉宽变窄；输出镜反射率存在最佳值使平均输出功率达到最大；增加调Q重复频率会使脉宽变宽、平均输出功率得到提高；泵浦电流、输出镜反射率和腔长的变化对脉宽的影响程度因重复频率的变化而不同，在重频较高时对脉宽的影响比重频较低时更为明显.参考文献：【相关文献】［1］王旭.LD泵浦的Yb：YAG薄片激光器特性研究［D］.北京：中国科学院大学（中国科学院西安光学精密机械研究所），2016.［2］黄雪松.LD泵浦Nd：YAG/Cr～（4+）：YAG被动调Q微型激光器研究［D］.北京：北京工业大学，2016.［3］余锦，张雪，刘洋，等.LD泵浦高功率高斜效率Nd：YVO4声光调Q激光器［J］.强激光与粒子束，2011，23（2）：285-289.［4］杨策，李业秋，吴杰，等.全固态声光调Q激光器重频对能量转换的影响［J］.沈阳理工大学学报，2013，32（5）：91-94.［5］董小龙，付喜宏，高兰兰，等.LD抽运声光调Q1064nm窄脉宽激光器［J］.激光与光电子学进展，2014，51（9）：135-139.［6］吴权.LD泵浦Nd：YVO4/Cr4+：YAG被动调Q激光器腔型优化及理论实验研究［D］.北京：中国科学院大学，2013.［7］安汝德.预泵浦Cr，Nd：YAG双频微片激光器研究［D］.杭州：杭州电子科技大学，2013. ［8］KoechnerW.固体激光工程［M］.北京：科学出版社，2002.［9］巨养锋，阮双琛，龙井华.固体脉冲激光器输出镜最佳反射率的普遍表达式［J］.大气与环境光学学报，2002，15（4）：15-16.［10］井旭.355nm固体脉冲激光泵浦硝酸钡晶体拉曼特性研究［D］.长春：长春理工大学，2010.。
LD侧面泵浦Nd：YAG激光器的研究
LD侧面泵浦Nd：YAG激光器的研究摘要介绍了YAG晶体的性质以及与其他类似晶体的比较，介绍了固体激光器泵浦的两种方式:端面泵浦和侧面泵浦，并主要分析了侧面泵浦的优点。
设计和分析了一种侧面泵浦结构的固体激光器，通过选取合适激光晶体（Nd：YAG晶体），进行侧面泵浦。
在泵浦光反向冷却套侧壁镀高反射金膜，使激光棒侧向均匀泵浦，实现低阶膜输出。
对激光二极管侧面泵浦Nd∶YAG 激光器的热效应进行了分析，通过热传导方程的推导和分析，得出YAG晶体内的温度分布情况，以及对各种可能的结果进行了数值模拟和分析，得到了一些影响YAG晶体内的温度分布的因素。
关键词：固体激光器；LD侧面泵浦；Nd：YAG晶体；热效应The Study on LD Side-pumped Nd：YAG LaserAbstractDescribed the nature of the YAG crystal and other similar comparison of crystal, introduced a solid-state laser pumped in two ways: end-pumped and side-pumped. And the main analysis of the advantages is on side-pumped. Design and analyse a side-pumped solid-state laser. By choosing a suitable laser crystal (Nd: YAG crystal), For side-pumped. In the reverse cooling pump sets highly reflective gold-plated wall membrane, So that the lateral uniformity of the laser rod pumped to achieve low film output. Of the laser diode side-pumped Nd: YAG laser thermal effects are analyzed. Heat conduction equation through the derivation and analysis within the YAG crystal temperature distribution, As well as the range of possible outcomes of a numerical simulation and analysis, have been some impact on the temperature inside the YAG crystal is a factor.Key words：solid state laser ; LD side-pump; Nd：YAG crystal；Thermal effect目录摘要 0ABSTRACT (1)1 绪论 (2)2 激光器 (3)2.1激光器简介 (3)2.1.1 什么是激光器 (3)2.1.2 激光器工作原理 (4)2.1.3 激光工作物质 (4)2.1.4 激励(泵浦)系统 (4)2.1.5 光学共振腔 (5)2．