LD端面泵浦Nd:YAP晶体腔内倍频539.5nm连续输出绿光激光器

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LD端面泵浦的被动调Q微型激光器及其应用

LD端面泵浦的被动调Q微型激光器及其应用

LD端面泵浦的被动调Q微型激光器及其应用LD端面泵浦的被动调Q微型激光器及其应用激光器是一种将电能转化为激光光能的装置,广泛应用于医疗、通信、显示、制造和科研等领域。

在众多激光器中,LD 端面泵浦的被动调Q微型激光器因其小巧、易用和高稳定性的特点,被认为是未来激光技术发展的重要方向之一。

传统的激光器常常较为庞大,不便于携带和使用,限制了其在一些特定领域的应用。

而LD端面泵浦的被动调Q微型激光器具有紧凑的结构和较低的功耗,能够满足便携和迷你化的需求。

其主要由一个半导体激光器(LD)、激光腔、被动调Q元件和输出耦合器等组成。

在LD端面泵浦的被动调Q微型激光器中,LD作为泵浦光源,输入到激光腔中。

激光腔由激光介质、两个外腔镜和一个被动调Q元件构成。

激光介质常用的有固体、液体和气体等,其中固体激光介质具有较高的能量转换效率和较长的寿命。

外腔镜控制激光的光程,使其在腔内反射多次,增强激光的增益。

被动调Q元件的作用是控制腔内的实际光程,通过改变元件的特性,使激光器进入调Q状态,产生短脉冲激光。

输出耦合器通过调节反射率,将激光引出腔外,实现激光器的输出。

LD端面泵浦的被动调Q微型激光器具有很多优点。

首先,由于其内部结构紧凑,光路短,减小了光学损耗,提高了能量利用效率。

其次,由于采用被动调Q技术,激光器产生的脉冲宽度较窄,达到纳秒或亚纳秒级,具有极高的时间分辨率,能够用于精确测量和高速成像等应用。

此外,LD端面泵浦的被动调Q微型激光器还具有温度适应性好、寿命长、维护简便等特点。

LD端面泵浦的被动调Q微型激光器具有广泛的应用前景。

在医疗领域,被动调Q激光器可用于皮肤表面的切割和焊接。

其高时间分辨率和紧凑的结构,使其可以用于医学成像、显微镜和光学传感器等领域。

在通信领域,被动调Q激光器可以用于光纤通信的光源和调制器等。

在科研领域,被动调Q激光器可以用于光谱分析、激光防护和材料加工等。

此外,被动调Q激光器还可以用于激光雷达、太赫兹波源和光子计算等领域。

LD泵浦Nd_YVO_4_LBO临界相位匹配腔内倍频瓦级绿光激光器

LD泵浦Nd_YVO_4_LBO临界相位匹配腔内倍频瓦级绿光激光器

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引言
半导体泵浦激光器作为一种新型激光器, 以其
体积小、 效率高、 光束质量好、 性能稳定、 寿命长等特 点在国内外得到了日益广泛的关注 而 LD 泵浦全 固态绿光激光器在检测、 干涉测量、 全息、 无损检测、 DNA 排序以及激光演 示等方面 都有广泛 的应用 目前, 国际上全固态绿光激光器正在向高性能和大 功率方向发展 一般地 , 瓦级连续输出的 LD 泵浦全固态绿光 激光器均采 用 KTP 或者非 临界 相位匹 配 ( 温度 匹 配) LBO 作为倍频晶体来获得 KTP 晶体具有非 线性系数大、 允许角大、 走离角小、 倍频效率高等优 点, 广泛用于 1064 nm 的倍频 , 但在高功率密度激光 的长期作用下, 晶体中的 Ti4+ 会得到一个电子变成 Ti , 产生肉 眼可见的 所谓 ∀ 灰线 ( gray tracks) # 灰线一旦形成, 会大量吸收传播光束, 导致产生晶体 损伤、 倍频效率降低、 激光器输出功率下降等一系列 后果 , 极不利于全固态绿光激光器的长期稳定运转 ; 而以非临界相位匹配 ( 温度匹配 ) 的 LBO 作 为倍频 晶体时 , 虽然消除了走离效应而获得了较高的倍频 效率, 但需要在 158 ∃ 的高温下才能工作, 此时 LBO 必须放在恒温箱里 不利于产品化
示 泵浦源为最大输出功率 10 W 的光纤耦合输出 半导 体阵 列激 光器, 25 ∃ 下输出 中心 波长 为 806. 6 nm; 经 准直 聚 焦 系统 ( 传 输 耦 合效 率 约 为 80% ) 会聚成 200 ∀ m 的泵浦光斑 , 注入到 Nd YVO4 工 作物 质 中, Nd YVO4 晶 体 采 用 a 轴 切 割, 掺 杂 浓 度 为 0. 7atm % , 尺 寸 为 3 % 3 % 5mm3 , 其 左 端 镀

