激光二极管抽运声光调Q高重复频率532nm激光器讲解
532nm光学倍频系统
不再要求是正交光束，非线性系数可以是对角张量元， 能更容易利用较大的非线性系数（PPKTP大约是KTP的3 倍左右，PPLN是LN的7倍左右）
2019年日本索尼公司Michio Oka, Kaoru Kimura等人;PPSLT
在LD功率为7.2 W时光-光转换效率高达40%，估计倍频转换效率在 70%以上，且光束质量因数M2高达1.3
1064nm
光束口径
5mm*5mm
脉冲能量Pulse Energy 1.0J~3J
重复频率 Repetition Rate
10Hz
脉宽Pulse Width
～ 10ns
冷却方式Cooling system
循环水冷，风水热交换 water cooling
发散角Beam Divergence
< 2mrad
2n1 2n2 1 I1 sin c N 1 1
2
优点：对光波不再有偏振态的要求
能较容易地实现相位匹配，能有效的实现非线性频率转 化。在整个晶体透光波段内实现所有的非线性应用要求， 而不受常规单晶材料的相位匹配限制
避免了离散效应，可以制备大孔径晶体
倍频效率： ：
n3 η= tanh2 n1 deff κ = c
2κ
P 2 ∗ L A cε0ω0
2ω0 2 n1 n3
η = 12.35%
2009年中国科学院光电研究院林嵩，赵江山，周 翊等 PPSLT:晶体周期为7. 97 um，长度3.5mm 基频光功率1133 mW, 倍频功率655 Mw,输出效率57.8%
2019年中国科学院光电研究院
PPMgLN晶体：长度为1 mm,短周期为6.95μm,占空比接近50%,大 面积均匀的PPMgLN;在6.8 W单管激光二极管(LD)抽运的情况下, 利用通光长度仅1 mm的PPMgLN,腔内倍频获得了3.8 W的绿光532 nm激光输出,光-光转换效率高达56%
532nm高亮度半导体激光器
532nmxx半导体激光器532nm高亮度半导体激光器可广泛用于服装裁床、缝纫机、裁剪机、印花机、绣花机、钉钮机、钉珠机、铆钉机、拉布机、开袋机、针车、毛巾印花机、枕巾印花机、平网印花机、以及鞋机定型机、后踵定型机等工业设备的标线定位。
产品特点：特点1.产生的绿色光线清晰明亮，产品直观实用体积小巧适用于各种服装，请打零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁能起辅助标线与定位作用，提高裁剪的精度，大大提高工作效率。
配套的支架和电源，使用简单方便。
管芯采用日本进口半导体激光二极管，内置电路板经改良，特别适于恶劣的工作环境，能有效保证产品的稳定性和使用寿命。
特点2：现代激光定位工艺与传统定位方式相比具有无可替代的优势a.传统定位过程繁琐；激光使用简易，通电即有断电即无。
b.传统定位模糊且不准，生产过程中耗损严重；激光效果清晰定位准确。
c.传统定位生产工艺落后、耗时、人工成本高；激光定位工艺先进，节省成本。
d.安装方便（若另配我厂生产万向转动支架，能使使用更简便）；拆卸简单。
特点3：产品光斑清晰，准直性好，体积小，工业适用性强，在工业和工艺待业的校正与定位中，取代了标尺、三角板、挡块等设备。
并且能够帮助您在无法采用机械导向或在需要双手同时工作的地方工作。
可以调节亮度，使之适合于材料表面和您所在位置的环境光线。
对人眼起到有效的保护。
xx提示：1，使用应注意相关的激光使用安全规定，不能直射人眼；2，激光器中半导体激光管属静电敏感器件，应遵守相关的电防护规定；3，电源线请勿用力拽拉；4，电源电压不要超过5v；售后服务对本公司售出的产品一律保证一年保修，三年维修的原则，在保修期内出现的任何质量问题将给予认真负责的处理。
欢迎用户提供宝贵的改进意见。
yyz。
激光器的基本技术激光调Q技术讲解课件
测量领域
利用激光的高亮度和相干性好 的特点，实现高精度的测量和 定位。
军事领域
利用激光的高亮度和方向性好 的特点，实现远距离的探测、 跟踪和瞄准。
工业领域
利用激光的高亮度和高能量密 度的特点，实现各种加工和制 造，如切割、焊接、打标等。
02
激光调Q技术介绍
调Q技术的定义
调Q技术
调Q技术是一种控制激光器输出 脉冲宽度的技术，通过调节激光 器的腔长或腔内损耗，使激光器 在脉冲状态下工作，从而获得短 脉冲和高峰值功率的激光输出。
当激光器处于低损耗状态时，腔内的光子数会逐渐增加，当腔内的光子数达到最 大值时，突然关闭腔的损耗，使腔内光子数突然剧增，导致激光器产生单脉冲输 出。
调Q技术的实现方式
机械方式
通过调节反射镜或光学元件的位 置来实现腔长或折射率的调节。
电学方式
通过改变腔内电场的分布来实现 折射率的调节。
调Q技术的优缺点
调Q技术的原理
调Q技术的原理是通过调节激光 器的腔长或腔内损耗，使激光器 在脉冲状态下工作。在脉冲状态 下，激光器的输出功率和光束质 量得到显著提高，从而获得短脉 冲和高峰值功率的激光输出。
调Q技术的分类
调Q技术可以分为被动调Q和主动 调Q两大类。被动调Q技术利用某 些材料的物理特性（如非线性折 射率变化）来实现腔内损耗的调 节；主动调Q技术则通过外部控 制电路或声光调制器等设备来实 现腔内损耗的调节。
等优点。
激光调Q技术在工业领域的应用