2固体激光器 (5)2.2.1 什么是固体激光器 (5)2.2.2 Nd:YAG晶体 (5)2.2.3 ND：YAG激光器 (7)2.3LD泵浦固体激光器 (7)2.3.1 LD泵浦固体激光器的优点 (7)2.3.2 侧面泵浦 (8)2.3.3 LD泵浦固体激光器的发展状况 (9)3 LD侧面泵浦ND：YAG激光器 (10)3.1LD侧面泵浦N D:YAG激光器的设计与分析 (10)3.1.1 阵列管泵浦源结构分析 (10)3.1.2 激光晶体棒选取 (10)3.1.3 聚光结构设计 (11)3.2模拟分析与推导 (12)3.2.1 泵浦高斯光强修正 (12)3.2.2 热传导方程与温度场 (13)3.2.3 激光棒内的温度分布 (13)3.2.4 激光棒内的热应力和热应力双折射 (14)3.3讨论 (17)4 总结 (18)致谢 (18)参考文献 (19)1 绪论世界上第一个激光器的成功演示距今已经40多年了。
LDA侧面泵浦1319nm_1338nm双波长激光器的研究
2 双波长激光产生的方法
1319 nm 是 Nd: YAG 的4 F3/ 2 能级 R2 分量到4 I 13/ 2 能级的
基金项目: 国家重点基础研究发展计划∀ 973 # 资助项目( 2007CB310403) ; 国家自然科学基金重点资助项目 ( 60637010) ; 国家自然科学基金资助项目 ( 60971027, 60978021, 10874128)
1 引 言
近年, 双波长和频激光器发展很快Байду номын сангаас 如 Nd: YAG 晶体的 1 064 nm 和 1319 nm 双波长同时振荡并经和频可以产生钠黄光 ( 589 nm) 激光[ 1, 2] , 946 nm 和 1 319 nm 同时振荡并经和频可以 产生青光( 500. 8 nm) 激光[ 3] 。Nd: YAG 的 1. 3 m 的两个主要 谱线( 1319 nm 和 1 338 nm) 的波长间隔适当, 通过差频可以产 生亚毫米波段的输出[ 4~ 9] 。尽管差频产生亚毫米波的方法存 在转换效率偏低的问题, 但目前仍具有一定的实用价值, 因为 它具有使用方便、 室温运转、 寿命长和性能稳定等优点。同时, 有机材料 DAST 具有有效非线性系数高的优点, 可选做 1 319 [ 10~ 12] nm 与 1 338 nm 的差频晶体 。 在做 1319 nm 的激光器时, 1 338 nm 的出现被视为负面效
3 实 验
实验中, 使用国产的 LD 连续泵浦 Nd: YAG 组件, LD 的最 [ 11, 12] 高功率为 600 W 。Q 开关是适用于 1. 3 m, 且端面镀 1. 3 m 增透膜的声 光 Q 开关。Nd: YAG 端面镀 1. 3 m 及 1. 06 m 的增透膜。激光器的光谱特性使用 Agilent 公司的 86142B 光纤光谱仪观察, 由于 1319nm 与 1338nm 的波长间隔相对光 谱仪的接收器件来讲波长间隔很小, 可以近似认为光谱仪显示 两个谱线高度 一致时双波长 的输出功率 近似相等。使用 M olectron公司的宽带响应功率计测量双波长激光的输出 功率。 将 1. 3 m 的布儒斯特偏振片放入激光腔中, 如图 1 所 示。输出镜对两个波长的透过率大约为 7% , 布儒斯特窗片 在 1. 3 m 透过率略大于 95% 。实验中, 先调节 LDA 的工 作电流到所需状态 , 然后连续调整偏振镜倾角, 利用光谱仪 可以看到, 激光器的输出状态从输出单一波长 1 319 nm 变 化到两个波长同时振荡 , 然后再变化到只输出 1 338 nm( 或 沿相反方向的连续变化 ) 。在输出双波长的状态 , 可以通过 调节偏振镜的倾角调节两个波长的输出比例。 该方法的缺点是对激光器的输出功率水平影响很大。 由于布儒斯特窗片不可能同时对两个波长同时处于最佳的 倾角。另外, 实验所用的布儒斯特偏振片的透过率仍然偏
环形大功率LD侧面泵浦固体激光器特性研究
环形大功率ＬＤ侧面泵浦固体激光器特性研究罗亦呜李明中秦兴武陈良明隋展赵润昌丁磊梁樾中田丁程物理研究院激光秉变研究中心绵扪市９１９信箱９８８分箱（６２１９００）摘要－牟史探索ｒ一种新型泵浦耦台方式．采用总功率３ｋＷ的环彤ＬＩ）阵列紧密环绕棒状增益介质进行直接泉埔，获得ｒ鞍理想的泵浦光能量转换效率和泵浦均匀性，在１０５４ｒｉｍ波艮上获得丁５６１ｍＪ的最人撇光输｝ｎ．光光转换效率达到３８．１４％。
关键词ｚ叫、形ＬＤ直接泉浦效率均匀性引言采用激光二极管作为同体激光器的泵浦源，具有效率高、能量输出的不确定性小，光求质茸高，热效应低、寿命长、结构紧凑、高重复频率等用闪光灯泵浦难以实现的优点Ｉ—ｉ。