LD端面泵浦腔内倍频Yb_YAG绿光激光器_林洪沂 (1)

LD端面泵浦腔内倍频Yb_YAG绿光激光器_林洪沂 (1)
( 1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 , 长春 130033) ( 2 中国科学院研究生院 , 北京 100049)

要: 报道了一种激光二极管( L D) 端面泵浦 10at % 掺杂 Yb
YAG 激光晶体 ( 4
4
1 mm ) 和
类临界相位匹配 L BO 的腔内倍频全固态绿光激光器. 为了克服 绿光问题 , 采用了两个激光二 极管偏振耦合系统. 在双路泵浦功率为 1. 2 W 时, 获得最高功率为 40 mW 525 nm 的连续基模激 光输出. 在腔内插入 Cr : YAG 饱和吸收体被动调 Q , 在泵浦功率为 1. 2 W 时 , 可以获得平均功率 为 5. 2 mW, 脉冲重复频率为 2. 44 kH z, 脉冲宽度为 51. 5 ns, 峰值功率为 41. 7 W 的 515 nm 脉冲 激光输出. 输出波长发生变化 , 而且 515 nm 脉冲激光输出的阈值仅为 728 m W. 关键词: 全固态激光器; Yb 中图分类号 : T N248. 1 YAG 晶体; 准三能级 ; 绿光问题 文献标识码: A 文章编号: 1004 - 4213( 2009) 01 - 0022 -4 基态 F7/ 2 和一个激发态 F5/ 2 , 两者间隔为 10 000 cm , 如图 1 . 在晶场作用下, 能级产生 Stark 分裂, 形成 准三能级激光运行机制. 1 030 nm 和 1 050 nm 的激 光下能级的 Bolt zmann 因数分别为 0. 046 和 0. 02. 与 1 050 nm 相比, 1 030 nm 激光下能级由于有较多 的粒子数分布, 使其存在着更严重的再吸收效应 , 较 难实现粒子数 反转. 因此要想实现 1 030 nm 的振 荡 , 就需要激发大量的粒子数克服严重的再吸收效 应以形成粒子数反转; 而 1 050 nm 则需要较少的粒 子就可以实现粒子数反转, 形成振荡 .

LD端面泵浦Nd:YAP晶体连续输出1079nm激光器

LD端面泵浦Nd:YAP晶体连续输出1079nm激光器

LD端面泵浦Nd:YAP晶体连续输出1079nm激光器作者:宋婷曲大鹏来源:《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要:一台采用808nm半导体泵浦Nd:YAP晶体的波长为1079nm的连续输出激光器。

分析Nd:YAP晶体由能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁过程中三个波长1064nm,1072nm和1079nm的特性,在LD泵浦电流为1.5A时,通过晶体切割方式和腔内偏振选频,在直腔中实现214MW的1078.2nm连续输出。

