全固态激光器脉宽测试技术研究
脉宽1ms和10ns的激光损伤光学薄膜元件的比较分析
脉宽1ms和10ns的激光损伤光学薄膜元件的比较分析戴罡;陆建;王斌;刘剑;倪晓武【摘要】为了研究脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤,根据国际标准IS0-11254和国家标准GB/T-16601建立了光学薄膜损伤阈值测试装置.测量了脉宽1ms和10ns、波长1064nm激光作用下TiO2/SiO2增透膜的损伤阈值,观测了损伤形貌,测量了损伤厚度及损伤半径,分析了毫秒量级激光损伤光学薄膜的损伤机理并与纳秒激光引起的损伤进行比较.脉宽1ms的激光致使光学薄膜损伤的能量密度阈值比脉宽10ns的激光高一个数最级,功率密度阈值低4个数量级,损伤半径大180μm,损伤厚度大200μm.结果表明,脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤更为剧烈,不但损伤了光学薄膜的膜层,而且对光学薄膜的基底也造成了毁灭性的损伤.该结果可供脉宽为毫秒量级的激光与光学薄膜相互作用的研究参考.%In order to investigate the damage induced by ms laser, the experiment installation was established according to ISO-11254 and GB/T-16601.The 1064nm laser-induced damage thresholds of TiO2/SiO2 coatings at 1ms and 10ns pulse-widths were studied, and the damage photos, damage depth, damage radius and damage mechanisms were also investigated.The damage of the coatings induced by ms laser was compared with that induced by ns laser.The damage threshold of energy density induced by ms laser is one order of magnitude higher than that of 10ns laser, and the damage threshold of power density induced by ms laser is one ten-thousandth of that of 10ns laser.The damage radius induced by ms laser is 180μm longer than that induced by ns laser, and the damage depth is 200μm deeper.It could be concluded that 1res laser induced damage ofoptical coatings is more severe, it not only damage the coating but also destroy the substrate of the coating.The results provide important references for the researches of damage induced laser with pulse duration at millisecond scale.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2011(035)004【总页数】5页(P477-480,542)【关键词】薄膜;长脉冲激光;损伤阈值;损伤机理;基底损伤【作者】戴罡;陆建;王斌;刘剑;倪晓武【作者单位】南京理工大学理学院,南京,210094;南京理工大学理学院,南京,210094;南京理工大学理学院,南京,210094;南京理工大学理学院,南京,210094;南京理工大学理学院,南京,210094【正文语种】中文【中图分类】O484.4+1引言激光引起的光学介质膜的损伤问题已经被持续地研究了很多年[1-3]，其中激光的波长和脉宽是两个影响激光损伤阈值(laser induced damage threshold,LIDT)的重要因素。
863计划新材料技术领域全固态激光器及其应用技术
计划新材料技术领域全固态激光器及其应用技术重点项目年度课题申请指南一、指南说明全固态激光器（）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。
依据«国家中长期科学和技术发展规划纲要»和计划新材料领域“十一五”科技发展规划，“十一五”期间本重点项目将以全固态激光器件与材料研究为先导，面向激光先进制造技术、激光显示技术和激光医疗的需求，开拓全固态激光器及其应用技术的产业应用，促进材料与器件研究优势延伸到激光器应用优势和产业优势，在我国造就一个高水平的全固态激光器产业及其应用产业链。
根据以上总体考虑，本重点项目设置了“级全固态激光器及其工业化应用研究”、“新型激光材料与器件技术”、“激光全色显示技术”、“激光医疗技术与设备”、“激光微加工设备及其在电子工业中的应用”以及“技术标准、专利与战略研究”六个研究方向。