随着半导体工业的发展．ＬＤ的功率越来越高．可靠性大大增强，用ＬＤ替代闪光灯作为泵浦潍已经成为同体激光技术的发展趋势。
但在用高功率ＬＤ泵浦同体激光增益介质时所采Ｈ｛的端面或侧面泵浦方式，往往要采埘较复杂的耦合系统，以获得均匀的泵浦场。
复杂的耦台系统在一定程度上增加了损耗，影响了泵浦光的利用率，限制了激光器能颦转换效率的进一步提高。
为解决此问题，人们提出了多种新的泵浦耦合方式Ｉ”．但大多仍比较复杂或成本昂贵。
本文提出并实验了用环形ＬＤ阵列紧密环绕棒状增益介质进行直接泵浦的方案，在泵浦光能量转换散率和泵浦均匀性方面都获得了较满意的结果。
实验描述我１＇１’Ｊ将环形激光二极管紧密环绕Ｎｄ“：ＹＬＦ棒排列，单根ｂａｒ的功率为６０ｗ左右，整个ＬＤ阵列总功率为３ｋｗ。
圆柱状ＹＬＦ棒的尺寸为中９．６ｍｍ×１４ｍｍ，二极管与圆柱状ＹＬＦ棒之间的间隙小丁ｌＲＩｎ。
所有的激光二极管都安装在铜热沉上，使用大功率半导体制冷器控制热沉温度，精确调节ＬＤ的输出波长对准介质的中心吸收谱。
因为激光头尺寸较小造成加工与安姨上的困难，所以暂时未对ＹＬＦ棒安装冷却系统，二极管以１Ｈｚ的重复率短时问工作，以免ＹＬＦ棒过热。
在精确控制热沉的温度时，ＬＤ的中心发射波Ｋ为７９８ｎｌｎ。
高重复频率LD侧面泵浦Nd_YAG电光调Q激光器
第23卷增刊光电工程V o l123, Sup. 1996年12月Op to2E lectron ic Engineering D ec,1996 高重复频率LD侧面泵浦N d∶YA G电光调Q激光器Ξ王卫民 杨成龙 陈津燕 唐 淳杨森林 廖银燕 邵英斌(中国工程物理研究院流体物理研究所,成都,610003)吕百达 蔡邦维(四川联合大学激光物理与化学研究所,成都,610064)摘要 文中介绍二极管激光侧泵浦Q开关激光器,激光介质是N d∶YA板条,几何尺寸为20.3mm×5mm×2.5mm,二极管激光与板条之间用柱透镜耦合,激光谐振腔为平凹腔,输出镜曲率半径为1m,透光率T=0.33。
用KD★P电光Q开关,得到输出脉宽为12.7n s、单脉冲能量1.97m J的激光,光束质量M2x=2.69、M2y=1.87,重复频率98H z。
主题词 Q开关激光器,二极管泵浦,二极管激光器。
H igh Repetition Ra te LD Side-Pu m ped Nd∶YAGElectro-Optic Q-Sw itched La serW ang W e i m i n,Yang Chenglong,Chen J i nyan,Tang Chun,Yang Sen l i n,L i ao Y i nyan,Shao Y i ngb i n(Institu te of F lu id P hy sics,Ch ina A cad e m y ofE ng ineering P hy sics,Cheng d u,610003)L u Ba ida,Ca i Bangwe i(Institu te of laser P hy sics and Che m istry,S ichuan U n ion U n iversity,Cheng d u,610064)Abstract A di ode laser side2pum ped N d∶YA G Q2s w itched laser is p resen ted inthe pap er.T he laser m edium is N d∶YA G slab.T he slab size is20.3mm×5mm×2.5mm.A cylindrical rod len s is u sed as coup ler betw een the LD and the N d∶YA GΞ该课题得到国家高技术863资助。
LD侧面泵浦Er 3+，Yb 3+∶glass波导被动调Q激光器说明书
LD 侧面泵浦Er 3+，Yb 3+∶glass 波导被动调Q 激光器刘大鹏1， 吴伟冲1， 雷訇1，2，3，4**， 朱占达1，2，3，4， 惠勇凌1，2，3，4， 李强1，2，3，4*1北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124；2北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124；3激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124；4跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124摘要 报道了一种LD 侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q 激光器。