激光调Q技术在工业领域的应用也非常广泛，它可以用于加工各种材料，如金属、 非金属、复合材料等。
激光调Q技术还可以用于制造各种产品，如激光打印机、激光投影仪、激光传感器 等。
瓦级532nm绿光激光器的研究
瓦级532nm绿光激光器的研究The study of watt 532nm green laser摘要全固态绿光激光器具有效率高、激光输出光束质量好、运转可靠、体积小以及寿命长等特点，使其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，特别是受控热核聚变的驱动器、铀同位素分离的抽运源，以及大功率大能量的激光加工及激光医疗设备、激光微加工、激光的军事应用（激光雷达、激光制导等）等科学和工业领域中得到了广泛的运用。
关键词：泵浦、绿光激光器、倍频、声光调 Q、目录第一章概述……………………………………………………………………………1.1 绿光激光器的发展现状…………………………………………………1.2 半导体激光器泵浦声光调Q固体激光器的发展现状…………………..1.3 论文工作内容…………………………………………………………….. 第二章声光调Q绿光激光器的设计理论…………………………………………2.1 泵浦源……………………………………………………………………….2.1.1 泵浦源………………………………………………………………..2.1.2泵浦方式……………………………………………………………..2.2工作物质…………………………………………………………………….2.2.1掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）……………………………………………..2.2.2热效应………………………………………………………………….2.3 声光调Q…………………………………………………………………….2.3.1 调Q的基本原理………………………………………………………2.3.2 声光调Q的基本原理………………………………………………..2.3.3 声光调Q的动态特性与输出特性…………………………………...2.4 倍频晶体…………………………………………………………………….2.4.1倍频晶体………………………………………………………………2.4.2 倍频效率………………………………………………………………2.4.3 最佳聚焦………………………………………………………………第三章绿光激光器的实验…………………………………………………………...第一章概述全固态绿光激光器是利用激光二极管（LD）泵浦激光晶体产生在1μm附近的振荡，得到1064nm的激光，再结合非线性晶体的倍频获得532nm的绿光。
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 ASERSVol. 32, No. 4April , 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 AQ 2switched 532nmLaser with High R epetition R ateFEN 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, ChinaAbstract 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 2rate1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。
激光二极管抽运声光调QNd_YVO4板条激光器讲解
第37卷第5期中国激光V ol.37,N o.52010年5月CHINESE JO URNAL OF LASERSMay,2010文章编号:0258 7025(201005 1162 04激光二极管抽运声光调Q Nd Y V O 4板条激光器闫莹张恒利李静刘洋沙鹏飞辛建国(北京理工大学光电学院,北京100081摘要报道了采用激光二极管(L D阵列部分端面抽运N d Y VO 4板条声光(A O 调Q 激光输出特性。
实验中采用了平凹稳定谐振腔,输入镜曲率半径500mm,输出透射率为T =35%,腔长为L =110mm 。
N d Y V O 4板条晶体尺寸为12mm 10mm1mm,a 轴切割,c 轴平行于12mm 方向,掺杂浓度为0.3%。
在抽运功率为104W,重复频率为40kH z 时,得到最高平均输出功率为40W,单脉冲能量为1mJ,脉宽为42.2ns,光光转换效率为38.4%;在重复频率为20kH z 时,得到最高平均输出功率为33.3W ,单脉冲能量为1.66mJ,最短脉宽为21.1ns 。