对比不同腔长的谐振腔稳定参数G随热焦距的变化。

关键词:半导体泵浦;激光器;Nd;YAP晶体1 原理分析Nd:YAP晶体为负双轴正交晶体,可以选择的切割方式分别a轴切割,b轴切割,c轴切割。

晶体在1070nm附近主要有三个较强谱线,分别是1064nm,1072nm和1079nm,均为能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁产生,对应的斯塔克能级分裂分别为4F3/2的R1至4I11/2的Y1产生1064nm,4F3/2的R1至4I11/2的Y2产生1072nm,4F3/2的R1至4I11/2的Y3和4F3/2的R2至4I11/2的Y4产生1079nm。

三个波长的受激发射截面在不同轴向都不相同,其中1079nm在a轴和b轴上的受激发射截面都比其他两个波长稍强,在b轴方向为44x10-20cm2,所以为有利于1079nm获得较高增益,选择a轴切割的Nd:YAP晶体,切面垂直于a轴,此时在界面内的b轴和c轴分别垂直于a轴,在c轴方向,1064nm,1072nm和1079nm三个波长的受激发射截面基本一致,而在b 轴方向上,1079nm的受激发射截面相对高一些,分别为22×10-20cm2,39×10-20cm2,44×10-20cm2,所以为获得单一的1079nm波长输出,选择b轴偏振方向的1079nm谱线作为谐振激光。

对于c轴方向的来说,由于c轴和b轴互相垂直,可以通过腔内插入偏振器件单独抑制c 轴方向的其他波长起振,而对于b轴方向上的1072nm和1064nm,当增益更高的1079nm谱线起振后,由于能级竞争关系这两个波长会被竞争机制抑制,实现1079nm处单一波长输出;Nd:YAP在1340nm附近还有较强激光谱线,所以还需要在腔镜镀膜是考虑增加1340nm处的透过率,增大1340nm附近的损耗,避免该波段起振而与1079nm波长产生竞争。

日成泵浦绿光激光器技术指标

日成泵浦绿光激光器技术指标

日成泵浦绿光激光器技术指标
F日成泵浦绿光激光器是一种方便实用的标线工具。

可广泛用于作服装钉钮点光源定位、裁布机裁布辅助标线、缝纫机/裁剪机/钉钮机/自动手动断布机辅助标线定位、裁床裁剪对格与对条、电脑开袋机标线等等。

方便快捷、直观实用。

能打出一条明亮的绿线,工作人员零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁铺布等需准直的时候,起到精确定位准直的作用,大大提高工作效率。

技术参数均可按客户实际需要订制
泵浦绿光激光器采用原装进口808nm激光二极管,Nd:YVO4+KTP晶体。

激光器自带驱动电路,光学透镜,冷却系统本文由陕西日成贡献。

输出功率:50mW—300 mW
输出波长:532nm
输出功率:50~300 mW
工作电压:100~240V AC
工作电流:≤ 3500mA
光束发散度1~2mrad
光斑直径:Φ1.5mm
晶体:YV04+KTP
工作模式:TEM00
光学透镜:光学镀膜玻璃透镜
尺寸:33×33×80; 39×39×100;
49×49×30;Φ26×100
工作温度:15℃~30℃
预热时间:10分钟
稳定性:±5% @15℃~30℃
激光等级:Ⅲb。

LD泵浦Nd:YVO4/KTP腔内倍频绿光激光器的研究

LD泵浦Nd:YVO4/KTP腔内倍频绿光激光器的研究
绿 光激光 器研 究提 供参 考 。
激光 器 已成为世 界 各 国激 光产 业竞 相追 逐 的 目标 。
收 稿 日期 : 0 6 0 ~ 2 2 0 — 4 1