其中年度已经启动了“级全固态激光器及其工业化应用研究”、“新型激光材料与器件技术”和“激光全色显示技术”个方向。
年度启动了“激光全色显示技术”、“激光微加工设备及其在电子工业中的应用”和“技术标准、专利与战略研究”个方向。
本次公开发布“级全固态激光器及其工业化应用研究”技术方向“高功率全固态激光器焊接装备”和“激光医疗技术与设备”技术方向“全固态激光治疗血管瘤设备”与“全固态多波长激光眼底病治疗设备”等个课题申请指南，国拨经费控制数万元。
二、指南内容课题、高功率全固态激光器焊接装备研究目标：采用国产高功率全固态激光器，研制出满足汽车或船舶工业应用的高功率全固态激光器焊接装备，该装备性能稳定、可靠，能在工程环境下长期稳定运行，能焊接的普通低碳钢板、双面镀锌板和不锈钢板等板材。
研究内容：高功率全固态激光器光纤耦合技术；高功率全固态激光器一体化控制技术；高功率全固态激光装备焊接技术；实现高功率全固态激光加工装备的关键器件国产化，突破高功率全固态激光焊接装备的关键技术，研制出基于高功率全固态激光器的汽车制造或船舶制造用工业化激光焊接装备。
LD泵浦NdYVO4 Cr4+YAG被动调Q激光特性研究
LD泵浦Nd:YVO4 /Cr4+:YAG被动调Q激光特性研究光信息科学与技术专业指导教师摘要：半导体激光(LD)泵浦的固体激光器具有全固化、体积小、泵浦效率高等特点，在激光通讯、遥感探测、工业加工、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景，受到人们极大的关注。
使用连续激光二极管泵浦Nd：YVO4晶体，得到1064nm 的连续红外激光输出，在激光谐振腔中加入慢饱和吸收晶体Cr4+：YAG，得到了调Q脉冲激光输出，从实验上得到了泵浦功率、Cr4+：YAG小信号透过率以及输出镜透过率对输出脉冲特别是脉冲宽度的影响，并通过数值求解速率方程对实验结果进行了理论分析，实验结果与理论模拟基本相符。
关键词：LD 泵浦；Nd∶YVO4；Cr4+∶YAG；被动调Q；脉冲宽度Characteristic of a laser diode pumped passively Q switched Nd:YVO4laser with Cr4+:YAG saturable absorberStudent majoring in optics information science and technologyHeng SunTutor Xiuqin YangAbstract：Laser-diode (LD) Pumped solid-state laser has wide applications in the fields such as laser telecommunication ,remote-sensing detection ,industry and military as wellashealthduetoitsadvantagessuchasallsolidstate,high pump efficiency,smallvolumeandlonglongevity,andhasbeen ing continuous laser diode pumped Nd: YVO4crystalgets 1064 nm infrared laser outputcontinuously.Then addingslow saturable absorbercrystals Cr4 + : YAG in the laser cavity to obtain the output of theQ-switched pulse laser. Study the influence of the pump power, output transmission and cavity length to the output pulse in particularthe influence of pulse width from experiments.Through the numerical solution of rate equation to carry on the theoretical analysis with the result of the experiment and thenumericalsolutionsoftheequationsagreewiththeexperimentalresults.Keywords:LDpumped;Nd: YVO4; Cr4+:YAG; passively Q switched;pulse width第一章前言自上世纪六十年代世界上首台激光器发明以来，各类激光器和激光技术得到了迅速的发展，其中固体激光器的发展尤为突出。
激光器脉冲宽度
激光器脉冲宽度激光器脉冲宽度是指激光器发出的脉冲光的时间长度，通常用纳秒（ns）或皮秒（ps）来表示。
脉冲宽度的大小对于激光器的应用有着重要的影响，因此在激光器的设计和制造中，脉冲宽度是一个非常重要的参数。
激光器脉冲宽度对于激光器的功率和能量有着直接的影响。
在激光器发出的脉冲光中，能量和功率都是与脉冲宽度成反比的。
也就是说，脉冲宽度越短，激光器的功率和能量就越大。