关键词激光器;板条激光器;激光二极管抽运;Nd Y V O 4板条;声光调Q ;稳定腔中图分类号 T N 248.1 文献标识码 Adoi:10.3788/CJL20103705.1162LD Pumpe d Acoustic Optic Q Switched Nd Y VO 4Slab LaserYan Ying Zhang Hengli Li Jing Liu Yang Sha Pengfei Xin Jianguo(School of Optoelectr on ics ,Beijin g Instit ute of T echnology ,Beijing 100081,Chin aAbstract The output characteristics of an acoustic optic (AOQ switched laser diode (LDstac ks pa rtia lly end pumped Nd YVO 4slab laser was demonstrated.A stable cavity was employed,the curvature radius of input mirror was 500mm,the transmission of the output mirror wa s 35%,and the ca vity length is 110mm.The size of the 0.3%Nd YVO 4slab crystal was 12mm 10mm 1mm,with a cut and the c axis along it s 12mm direction.At pumping power of 104W and repetition rate of 40kHz,the average output power of 40W and single pulse energy of 1mJ were achieved with an optical t o optical efficiency of 38.4%and pulse width of 42.2ns;at repetition rate of 20kHz,the average output power of 33.3W and single pulse energy of 1.66mJ were a chieved with the pulse width of 21.1ns.Key wo rds la sers;slab laser;laser diode pumped;Nd YVO 4slab;ac oustic optic Q switched;stable resonator收稿日期:2009 05 22;收到修改稿日期:2009 06 30作者简介:闫莹(1984!,女,博士研究生,主要从事L D 固体激光器件方面的研究。
LD泵浦声光调Q窄脉宽532nm激光器
第37卷 第5期 激光与红外Vol.37,No.5 2007年5月 LASER & I N FRARE D May,2007 文章编号:100125078(2007)0520430202LD泵浦声光调Q窄脉宽532n m激光器苏艳丽1,姜其畅1,何京良2(1.山西运城学院物理与电子工程系,山西运城044000;2.山东师范大学物理与电子科学学院,山东济南250014)摘 要:报道了一种半导体激光器泵浦的声光调Q腔外倍频Nd∶Y VO4激光器。
当注入泵浦功率为10.3W,重复频率为20kHz时,1064n m近红外激光输出为2.9W,脉冲半高宽度20ns,峰值功率7.25k W。
对应的绿光输出功率650mW,脉冲半高宽度12ns,单脉冲能量32.5μJ,峰值功率2.7k W。
关键词:声光调Q;腔外倍频;Nd∶Y VO4晶体中图分类号:T N248.1 文献标识码:ALD2pu mped Acousto2opti cal Q2switched532nmLaser with Narrow Pulse W i dthS U Yan2li1,J I A NG Q i2chang1,HE J ing2liang2(1.Depart m ent of Physics and Electrical Engineering,Yuncheng University,Yuncheng044000,China;2.College of Physics and Electr onics,Shandong Nor mal University,J i′nan250014,China)Abstract:A di ode2pu mped acoust o2op tical Q2s witched external frequency2doubled Nd∶Y VO4laser is reported.A t10.3W of incident pu mp power,the average power of2.9W at1064n m with the pulse width of20ns and the highest peakpower of7.25k W is achieved.Accordingly,the average power of650mW at532n m is achieved.The pulse width is12ns,the pulse energy is32.5μJ and the peak power is2.7k W.Key words:acoust o2op tical Q2s witched;external frequency2doubled;Nd∶Y VO4crystal1 引 言目前对于绿光的获得,最直接的方法是对掺钕离子固体激光的近红外波进行腔内或腔外频率转换,产生二次谐波[1-5]。
LASER激光器的调Q技术专讲..