基 金 项 目 : 东 省 科技 计划 基 金 资 助 项 目 (O 3 L 3 1 ) 广 州 市 科 技 攻 关 基 金 资 助 项 目 (o 6 3D0 1 ) 广 2 O C O O7 ; 2o Z 一 1 1 作 者 简 介 : 如 刚 (9 5 )男 , 士 研 究 生 。研 究 方 向 为 激 光 器 件 与 晶体 性 能 表 征 。 ( — i: g 5 6 s acr) 王 17 一 , 硕 E malwr3 0 @ i .o n n 陈 振 强 (9 5 )男 。 究 员 , 士 。研 究 方 向为 激 光 器件 、 体 材 料 生 长 技 术 、 16一 , 研 博 晶 晶体 性 能 表征 。 张 戈 (9 2 )男 , 1 7一 , 副研 究 员 , 士 。研 究 方 向 为新 颖 固 体 激 光 器 件 。 博
a .6 W n i n t8 i cde tpump p owe . The c u a i fl w on e to s a a y e r a s ton o o c v r i n i n l z d.
Ke r s y wo d :LD— u e p mp d;ita a iy{e u n ed u l g;Nd : n r c vt r q e c o b i n YVO4KTP;g e n ls r / r e a e
文章 编 号 :1 0 — 8 X(0 6 0 — 1 60 0 5 4 8 2 0 ) 30 9 — 3
S u yo D— u e d: V / T nr c vt td f L p mp d N Y O4K P Ita a i y

LD端面泵浦Nd:YVO4/KTP连续绿光激光器热效应研究

LD端面泵浦Nd:YVO4/KTP连续绿光激光器热效应研究

L D端面泵浦 N :V 4 K P连续绿光激光器热效应研究 dY O / T
李 明真 毕云 峰 于 家峰 杨 海莲 , , ,
(. 1 德州学院物理 系, 山东 德州 23 2 ;. 5 0 3 2 山东大学 威海分校信息工程学 院, 山东 威海 24 0 ) 6 2 9
摘 要: 针对 N :V 晶体热传导各 向异性的特点, d O Y 在泵浦光为高斯光束、 泵浦尺寸小于通光 面 的情况下 , 求解 晶体热传 导 方程 , 到 晶体 中各 点 的精 确 温度 , 而分 析 L 得 从 D端 面 泵 浦 固体 激光器的热效应。在理论分析的基础上, 优化腔形, 设计 了V形折叠腔 N :V K P腔 内 dY O/ T 倍 频连 续绿光 激光器 , 在泵 浦 功率 为 1W 时 ,04 m 和 5 2m 激光 输 出功 率 分 别 为 74 W 和 5 16 n 3n .2 4 , 一光 转换 效 率为 4 . % ,6 7 。 W 光 95 2 .% 关键 词 : 激光 晶体 ; 热效应 ;dY O N :V 晶体 ; 端面 泵浦 ; 向异 性 各 中图分 类号 :N 4 . T 281 文献标 识码 : A
维普资讯
第3 7Байду номын сангаас 第 1 期 1
20 07年 1 月 1
激 光 与 红 外
L ASER & I NFRARED
Vo . 7, . 1 13 No 1 No e e , 0 7 v mb r 2 0
文章编号 :0 157 (0 7 1-18 3 10 —0 8 2 0 ) 116 - 0
S u y o e a fe to o e En - u p d Nd: t d n Th m lEf c f Di d d p m e YVO4/ TP K CW e n La e Gr e s r