采用无胶键合技术，在波导芯层（原子数分数1% Er 3+，21% Yb 3+∶glass ）的四侧键合厚度为0.1 mm 的掺钴硼硅酸盐玻璃（Co 2+∶glass ）作为包层，阻断放大自发辐射（ASE ）的形成通路，提高激光输出效率。
波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。
在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ ，斜率效率为10.6%。
被动调Q 模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ 、脉宽4.7 ns 、峰值功率459 kW 的1.535 μm 脉冲激光，光束质量因子M 2=1.53。
实验结果表明，在Er 3+，Yb 3+∶glass 的四侧键合Co 2+∶glass 是抑制其内部ASE 效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。
关键词 激光器；固体激光器；波导；侧面泵浦；被动调Q 中图分类号 TN248 文献标志码 ADOI ： 10.3788/LOP 220822LD Side Pumped Er 3+,Yb 3+∶Glass Waveguide Passively Q -Switched LaserLiu Dapeng 1, Wu Weichong 1, Lei Hong 1,2,3,4**, Zhu Zhanda 1,2,3,4, Hui Yongling 1,2,3,4, Li Qiang 1,2,3,4*1Institute of Laser Engineering, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology,Beijing 100124, China ;2Beijing Engineering Research Center of Laser Technology, Beijing 100124, China ;3Beijing Colleges and Universities Engineering Research Center of Advanced Laser Manufacturing,Beijing 100124, China ;4Key Laboratory of Trans -Scale Laser Manufacturing Technology, Ministry of Education, Beijing 100124, ChinaAbstractLD side pumped Er 3+,Yb 3+∶glass waveguide passively Q -switched laser was reported. By adhesive -freebonding techniques, Co -doped borosilicate glass with a thickness of 0.1 mm was bonded on four sides of the core (atom fraction 1% Er 3+,21% Yb 3+∶glass) of waveguide. The aim was to block the formation pathway of amplified spontaneous emission (ASE) and improve the output efficiency of laser. In order to improve the pump uniformity and output beam quality of laser, K9 borosilicate optical glass was bonded on both sides of waveguide as the transmission layer of pump. In free -running mode, laser output was obtained with the maximum pulse energy of 34.7 mJ and the slope efficiency of 10.6%. In passively Q -switched mode, a pulse laser was achieved with wavelength of 1.535 μm, single pulse energy of 2.16 mJ, pulse width of 4.7 ns, peak power of 459 kW, and beam quality factor M 2=1.53. Experimental results demonstrate that the bonding of Co 2+∶glass on the four sides of Er 3+,Yb 3+∶glass is an effective method to inhibit ASE effect and improve the output pulse energy of laser.Key words lasers; solid -state laser; waveguide; side pumped; passively Q -switched1 引 言1.5 μm 波段的激光位于高透过率的“大气窗口”，对空气、烟雾的穿透能力强，且对人眼的损伤阈值高，是研究人眼安全激光器的热点波段［13］。