栅声常波数频率等较于声高波.声波光长作λ用s.光长束度射d足经够此大介,质满时足发生衍射,一部d分光 偏2s离原来方向。当
时(λs与λ分别为声波与光波波si长n),如 果λ射光与声波波面的夹角θ满足 2s
只有振荡持续到t＝tD时，增长 到了ΦD ，雪崩过程才形成， Φ才迅速增大，受激辐射才迅 速超过自发辐射而占优势。
ΦD Φi 图3 从开始振荡到脉冲形成的过程
②激光产生输出 忽略泵浦和自发辐射的影响。
因此，调Q脉冲从振荡开始建立到巨脉冲激光形成需要一定的延迟时间△t (也 就是Q开关开启的持续时间)。光子数的迅速增长，使△ni迅速减少，到t=tp时 刻， △ni= △nt，光子数达到最大值Φm之后，由△n ＜ △nt ，则Φ 迅速减少， 此时△n = △nf ，为振荡终止后工作物质中剩余的粒子数。可见，调Q脉冲的 峰值是发生在反转粒子数等于阈值反转粒子数(△ni= △nt)的时刻。
声光调Q开关时间一般小于光脉冲建立时间,属快开关类型。由于开关的调制 电压只需100多伏,所以可用于低增益的连续激光器,可获得峰值功率几百千瓦、 脉宽约为几十纳秒的高重复率巨脉冲。但是,声光开关对高能量激光器的开关能 力差,不宜用于高能调Q激。
光轴方向z施加一外电场E ,由于普克尔效应,主轴变为x‘、y’,z‘。令光束沿z轴方 向传播,经偏振器后变为平行于x轴的线偏振光,入射到晶体表面时分解为等幅的x' 和y'方向的偏振光,在晶体中二者具有不同的折射率η’x和η’y。经过晶体长度d距 离后,二偏振分量产生了相位差δ
2vd
c
LD泵浦声光调Q窄脉宽532nm激光器
关键词 ： 光调 Ｑ； 外倍 频 ；ｄＹ Ｏ 声 腔 Ｎ ：Ｖ 晶体
中 图分 类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ ２８１ 文献标 识码 ： Ａ
Ｌ ｐ ｍｐ ｄＡｃｕ ｔ—ｐｉａ ｓ ｉ ｈ ｄ５ ２ ｍ Ｄ—ｕ ｅ ｏ ｓｏｏ ｔ ｌ ｗ ｔ ｅ ３ ｎ ｃ Ｑ— ｃ
ｐ ｗ ｒｏ ． ５ Ｗ ｃ ｉｖ ｄ Ａｃ ｏｄｎ ｌ ｔｅａ ｅａ ｅｐ ｗ ｒ ｆ ５ ｍＷ ｔ ３ ｎ ｉ ｃ ｉｖ ．Ｔ ｅｐ ｌｅｗ ｄｈｉ ２ ｏ ｅ ｆ ２ ｋ ｉ ａ ｈｅｅ ． ｃｒ ｉｇｙ， ｖｒｇ ｏ ｅ ０ ７ ｓ ｈ ｏ６ ａ ２ ｍ ｓａ ｈｅ ｅ ５ ｄ ｈ ｕｓ ｔ ｓ１ ｉ
Ｌ Ｄ端 面泵浦 Ｎ ：Ｖ Ｋ Ｐ晶体腔外倍频 激 ｄＹ Ｏ／ Ｔ
光 器实 验装置 如 图 １所示 。
波的转换效率 ， 但是聚焦耦合会使 晶体热畸变效应 加剧 ， 造成明显的非线性吸收， 稳定性难以提高。对 于腔外倍频 ， 优点是谐 波 的模式较好 ， 输出功率稳 定； 缺点是基波单次通过 ， 谐波转换效率较低 。外腔 共振倍频稳定性好 ， 转化效率也较高 ， 但对腔匹配条 件要求苛刻 ， 结构也较为复杂。本文 主要研究 Ｌ Ｄ 泵浦声光调 Ｑ Ｎ ：Ｖ Ｋ Ｐ腔外倍频激光器的运 ｄＹ Ｏ／ Ｔ 转特性。当注入 泵浦功率 为 １ ． Ｗ， ０ ３ 重复频 率为
２ ｋ ｚ时 ， 得 输 出功 率 为 ６０ Ｗ 的稳 定 绿 光 输 ０Ｈ 获 ５ｍ
图 １ 腔外倍频实验装置图
１一Ｌ ２一Ｆ ｃ ｓｌ ｎ ； Ｄ； ｏ ｕ ｅ ｓ ３一Ｒ１； 一Ｎｄ ＹＶＯ ４ ： ４；
５一Ａ—Ｑ； Ｒ２７一 ． ６一 ； ，８一Ｋ Ｐ Ｔ
１ 引 言
出 ， 应 的 脉 冲 半 高 宽 度 为 １ｎ ， 脉 冲 能 量 相 ２ｓ 单
532nm激光倍频原理
532nm激光倍频原理532nm激光倍频原理介绍激光技术作为一种重要的光学技术，在许多领域中都得到了广泛应用。
其中，532nm激光倍频技术是一项重要的技术手段。
本文将从浅入深，逐步解释532nm激光倍频原理。
激光的基本原理1.激光简介：激光是通过受激辐射过程产生的一种高度聚焦的、高能量的、单色的光束。