LD端面泵浦NdYAGBIBO单模蓝光激光器

LD端面泵浦NdYAGBIBO单模蓝光激光器

作的平 2凹谐振腔结构 ,在泵浦功率为 2. 2 W 的情况 下 ,得到了 26. 5 mw 的 473 nm 稳定单模蓝光输出 , 光光转化效率约 1. 4% ,三个小时内功率波动小于
±5% ,为下一步蓝光激光器的产品化提供了理论依 据 ,我们将进一步分析影响输出效率的因素 ,提高蓝 光激光器的输出功率及长期工作稳定性 。
出现晶畴 ,而且价格昂贵 ; BBO 的有效非线性系数较
大 ,但位相匹配角度范围窄 ,走离效应严重 ,激光输
出呈椭圆形 ; LBO 晶体有良好的物理化学性质 ,损伤
阈值很高 ,接收角大 ,走离角小 ,但有效非线性系数
和倍频效率较低 。而偏硼酸铋 (B IBO )是一种新的
性能非常优秀的非线性光学晶体 ,除了具有物理化
对 (1)式中长度 l求导得到 :
f1
N
σ
0
α
= 1
exp ( - αl) - exp ( - αl)
f1
N
σ
0
l
+
L 2
+T 最佳增益介质长度约 2
mm。
1. 2 倍频晶体的选择
当前 ,常用于 946 nm 倍频得到 473 nm 激光的
非线 性 晶 体 有 : KNbO3 、BBO、LBO、B IBO。其 中 , KNbO3 晶体的有效非线性系数最大 、走离角小 ,原则 上讲是首选晶体 ,但它的温度接受角度窄 ,使用中易
摘要 : 从理论上分析了准三能级系统 946 nmNd: YAG全固态激光器运转的条件 ,并比较了几种不同的倍频晶体 的特性 ,给出内腔倍频获得 473 nm蓝光发射的方案 。用波长 808 nm、输出功率为 2. 2 W 的半导体激光器泵浦 Nd: YAG,采用内腔倍频的方法 ,在一定的温度下 ,用 Ⅰ类临界相位匹配 B IBO 晶体倍频获得了 473 nm 26. 5 mW 的单模连续蓝色激光输出 ,功率波动小于 ±5%。 关键词 : 准三能级 ; LD 泵浦 ; 内腔倍频 ; 473 nm全固态蓝光激光器 中图分类号 : O431 文献标识码 : A
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LD端面泵浦Nd:YAP晶体腔内倍频539.5nm连续输出绿光激光器
作者:曲大鹏宋婷
来源:《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期
摘要:一台采用半导体泵浦Nd:YAP晶体腔内LBO倍频的波长为539.5nm的连续输出激光器。

选取Nd:YAP晶体由能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁过程中的1079nm谱线作为基频光,采用I类相位匹配非线性晶体LBO作为倍频晶体,在LD泵浦功率为2W时,在V型腔中实现了50MW的539.5nm连续输出。

对比了不同腔长的谐振腔稳定参数G随热焦距的变化。

关键词:YAP晶体腔内;波长;激光器
1 引言
人眼敏感波长峰值在550nm;血细胞在540nm附近存在吸收峰。

Nd:YAP晶体为负双轴正交晶体,可以选择的切割方式分别a轴切割,b轴切割,c轴切割。

晶体在1000nm附近主要有三个较强谱线,分别是1064nm,1072nm和1079nm,这三个波长的受激发射截面在不同轴向都不相同,如表1所示,其中1079nm在a轴和b轴上的受激发射截面都比其他两个波长稍强,在b轴方向为44x10-20cm2。

当选择a轴切割的Nd:YAP 晶体时,切面垂直于a轴,此时在截面内的b轴和c轴分别垂直于a轴,可以通过偏振选频等方式b轴方向上的1079nm基频起振。

Nd:YAP的1079nm谱线的受激发射截面为44x10-20cm2,这个数值已经接近Nd:YAG 晶体的1064nm谱线的受激发射截面,比Nd:KGW和Nd:YLF的主要谱线都要强,而他的导热能力与Nd:YAG相当,在拓展固体激光器波长方面有很大潜力,对比不同晶体主要谱线的受激发射截面和能级寿命等参数,可以看到Nd:YAP的1079nm谱线是波长最长的,可以通过倍频获得539.5nm的黄绿色激光。

1079nm谱线是由能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁产生,Nd:YAP晶体能级分布如图1所示。

从ND:YAP能级可以看出,1079nm激光谱线的实现过程是由泵浦光将基态离子泵浦到4F5/2能级,然后通过无辐射跃迁到4F3/2能级,即1079nm的上能级,当上能级离子跃迁到4I11/2能级时产生1079nm激光谱线。

但是由于晶体的斯塔克能级分裂,该能级跃迁同时还会产生1064nm和1072nm两个波长,为了为了获得单一波长的1079nm基频光,腔内还需要采用相应的选频措施,如偏振选频,腔镜镀膜增大1064nm和1072nm波长损耗等。