LD侧面泵浦全固态激光倍频和声光调Q实验
实验名称：LD侧面泵浦全固态激光倍频和声光调Q实验实验目的1、掌握LD侧面泵浦全固态激光器的基本原理和调试方法。
2、掌握声光调Q的基本原理及输出特性。
3、掌握激光倍频原理及影响倍频的基本因素。
实验原理1、激光产生的条件数反转分布一般情况下介质中的粒子数在能级上呈>样分布状态，即较低能量的-个能级的粒子数大于具有较高能量的一个能级的粒了数。
要产生激光，激光介质能级粒子数分布必须处于反转分布<，称这种状态的物质为激活物质。
减少振荡模式数激光器是通过光学谐振腔来达到减少振荡模式数的。
起振条件—阈值条件若激光器由反射率分別是R1、R2的两面镜子和长度为L的激活材料构成。
设g为在反转的激光材料中单位长度的增益系数，a为单位长度的吸收损耗系数。
则每次通过激光材料，其强度变化为exp(g-a)2L。
阈值条件为R1R2exp(g-a)2L=1。
增益饱和效应—稳定振荡条件当入射光强度足够弱时增益系数与光强无关，是一个常量；当入射光强大到一定的程度，增益系数将随光强的增大而减小，产生增益饱和效应。
2、调Q技术声光调Q是利用光的衍射效应实现调Q的。
利用光的衍射现象，光束偏离，达到声光调Q的目的。
一束光通过由声控的相位光栅时，就会发生衍射，这就是声光效应。
在激光器的光学谐振腔中，放入一个声光调制器，当有超声波作用在调制器上时，由于声光效应，激光束就会发生衍射，偏离谐振腔，从而使激光停止振荡。
当超声波消失后，损耗消失，形成振荡，产生巨脉冲输出，完成超声调Q作用。
实验内容1、测量连续Nd3+:YAG激光器电流和功率的关系曲线2、测量连续倍频Nd3+:YAG激光器电流和功率的关系曲线3、测量准连续声光调Q Nd3+:YAG激光器单脉冲能量4、测量准连续声光调Q倍频Nd3+:YAG激光器频率为5KHz、11KHz、35KHz时激光输出功率随电流的变化曲线数据记录及处理1、连续Nd3+:YAG激光器电流和功率的关系曲线I 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15P 0 0 0 0 0.04 0.10 0.18 0.27 0.55 0.81 1.02 1.29 1.742、连续倍频Nd3+:YAG激光器电流和功率的关系曲线I 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15P 0 0 0.002 0.004 0.006 0.011 0.023 0.028 0.037 0.040 0.046 0.052 0.0603、准连续声光调Q Nd3+:YAG激光器单脉冲能量f 5 10 15 20 25 30 35 40P 0.480 0.477 0.483 0.458 0.464 0.498 0.463 0.527E 0.0960 0.0477 0.0322 0.0229 0.0185 0.0166 0.0132 0.01314、准连续声光调Q倍频5KHz时激光输出功率随电流的变化曲线I 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15 P 0 0.003 0.043 0.135 0.196 0.260 0.464 0.665 0.918 1.087 1.2405、准连续声光调Q倍频11KHz时激光输出功率随电流的变化曲线I 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15P 0 0.003 0.017 0.056 0.102 0.173 0.312 0.431 0.603 0.862 1.032 1.204 1.3566、准连续声光调Q倍频35KHz时激光输出功率随电流的变化曲线I 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15P 0 0.003 0.011 0.036 0.054 0.080 0.134 0.161 0.226 0.343 0.476 0.531 0.662。
LD侧泵Nd∶YAP连续红外激光器
激 光器 实验 研 究。在 Ｌ Ｄ泵 浦功 率为 ７ ０ ０ Ｗ 时， 获得 了１ ３ ２ ． ２ Ｗ 的平 行于 晶体 ｃ轴 线偏振 的连