2.激光产生原理：激光的产生主要由两个过程构成，即受激辐射和放大辐射。
激光倍频技术1.激光倍频简介：激光倍频是指将光波的频率提高到原来的2倍或更高，产生更短波长的激光。
2.532nm激光倍频：532nm激光是一种常见的绿光激光，在许多应用领域中需求较高。
而532nm激光倍频技术可以将其频率提高到原来的2倍，即产生266nm的紫外激光。
532nm激光倍频原理详解1.荧光物质的选择：为实现532nm激光倍频，首先需要选择合适的荧光物质，如β-BBO晶体。
2.波长调节：通过调整激光器的光路和外加电场，将532nm激光的频率调整到特定值，以匹配荧光转化的需求。
3.双倍频效应：当532nm激光通过β-BBO晶体时，由于晶体的非线性光学特性，波长减半，产生266nm的紫外激光。
4.激光束整形：通过使用适当的光学组件，可以对266nm激光进行整形，使其满足具体应用的需求。
应用领域1.生物医学：532nm激光倍频技术在生物医学中广泛应用于显微成像、荧光染料激发等领域。
2.光通信：532nm激光倍频可以提供更高的传输速率和更高的带宽，因此在光通信领域有着重要的应用价值。
结论532nm激光倍频技术是一种重要的激光技术手段，通过选择合适的荧光物质和调节激光波长，可以实现532nm激光频率的加倍，从而产生更短波长的激光。
该技术在生物医学和光通信等领域有着广泛的应用前景。
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第32卷第4期2005年4月中国激光C H IN ESE J OU RNAL O F L ASERSVol. 32, No. 4April , 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 AQ 2switched 532nmLaser with High R epetition R ateFEN 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, ChinaAbstract 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 2rate1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。
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, 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。
作者简介:冯立春(1974—E 2mail :fenglc97@mails.tsinghua. edu. cn462中国激光32卷光调Q 绿光激光器[8], 取得了高功率的绿光激光输出; 研究了激光器在脉冲重复频率1～30k Hz 范围内的性能, 得到倍频脉冲的峰值功率在重复频率为10k Hz 时达到最大值的实验结果, 在低重复频率时峰值用Agilent 54611A 型示波器测量激光脉冲的宽度和重复频率, 用物科光电L P 23A 型功率计测量平均输出功率。
功率降低。
文献[7]认为在低重复频率时峰值功率下降的原因是由于自发辐射引起的上能级集居数降低, 但并未对此解释给出理论证明和实验验证。
本文研究了激光二极管端面抽运的Nd ∶YVO 42KTP 腔内倍频声光调Q 激光器, 在1～100k Hz 的宽重复频率范围内, 平均功率、脉冲宽度和峰值功率与重复频率的关系, 与文献[7]的结果进行了比较, 并对实验结果进行了分析。
3实验结果及分析3. 1实验结果首先研究了激光平均输出功率与脉冲重复频率的关系, 测量结果如图2所示。
在脉冲重复频率为50k Hz 时, 得到最大平均输出功率210. 4mW 。
2实验装置实验装置如图1所示。