Nd:YAP在不同轴向的吸收谱主要集中在730-760nm和780-820nm,由于目前730-
760nm附近的半导体LD激光功率不高而成本昂贵,而目前广泛使用的808nm半导体LD技术成熟,成本低,是性价比较高的,波长恰好在780-820nm之内,对应能级为4I9/2至4F5/2,可以通过无辐射跃迁到4F3/2能级正好作为1079nm光谱的上能级,该系统为四能级系统,有利于在较低泵浦功率下获得激光输出。

所以本实验选择2W的808nm半导体激光器作为泵浦光源。

另外,由于Nd:YAP在1340nm附近还有较强激光谱线,所以还需要在腔镜镀膜是考虑增加1340nm处的透过率,增大1340nm附近的损耗,避免该波段起振而与1079nm波长产生竞争。

2 实验结构
实验采用V型折叠谐振腔(图1),激光晶体Nd:YAP尺寸为3×3×5mm,采用a轴切割方式。

泵浦LD波长为805nm,泵浦光经过两片整形镜组聚焦到Nd:YAP晶体入射端,晶体入射端镀有1079nm高反膜和808nm增透膜作为激光谐振腔的一个腔镜,另一端镀1079nm增透膜以减少腔内损耗。

M1作为输出镜,采用平凹镜,凹面曲率半径R=50mm,镀有1079nm 高反膜和539.5nm增透膜并且在1064nm和1340nm的透过率大于50%,以抑制这两个谱线起振,平面镀1079nm和539.5nm增透膜,M2镜作为全反镜,凹面镀1079nm和539.5nm全反膜;在L1臂内插入布氏片,利用1079nm的b偏振相对其他波长受激发射截面大的特点,抑制于偏振与b轴垂直方向的激光起振,LBO切割角度为θ=90°,φ=10.4°,非线性系数为8.34,基频光无走离,放置在M2镜前,此处为L2臂内的光腰,理论计算V型腔L1臂上的光腰在Nd:YAP晶体内,约92um,L2臂上的光腰在M2镜前,约为51um。

图1:539.5nm V型腔激光器结构
3 数据分析
用matlab计算了谐振腔的稳定参数G随晶体热焦距变化情况,腔的G参数在热焦距大于50mm以上均处于稳定区间,可以稳定谐振。

实验中在LD电流为2A时是获得了51MW黄绿激光输出,利用海洋光学HR4000光纤光谱仪测试实际激光波长为539.35nm(图2),激(下转第139页)(上接第137页)光波长两侧没有其他波长的杂光,说明采取的波长抑制方案发挥了很好的作用。

激光实际光光转化2.6%,电流阈值在450mA附近,激光斜效率为3.4%,LD电流从400mA到2A调节过程中没有明显拐点,功率线性比较好。

输出光斑为高斯光斑,椭圆度85%,基本为TEM00模。

图2:539.5nm激光波长测试图
参考文献:
[1]朱志荣.血红蛋白在不同氧分压下的吸收光谱与组织反射光谱特性研究[D].广东:华南师范大学,2012.
[2]陈颖,蔡志平.Nd:YAP激光晶体偏振光谱的测量与分析[J].厦门大学学报(自然科学版),2005,44(01):338-342.
[3]欧阳小军.1339nm Nd:YAP固体激光器的理论与实验研究[D].福州:福建师范大学,2009.
[4]朱海永,张戈,黄呈辉等.高功率连续侧面泵浦1341.4 nm Nd:YAP激光器[J].强激光与粒子束,2006,18(9):1413-1416.
[5]于永吉.447nm蓝光激光技术研究[D].长春:长春理工大学,2010.
作者简介:
曲大鹏(1983- ),男,汉族,吉林省长春市人,大学本科学历,目前职称:工程师,研究方向:激光器。

宋婷(1983- ),女,汉族,吉林省长春市人,大学本科学历,目前职称:工程师,研究方向:激光器。

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