续１ ３ ４ ２ ｎ ｍ输 出光 ， 光光转换 效 率为 １ ９ ％， 斜效 率为 ２ ９ ％， １ ｈ功率 抖 动优 于 ０ ． ７ ３ ％ 。测量 了 输 出激光 的峰值 波 长和 线宽 ， 输 出激光 线宽半 高 宽为 １ ０ Ｇ Ｈ ｚ 。 关键词 ： Ｌ Ｄ侧泵 ； Ｎ ｄ： Ｙ Ａ Ｐ； 连续 １ ３ ４ ２ ｎ ｍ 红 外光 ； 平 平腔
第４ ３卷 第 ９期
２ ０ １ ３年 ９月
激 光 与 红 外
Ｌ Ａ Ｓ Ｅ Ｒ ＆ Ｉ ＮＦ ＲＡＲＥ Ｄ
Ｖｏ １ ． ４３， Ｎｏ ． ９ Ｓ ｅ ｐｔ ｅ ｍｂｅ ｒ， ２０１ ３
文章编号 ） ０ ９ — １ ０ １ ４ － ０ ３
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ２ ４ ８ ． １ 文献标 识 码 ： Ａ ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ． ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． １ １
Ｄｉ ｏ ｄ ｅ － ｓ ｉ ｄ ｅ － ｐ ｕ ｍｐ ｅ ｄ Ｎｄ ： ＹＡＰ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｃ Ｗ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ
ｓ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｒ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ａ ｃ — ａ ｘ ｉ ｓ ｐ ｏ ｌ ａ ｉ ｒ ｚ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｗ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ １ ３ ２ ． ２ Ｗ ｗ ａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｐ ｕ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｏ ｆ ７ ０ ０ Ｗ ．Ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ２ ９％ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ １ ９ ％ ｗ ｅ ｒ ｅ ｏ ｂ — ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ Ｉ Ｏ ＧＨｚ ，ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ０ ． ７ ３ ％ ｆ ｏ ｒ ｏ ｎ ｅ ｈ ｏ ｕ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ — ｓ ｉ ｄ ｅ — ｐ ｕ ｍｐ ｅ ｄ；Ｎ ｄ： Ｙ ＡＰ； １ ３ ４ ２ ｎ ｍ Ｃ Ｗ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ； ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｔ ｏ ｒ
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1.1 LD侧面泵浦激光器腔外倍频实验研究
图4. 侧面泵浦DPL的热稳定工作区随L1长度的变化
图4. 泵浦电流为30A时1064nm激光输出功率304W
图4. 1064nm激光输出功率与泵浦光功率、泵浦电功率之间的关系
泵浦功率835W时，1064nm输出功率约为388W，对应光光转换效率46.6%，电光转换效率31.1%。
图中激光输出功率随泵浦速率增加几乎呈线性上升，证明激光器工作在稳定区，若
增大泵浦功率有望进一步提升激光输出功率。
图4. 为侧泵激光器1064nm激光的输出功率和泵浦光功率、泵浦电功率之间的关系。
激光输出功率随泵浦速率增加几乎呈线性上升，证明激光器稳定区覆盖了全部泵浦功率动态范围。
若增大泵浦功率有望进一步提升激光输出功率。
图4. 采用远场法测量1064nm DPL远场发散角
激光输出功率300W时，测得远场发散角约为5.8mrad。
图5. KTP晶体水冷封装
实验中采用的倍频晶体为8×8×7mm3的KTP，将其侧面均匀涂抹少量导热硅脂后封装于不锈钢水冷盒中。
图4. LD侧面泵浦双望远镜腔外倍频DPL
图4. 采用Ocean Optics QE6500光纤光栅光谱仪测得的532nm激光谱线。