LD端面泵浦内腔倍频全固态绿光激光器研究进展
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Nd：YAP晶体腔内倍频539.5nm连续输出绿光激光器
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。
LD泵浦全国固态调Q激光特性理论与实验研究的开题报告
LD泵浦全国固态调Q激光特性理论与实验研究的开题报告一、研究背景及意义全固态激光器是利用固态材料中嵌入稀土离子而形成放射性能量的激光器，具有低噪声、高功率、长寿命、紧凑型等优势，是目前激光技术发展的重要方向之一。
调Q激光技术是全固态激光器发展的一个重要分支，在激光加工、医学、军事等领域有着广泛的应用。
调Q激光器具有超短脉冲、高峰值功率、高重复频率等特点，可以用于二次谐波生成、时间分辨光谱、微加工等领域。
LD泵浦全国固态调Q激光特性理论与实验研究的目的在于深入了解全固态调Q激光器的工作原理、特性以及对其进行实验研究，为调Q激光技术的进一步发展提供理论和实验基础。
二、研究内容1. 调Q激光技术的基本原理与发展历程的概述2. 如何利用激光二极管(LD)泵浦全固态调Q激光器：波长选择、荧光寿命匹配等原理和参数的优化3. 实验室制备全固态调Q激光器的关键技术：固态激光器材料的选择、样品制备等4. 调Q腔设计原理及其对激光特性的影响的模拟和实验验证5. 荧光补偿技术、温控技术等对激光器性能影响的讨论6. 利用全固态调Q激光进行微加工及二次谐波生成的实验研究三、预期成果1. 掌握全固态调Q激光的工作原理和特性2. 理论模拟和实验研究调Q激光的调Q腔设计对激光特性影响的关键技术3. 利用调Q激光进行二次谐波生成和微加工的实验研究4. 为全固态调Q激光技术的发展提供理论和实验基础。
四、研究方案1. 文献调研及理论分析：深入了解调Q激光技术的原理和发展过程，探讨LD泵浦全固态调Q激光器的关键技术及其应用领域。
2. 全固态调Q激光器实验制备与测试：根据理论分析，制备全固态调Q激光器样品，并对样品进行性能测试，研究调Q激光器的特性。
3. 模拟与实验验证：对全固态调Q激光的调Q腔设计原理进行理论分析和数值模拟，通过实验验证获得调Q腔的优化方案。
4. 实验研究调Q激光进行微加工及二次谐波生成的应用：利用全固态调Q激光的超短脉冲和高峰值功率进行二次谐波生成以及微加工应用的实验验证。
LD泵浦全固体单频YVO_4_KTP绿光激光器研究
第31卷 第4期2001年8月激 光 与 红 外LA SER&IN FR AR EDV o l.31,N o.4A ug ust,2001·激光器· 文章编号:1001-5078(2001)04-0208-02LD泵浦全固体单频YV O4/K T P绿光激光器研究郑 权1,檀慧明1,赵 岭2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春,130022;2.中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)摘 要:报道了一种用国产激光二极管泵浦的全固体高效率单频Nd∶YVO4/KT P绿光激光器的设计。
结合采用短程吸收法与双折射滤光片技术两种选频方案,实现了Nd∶YVO4/KTP结构绿光激光器的单频稳定输出。
在泵浦功率为360m W时,单频稳定输出达38m W,光-光转换效率超过10%。
关键词:LD泵浦;Nd∶YVO4/KT P;单频;绿光激光器中图分类号:T N248.1 文献标识码:AStudy of LD-pumped YVO4/KTP Single-frequency Green LaserZH ENG Quan1,T AN Hui-ming1,ZHAO Ling2(1.Chang chun institut e o f O ptics,F ine M echanics and Phy sics,Changchun130022,China;2.Shanghai insti-tute o f Optics and Fine M echanics,Shanghai201800,China)Abstract:A design of LD-pum ped high efficiency Nd∶Y VO4/KT P single fr equency gr een laser w as presented in the