这是因为在脉冲宽度很短的情况下，激光器发出的光子数目很少，但是每个光子的能量很大，因此总的能量和功率就会很高。
激光器脉冲宽度对于激光器的应用范围也有着重要的影响。
在一些需要高能量和高功率的应用中，比如激光切割、激光打标、激光焊接等，需要使用脉冲宽度很短的激光器。
这是因为在这些应用中，需要将激光的能量和功率集中在一个很小的区域内，以达到高效的切割、打标或焊接效果。
而脉冲宽度很短的激光器可以将能量和功率集中在一个很小的时间窗口内，从而实现高效的加工效果。
在一些需要高精度和高稳定性的应用中，比如激光测距、激光雷达等，需要使用脉冲宽度很长的激光器。
这是因为在这些应用中，需要将激光的能量和功率尽可能地均匀分布在一个很长的时间窗口内，以达到高精度和高稳定性的测量效果。
激光器脉冲宽度对于激光器的稳定性和寿命也有着重要的影响。
在激光器发出的脉冲光中，脉冲宽度越短，激光器的峰值功率就越高，从而对激光器的材料和结构造成更大的损伤。
因此，在设计和制造激光器时，需要考虑到脉冲宽度与激光器的稳定性和寿命之间的平衡关系，以保证激光器的长期稳定运行。
激光器脉冲宽度是一个非常重要的参数，它对于激光器的功率、能量、应用范围、稳定性和寿命都有着直接的影响。
在激光器的设计和制造中，需要根据具体的应用需求来选择合适的脉冲宽度，以达到最佳的加工效果和测量精度。
双脉冲输出激光器设计
双脉冲输出激光器设计李腾飞;于复生;孙中国;殷盛江;时维康【摘要】激光器作为一种重要的辅助光源已被广泛应用于用于材料加工、激光加工、精密测量和精密加工等工业环境中。
文章设计了一种双脉冲输出光器，对其进行了理论及实验装置结构设计，并对设计进行了可行性验证试验，结果表明：在LD 泵浦源的激励下，产生了最高功率达到0．57 W 的双脉冲绿色激光；随着泵浦源电流的增大，得到的绿色激光的光功率越大，直到其达到峰值；通过光电转换，采用高速示波器进行双脉冲的光信号采集，检测出激光脉冲的周期和脉宽均为20μs。
%As an important secondary source,laser has been widely used in materials processing, laser processing,precision measurement and precision machining.Based on the stress changes of the face milling cutter tools under the high-speed intermittent cutting,the paper created a kindof double pulse laser,designed its experimental device and theory,and carried out a good feasibility test.The results show:through the LD as the pump source,getting the double pulse green light which maximum poweris up to 0.57 W;with the increase of pump source current,the green laser's power is bigger and bigger,until reach the peak.Through the photoelectric conversion,in the experiment,high-speed oscilloscope is used for double-pulse optical signal collection,testing the laser pulse period and pulse width being 20us.【期刊名称】《山东建筑大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P585-589)【关键词】双脉冲;激光器;LD【作者】李腾飞;于复生;孙中国;殷盛江;时维康【作者单位】山东建筑大学机电工程学院，山东济南 250101;山东建筑大学机电工程学院，山东济南 250101; 山东省高校机械工程创新技术重点实验室，山东济南250101;山东建筑大学机电工程学院，山东济南 250101;山东建筑大学机电工程学院，山东济南 250101;山东建筑大学机电工程学院，山东济南 250101【正文语种】中文【中图分类】TN242现如今半导体激光器的应用愈来愈普遍，固态高功率双脉冲输出绿光激光器的研究得到了快速发展，脉冲激光器因为其特有的双脉冲信号，已被用于材料加工、激光加工、精密测量和精密加工等工业环境中。
「固体激光原理与技术综合实验」
「固体激光原理与技术综合实验」固体激光原理与技术是激光学中的重要专题，通过开展固体激光原理与技术的综合实验，可以进一步加深对固体激光的原理与应用的理解。
本文将结合我在固体激光原理与技术综合实验中的实际操作与实验结果，进行总结与分析。
固体激光器是一种利用实验高能粒子束（电子束或能量较高的离子束）轰击固体材料，使其中原子或分子由基态跃迁到激发态，再由激发态到基态时放出能量，达到产生激光的目的。
固体激光的特点是脉冲能量高、波长范围宽、光束质量好等。
在实验前期，我们首先进行了固体激光器的调试与优化。