, 腔镜M 11808nm 光高透, 和532nm 光高反; Nd ∶YVO 4KTP 晶体和声光Q 开关两端面镀对1064nm 和532nm 光的增透膜; 输出反射镜M 2镀对1064nm 高反和对532nm 高透的介质膜。
抽运源为功率1W 的激光二极管, 其输出光经过焦距为3mm 的非球面透镜聚焦到Nd ∶YVO 4晶体上。
Nd ∶YVO 4和KTP 晶体尺寸分别为3mm ×3mm ×1mm 和3mm ×3mm ×5mm 。
激光二极管、激光晶体图2532nm 激光输出平均功率随脉冲重复频率的变化Fig. 2Average output power of 532nm laser as a functionof the Q 2switched pulse repetition rate与倍频晶体固化为一个整体, 对其使用半导体制冷器进行整体控温。
声光介质采用熔融石英, 声光作用长度为2cm , 换能器工作频率为70M Hz 。
声光Q 开关驱动器为本实验室自制, 射频最大输出功率可达7. 5W , 重复频率在1Hz ～105k Hz 可调。
此驱动器脉冲宽度与重复频率的关系如图3所示。
重复频率1Hz 到1k Hz 时, 激光脉冲宽度基本不变, 为17. 2ns 左右, 当重复频率为100k Hz 时, 脉冲宽度为33ns 。
实验中, 激光器在高重复频率下的输出比较大大提高了声光器件的衍射效率, 提高了激光器的性能。
激光器整体尺寸为10cm ×5cm ×3cm , 结构非常紧凑。
使用PIN 光电二极管接收532nm 激光脉冲,稳定, 输出为基横模, 光斑直径为0. 16mm , 发散角为3mrad , 光束质量因子M 2=1. 42。
图4为示波器得到的532nm 激光脉冲波形。
图5为50k Hz 重复频率下,532nm 输出的平均功图1声光调Q 532nm 激光器实验装置示意图Fig. 1Schematic of the experimental setup for the A 2OQ 2switched 532nm laser图3532nm 激光脉冲宽度随重复频率的变化Fig. 3Pulse width of 532nm laser as a f unction of theQ 2switched pulse repetition rate4期冯立春等:激光二极管抽运声光调Q 高重复频率532nm 激光器463率与抽运功率的关系。
在50k Hz 重复频率下, 532nm 阈值抽运功率为200mW , 在1W 的抽运功其中n 2为激光上能级集居数, Δn 为反转集居数, σ和N l 分别为工作物质中激光的受激发射截面和腔内激光的光子数密度, v 为工作物质中的光速, τf 为上能级自发辐射寿命, n0为基态能级集居数, W 03为受激吸收跃迁几率。
率下,532nm 输出功率为224mW , 从激光二极管输出的808nm 抽运光到532nm 绿光的总光光转换效率为22. 4%, 高转换效率很大程度上得益于系统中的非球面耦合聚焦系统的优异性能。
图4532nm 调Q 脉冲波形Fig. 4Pulseshape of 532nm Q 2图6单脉冲能量与脉冲间隔时间的关系Fig. 6Energy per pulse as a f unction of time betweenadjacent pulses假设在腔内Q 开关关闭即进行储能时, 没有激光产生, 并引入参量τp 来表征抽运速度, 则可以得到=-d tτf+τpn 2+τp, (3图5532nm 平均输出功率与抽运功率的关系Fig. 5532nm average output power as a function of LDpower (50k Hz repetition rateσσ其中, τp =1/W 03=1/(p v p N p , p 和N p 分别为工作物质对抽运光的受激吸收截面和腔内抽运光的光子数密度, v p 为工作物质中抽运光的光速。