paper.U sing the combination of sho rt absor ptio n depths and bir ef ring ent filt er for med by a type-ⅡCP M K T P cr ystal and a Brew ster plate,mode selectio n w as per for med.W it h360m W incident pump laser,38mW single-fr equency laser o ut put w as obtained,t he o ptical-to-optical conv ersio n up to10%Key words:L D-pumped;N d∶Y V O4/KT P;single-fr equency;g r een laser.1 引 言LD泵浦的全固体激光器具有效率高、结构紧凑、光束质量好、性能稳定、寿命长等优点,日益引起人们的广泛重视。
LD端面泵浦腔内倍频Yb_YAG绿光激光器_林洪沂 (1)
摘
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泵浦的全固态激光器的单频实现方法
#激光器件与元件#LD 泵浦的全固态激光器的单频实现方法郝二娟1,2,李 特1,2,檀慧明1,钱龙生11.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130022)2.中国科学院研究生院,北京100049提要:由于/绿光问题0的存在,使得全固态腔内倍频激光器的应用备受限制。
本文详细分析了用单纵模法实现全固态腔内倍频激光器单频输出的各种方法和实验装置。
关键词:全固态腔内倍频激光器;单纵模;单频;中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2006)02-0014-02Methods of obtaining single -frequency of all -solid -state lasersintracavity frequency doubling in diode -pumpedHAO Er-juan 1,2,LI Te 1,2,TAN Hui-ming 1,QIAN Long-sheng 11.Changchun Ins ti tute of Optics Fi ne Mechanics and Physics,the Chines e Academy of Science,Changchun,130022China;2.Graduate Sc hool of the Chinese Acade my of Science ,Beiji ng 100049,ChinaAbs tract:Because of the d Green problem d ,the applications of all-solid-s tate lasers i s li mited.Methods and mechanis m of obtaini ng si ngle-frequenc y in all-s olid-s tate intracavi ty frequency doubli ng lasers by si ngle-longitudinal-mode ways are described i n this paper.K ey words :all-s olid-s tate i ntracavi ty frequency doubli ng lasers;single-longitudi nal-mode;si ngle-frequency收稿日期:2005-08-05基金项目:863课题基金资助项目(2002A A311140)作者简介:郝二娟(1980-),女,博士生,主要从事二极管泵浦的全固态激光器方面的研究。
LD端面泵浦的全固态被动连续锁模激光器实验研究的开题报告
LD端面泵浦的全固态被动连续锁模激光器实验研究的开题报告概述：本文将介绍一项关于LD端面泵浦的全固态被动连续锁模激光器实验研究的开题报告。
该研究主要是针对LD端面泵浦的全固态被动连续锁模激光器的特性及应用展开的。
研究背景：以现有的光学器件和技术，研制高功率、高能量、高亮度固态激光器已成为实现现代光学、光电子学、信息技术及制造等多个领域的基础。