通过调整准直镜和放大器内的透镜位置，保证激光的输出质量和稳定性。
同时，还对固体激光器的电路进行了优化，确保能量输入与输出的匹配度。
在实验过程中，我们还对固体激光的基本参数进行了测量与分析。
比如激光脉冲能量、重复频率、脉宽等参数。
通过实验测量，我们得到了与理论值相吻合的结果，验证了固体激光器的工作稳定性。
此外，我们还进行了固体激光与光纤耦合实验。
将固体激光器的激光输出经过多道实验室仪器，调整光纤接口，将激光耦合到光纤中，并在一定距离内传输。
实验结果表明，激光光纤耦合效率与光纤位置有明显关系，通过合理调整光纤位置，可以提高激光的耦合效率。
在实验的最后阶段，我们进行了固体激光的应用实验。
在此过程中，我们选择了微切割加工实验。
通过将固体激光器的激光输出与加工系统相连，实现对微细物体进行加工。
在实验中，我们通过控制激光的加工参数，如激光功率、扫描速度等，得到了精细、质量良好的加工效果。
总的来说，通过「固体激光原理与技术综合实验」，我对固体激光的原理与应用有了更深入的了解。
实验过程中，我熟悉了固体激光器的工作原理，掌握了调节和优化固体激光输出的技巧，学会了固体激光器与光纤耦合以及加工系统的连接与调整。
通过实验，我不仅加深了对固体激光的理论认识，还提高了实验操作技能，为今后从事相关工作打下了坚实的基础。
总结起来，通过「固体激光原理与技术综合实验」，我们对固体激光的原理和技术应用有了更深入的了解。
LD泵浦全固态调Q激光特性及脉宽控制的理论与实验研究
山东大学硕士学位论文LD泵浦全固态调Q激光特性及脉宽控制的理论与实验研究姓名：张海鹍申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：赵圣之20070910活介质内的位置，在重复频率等于５ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ时分别测量脉宽和平均输出功率随泵浦光束腰到激活介质泵浦端的距离ｚ的变化，如图２．９～２．１０中的点所示。
当ｚ大于２．Ｏｍｍ时无激光输出。
从图２．９～２．１０可见，改变ｚ能使脉宽和平均输出功率随之发牛变化，并且存在一个最佳位置，即当ｚ等于Ｏ．８ｍｍ时，测得平均输出功率最大，而脉宽最小。
图２．１ｌ中的实线给出了泵浦功率为１．３Ｗ、ｚＧ为Ｏ．８ｃｍ、Ｚ为０．８ｍｍ、重复频率等于４０ｌ‘Ｈｚ时示波器所记录的脉宽为１６０．４ｎｓ的脉冲波形。
然后保持ｚ等于Ｏ．８ｍｍ不变，并将泵浦功率固定为ｔ．８Ｗ。
使声光调制器在激光腔的直臂内沿轴向移动，在不同的重复频率下，脉宽和平均输出功率随ｚＧ的变化如图２．１２～２．１３中的点所示，ｚＧ的调节范围从１．ｏｃｍ到４．５ｃｍ。
从图２．１２～２．１３可见，改变ＺＧ能使脉宽和平均输出功率随之发生变化。
声光调制器越靠近输出镜Ｍ２，得到的脉冲宽度越小，平均输出功率越高。
当重复频率分别为４０ｋＨｚ和５Ｉ【Ｈｚ时，脉宽的变化范围分别为９６ｎｓ～２３９ｆｌｓ和４８ｎｓ～６９１１ｓ，这表明重复频率越高，脉宽可调范围越大。
２．２．２理论处理２—２．２１腔内光子数密度的空间分布如果激光运行在基横模状态，腔内光予数密度巾（ｒ，ｔ）可写为刖硼，）叫一引Ｑ思Ｄ考虑腔内光子数密度沿激光谐振腔的纵向分布，在激活介质、声光调制器和腔镜Ｍ２三处的光予数密度巾ｇ（ｒ，ｔ）、巾ａ（ｒ，ｔ）和巾０（ｒ’Ｄ可以表示为嘲：地。
鲁黼文一割但‘２‘２’（ｉ＝ｇ，ａ，Ｏ）其中，∞ｇ、∞ａ和∞０分别为基横模在以上三处的半径，巾ｇ（Ｏ，ｔ）、如（Ｏ，ｔ）和加（Ｏ，ｔ）为以上三处激光谐振腔纵轴上的光子数密度。
采用端面泵浦可以提高泵浦效率，但是此时泵浦光通常集中在激活介质的中央部位，晶体吸收的泵浦能量有相当一部分转换为热能存储在晶体内部而形成不。
[方案]固体激光原理与技术综合实验
![[方案]固体激光原理与技术综合实验](https://img.taocdn.com/s3/m/9c08e45ae418964bcf84b9d528ea81c759f52e53.png)
固体激光原理与技术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。
本实验的目的是了解并掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理、构成和调试技术，以及调Q、倍频等激光技术的原理和应用。
实验一半导体泵浦光源特性测量实验【实验目的】1．掌握半导体泵浦激光器的原理2．掌握半导体泵浦激光器的使用方法【实验仪器】半导体泵浦激光器、激光功率计、机械调整部件【实验原理】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，如下：（图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。
间接耦合：指先将半导体激光器输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。
本实验采用间接耦合方式，间接耦合常见的方法有三种，如下：a 组合透镜系统耦合：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。
b 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。