由于半导体材料的独特性质，利用LD端面泵浦的全固态激光器相比于其他激光器具有更高的效率、更小的尺寸、更低的成本和更好的可靠性等优势。
被动连续锁模激光器可以实现发射光的频率和相位同步，从而使得激光的光谱变得比较窄，应用于高精度测量及未来的光通信、激光雷达和激光成像等领域。
研究内容：本研究将主要围绕LD端面泵浦的全固态被动连续锁模激光器进行实验研究。
其中包括实验系统的构建，利用全固态被动连续锁模技术调节激光器的频率和相位，并对其光学特性、功率输出、光谱变化等进行测试分析。
研究目标：本次研究的主要目标是利用LD端面泵浦的全固态被动连续锁模激光器，实现更高效率、更小尺寸、更低成本、更好可靠性的激光器的研制，并能应用于未来的光学、光电子学、信息技术及制造等领域。
研究方法：本研究将采用实验室搭建的实验系统，利用全固态被动连续锁模技术进行调节，利用光子学测试仪器进行激光器的光学特性、功率输出、光谱变化等测试分析。
通过实验方法，探索其在不同领域的应用。
研究意义：本研究对于开发高功率、高能量、高亮度激光器，进而更好地应用于光学、光电子学、信息技术及制造等领域具有重要的意义。
研究成果也能够为相关领域研究人员提供新的思路和有效手段。
LD端面泵浦全固体高功率457nm脉冲激光器的研究的开题报告
LD端面泵浦全固体高功率457nm脉冲激光器的研究的开题报告一、选题背景随着激光技术的不断发展，激光器在医疗、通信、制造等领域得到广泛应用。
其中，脉冲激光器作为一种高能量、高功率、高稳定性的激光器，在工业和军事领域具有重要的应用价值。
然而，现有的脉冲激光器普遍存在体积大、功率低、成本高等问题，且波长覆盖范围有限，难以满足新兴领域的需求。
因此，开发新型高功率、全固态、波长覆盖广的脉冲激光器是当前的研究热点之一。
二、研究目的本文旨在设计一种基于LD端面泵浦的全固态高功率457nm脉冲激光器，并对其进行性能测试和优化，实现高能量、高稳定性、低噪声的输出。
三、研究内容1.系统设计：根据波长要求和器件性能，设计端面泵浦全固态激光器的光路结构、光学系统和稳定控制电路等。
2.材料选择：选取高品质、高激发交叉截面的Nd:YVO4晶体、高反射率、高透过率的反射镜材料和优质的Q开关材料，保证激光器的高品质因素。
3.系统搭建：根据设计方案，制作光路结构，搭建电路和控制系统，对全固态激光器进行组装，并对系统进行测试和调试。
4.性能测试和分析：对全固态激光器进行性能测试，包括激光输出能量、脉冲宽度、脉冲重复频率、波长稳定性等参数，分析全固态激光器的输出特性。
5.性能优化：基于测试结果，对全固态激光器进行性能优化，例如优化光路结构、调节Nd:YVO4晶体温度、调整Q开关等，提高激光器的输出能量和稳定性。
四、研究意义本文的研究成果将有助于满足新兴领域对高功率、高能量、波长覆盖广的脉冲激光器的需求，促进激光技术在医疗、通信、制造等领域的广泛应用。
同时，本文的研究方法也为探索其他高性能、全固态激光器的设计和优化提供了指导和借鉴价值。
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在 ０ ．％。 ｉ ５ ７ ｍ 绿 光输 出 ， ６ Ｗ 泵 浦 功 率 下 二 次 。 报 道 的 稳 定 性 优 于 ０ ２ ２ｎ Ｉ 谐 波输 出 ２ ． Ｗ ，光 ～光 效 率 达 ３ ．％ ， ３ 研 究 现 状 ０５ ４２ ＝ ． ，绿 光 功 率 不 ＝ 从２ ０世 纪 ９ ０年 代 开 始 ， 内 腔 倍 频 ， 而 且 光 束模 式 很 好 ，Ｍ ： １ ２ 采 用 端 面 泵 浦 的 内 腔 倍 频 激光 器可 以 特 别 是 内腔 倍 频 绿 光 激 光 器 的技 术 日渐 成 稳 定性 小 于 ± １ ＲＭ Ｓ。２ ０ ％ ０ ７年 ，北 京 获得较 高的泵浦耦合效率 和高的输 出光 束 存 在稳 定性 题 ，绿 光激 光 器 的 发 展 仍 然 缓慢 。 熟。 后， 此 内腔 涪 频 激 光 器 开 始 向 四 个 主 要 方 向 发 展 ：高 输 出 功 率 、高 光 束 质 量 高转 换 效 率 １ 和 ／或 输 出功 率 的 ０ 高稳 定 性 ８ １。 ；４ ］ ２ １高输 Ⅲ功率 ． ｉ理工大学的张 叵利等人 使用激光二极管面 ｝ 阵端面 泵浦板 条Ｎｄ． ＹＡＧ， 并应用电光调Ｑ 技 术获 得近衍 射极 限内腔倍频 绿光输 出 ，
腔 倍 频 激 光 器 多 是 绿 激 光 器 。 ｊ 有 关 现 芏，
输 出功 率 火 于 ＩＯ 的绿 光激 光 器 的 报 道 Ｉ ＯＷ
Ｍ２ ． ，重复频率 １ ＨＺ ＝１ ３ ｋ ，脉宽 １ ．ｎ ， ６ ７ ｓ
光器进行内腔倍频 ，获得 了平均功率 ９ Ｗ ３ 的绿光输 出，Ｍ 达到 １ ５ ． ，二次谐波转换 效率达到 ５ ％。但是兼顾输 出功率和光束 ７ 质量 仍然 是一 个难题 。 ２３高转换效率 ． 因 为 二 次 谐 波 转 换 的效 率 普 遍 偏 低 ，
质量 ，是 Ｌ Ｄ泵浦 固体激光 器中一个很重
要 的研 究方向。近年来高功率二极 管阵 列
（ ）的发光 面积 加大 ，同时数值 孔 ＬＤ Ａ
径 也大 ，给端面 泵浦带来了一定困难 ，不 单脉冲能量 １ｍＪ 光 一光效率 １ ．‰ 脉冲 过 在追 求高光束质量的应用方面 ，端面泵 ８ ， ０７ ．％。 ！ 浦 仍是一 种有 优势的 方案。 得益 于 １ ｍ 波长附近的红外激光 器 Ｊ 能 量 稳 定 性 约 为 ０ ８ 而 高功率下的高光束质量输 出也慢 慢 ｌ 的快速发展￣ ＫＴＰ Ｉ ］ 等高效率非线性介 质的 ｛ 二 卜 世纪九十年代 ，国内外二极管端 出现 ， 二次 惜 波 倍频 得 到 绿 光 输 出 的 激 光 成为可能。２ ０ 年 ，清华大学的朱鹏 、刘 面 泵 浦 内 腔 倍频 固 体 激 光 器 的 研 究 进展 迅 ０８ ｏ 等 ： 器发 展 最 早 ， 且 发 展 迅 速 。 并 目前 高功 率 内 代 军” 人 使 用端 面 泵 浦板 条 Ｎｄ ＹＡＧ激 。 速 。。ｌ ９ 年 ，Ｓ ａ ｎ ｎ等人ｌ 使用 ９１ ｈｎｏ Ｉ ７
Ｎｄ： ＹＡＧ 得￣ ｉ １Ｗ 倍 频 绿 光 激 光 器 。 Ｊ 获 ０３ ５
国 内 中科 院 理 化 技 术 研 究 所 在 高 功 率 ｉ 内 性 情 频 方 面 取 得 了 很 好 的 研 究 进 展 。 ： 导 致 泵 浦 光 到 喈 波 输 出 的 光 ～ 光 效 率 不
出。１９ 年 ，Ｈａｄ ｎ等人【报道 了内腔 ９８ ｒ ｍａ 倍频 ＹＬ Ｆ连续 ５ ６ ５ｎ ２ ． ｍ激 光器，采用环 形腔结 构 ，腔内插 入 ＴＧ Ｇ法拉 第旋转器 ， ｆ利 用２ ０ 线阵激光 二极管双端泵浦 ， 台２Ｗ 在 吸收２ ．Ｗ 泵浦光的情况下得Ｎ６ ２ ５６ ．Ｗ单频 偏 振 光输 出 ，Ｍ ！ 数 小 于 １ ２ 参 ． 。他 们 同 时 得出结 论， 认为Ｎｄ ＹＬ ｃＮｄ ＹＶＯ 有更 ： ＦＩ ｋ ： ４
到 平均 功 率 １０ 的绿 光 输 出 ， 宽 １０ ｓ ． ４Ｗ １ｎ 。 １ ９ 年 ，Ｙ．Ｆ．Ｃ ｅ ９７ ｈ ｎ等人［１ 用紧 １ １ 采 输 出 为 １４ 时 的 Ｍ 参 数 小 于 ｌ 。２ ０ 凑 的 谐 振 腔 实现 激 光 器 的 单 模 振 荡 ，得 到 ２Ｗ ２ １ ０６ 年 ，他 ｆ进 一 的研 究ｌ 到输 出 为 １０ ｆ Ｊ 步 得 ２ Ｗ Ｊ 的 光 光 转 换 效 率 达 到 ２ ．％，而 该 论 文 ６８ 时 的 Ｍ 参数 为 ６ ２ ２ ． ，光 光 效 率 １ ．％ ， ５２ 中 也 曾提 到 ，此 前 报 道 的 有 关 转 换 效 率 都 低 于 ｌ％。 ２ ０ 年 ，Ｐ ｎ Ｏ ０５ ｅ ｇ等 人 内腔 倍 频 Ｉ ４２ ２ｎ ． ５ ７ ｍ 绿 光输 出的 光 一光 效率 达 ３ ． ％。 ０ ６年 ，Ｉ ｕｓＭｃ ｏ ａ ｈ等 人ｎ报道 了 Ｊ ２０ ， ｉ ｏ Ｄ ｎｇ 使 用 ＬＢＯ 倍 频 晶体 采 用 腔 倒 空 技 术 得 到
小 的热 透 镜 效 应 ， 自然双 折 射 特 性 ｔＮｄ 而 ； ： ｋ ． ＹＡＧ好 ，但是高功率 时的损伤特性 不好 。
２ ０ 年 ，该所激光物理 与技术研 究中心的 ０５ 薄 勇、 耿爱从等 在重复频率为 １ｋ ｔＨ 得 Ｏ ｔｚ， ｆ
ｊ 高 。很 多科研工 作者开始将提高倍频激光 一 ｉ 器 的光 ～ 光 效 率 作 为一 个研 究 重点 。
１ Ｗ 线阵激光二极管泵浦 Ｎｄ ＹＡＧ晶体 ， ０ ： 获 得平 均功率 ７ ０ ｗ 的绿光输 出， ５ｒ ｏ 重复频 率 １ｋ ０ ＨＺ，非 线 性 转换 效率 达 到 ４ ％。 ７
国际 上 一 些 大 公 司 的 研 究 成果 比较 突
１．已 经 有 许 多 。 目前 ，平 均 输 出功 率 最 高 的是 Ｃ ａ ｇ 人ｌ ９ ８ 报 道 的 Ｉ ｈ ｎ 等 １ ９年 １ １ 浦 Ｄ泵