固体激光器

摘要： 浸入式直接液冷固体激光器的设计理念自提出以来即受到广泛关注,其增益介质与微通道内冷却介质直接接触进行换热的方式能显著提高传热效果.微通道的结构、流体流动及增益介质热负荷直接影响激光器光程差(OPD),从而影响激光出光质量.基于实际浸入式直接液冷固体激光器操作条件优化的需要,建立二薄片三通道(坐标轴x正方向为双流道流动方向)小型固体激光器冷却系统几何模型,并将热流固耦合方法和OPD计算模型相结合,模拟研究微通道内雷诺数、增益介质热负荷对OPD的影响.模拟结果表明:冷却系统的转捩雷诺数为2600;相同热负荷下,随着微通道内流动雷诺数增大,OPD波峰与波谷的位置向x轴的负方向(单流道流动方向)移动、峰谷值增大;相同雷诺数下,随着增益介质热负荷增大,增益介质热变形程度增大,OPD的波峰与波谷位置不变、峰谷值增大;为保证固体激光器出光质量,当实际热负荷为2000 W要求时,由于增益介质所受最大应力和微通道层流流动的限制,雷诺数应控制在2200～2600范围内;当雷诺数为2300时,由于增益介质所受最大应力的限制,热负荷应控制在2400 W内.建立的热流固耦合并结合OPD计算模型方法,可面向固体激光器的研发与应用,指导实际直接液冷固体激光器操作条件的优化.

摘要： 设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器,采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构,搭建了板条五通放大系统,实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式,放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作,脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后,注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时,板条放大器输出平均功率377 W,单脉冲能量15.5μJ;当种子源工作重复频率为49.8 kHz时,板条放大器输出平均功率89 W,单脉冲能量1.8 mJ,峰值功率为134 MW,放大倍率达到7.2×10^(4)。

摘要： 矢量涡旋光束是一种新型的结构光场,具有螺旋相位和横截面各向异性偏振分布,在光镊、旋转体探测、光通信、高分辨率成像、量子信息等领域展现出广泛的应用前景。随着研究的不断深入,对矢量涡旋光束的复杂光场模式分布要求越来越高,给矢量涡旋光束的生成技术带来了巨大的挑战。此外,如何更加实用且有效地完备表征矢量涡旋光束的模场分布、模式特性亦是其应用的重要基础。本研究团队长期从事包括矢量涡旋光束在内的结构光场调控及应用技术研究,提出了多种输出模式连续可调的矢量涡旋光束腔外、腔内生成技术。介绍了近年来本课题组在矢量涡旋光束的表征和腔内生成方面的主要工作,包括矢量涡旋光束总角动量态的四参量表征法、激光谐振腔内横纵模调控技术等,并在此基础上报道了人眼安全波段全固态矢量涡旋光束激光器。

摘要： 本文报道了基于腔内球差在端泵Nd:YVO_(4)激光器中选择单一高阶拉盖尔-高斯(LG)振荡模式的实验研究.在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入明显的球差,使具有不同光斑半径的各阶LG模式的光路在空间上发生分离,从而实现对模式的选择作用,1.03 W泵浦功率下线偏振1064 nm激光能够在LG_(0,)±10和LG_(0,)±33之间以单横模工作.分析发现适当的横模间球差是抑制边模、选择单一高阶LG模式的必要条件,而过大的球差又会导致单一LG模式自身遭受明显的损耗,不利于产生高阶的LG模式输出.据此进一步优化实验参数,获得了角向指数m达到±75的高阶LG模式输出.

摘要： 开发了面向光电子专业高年级本科生的基于球差选模的固体激光器横模特性实验系统,在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差,使具有不同光斑尺寸的各阶横模的空间光路发生分离,从而便捷地实现对不同阶数横模的选择和切换.该实验系统综合激光原理中的腔模理论和几何光学中的像差理论,学生可以直观地观察到透镜的球差对激光器工作状态的影响和稳定的高阶横模图像;通过定性和定量分析,直接体现球差、激光器的模式匹配、谐振腔的稳区、激光的横模等重要知识点及其对激光器工作状态的影响.同时该实验提高了学生在激光器调试准直和工具软件使用方面的实践技能.

摘要： 研究了LD泵浦Pr∶YLF固体激光器。激光器采用LD端面泵浦结构,通过建立激光器热效应模型,对激光晶体内部温度场进行了解析计算,模拟分析了不同掺杂浓度Pr∶YLF晶体的光吸收以及温度场分布,对激光器泵浦耦合系统和输出镜的透射率等参数进行了优化设计,实现了LD泵浦Pr∶YLF固体激光器的高功率、高效率输出。当LD泵浦功率为2 W时,获得了最大输出功率为287 mW,光光转换效率达16.1%,光束质量因子为M_(X)^(2)=1.38,M_(Y)^(2)=1.35的640 nm激光。

摘要： 电磁能是电磁场所具有的能量。电磁能装备可在较短时间内通过能量的存储、功率放大和调控,将电能变换为瞬时动能(如电磁炮)、热能(如固体激光器)或辐射能(如高功率微波武器)等形式。与使用机械能、化学能的传统装备相比,电磁能装备具有运行速度快、能量转化效率高、可控性好、全生命周期成本低的优势,是继机械能、化学能之后的又一次能量运用的革命,在军民领域均有突破现有范式的重大战略意义。

摘要： 太阳光直接泵浦固体激光器相对于传统二极管泵浦激光器具有能耗低、效率高等优势,在大气传感、深空通信及国防安全等重要领域具有极大的应用潜力,战略意义重大。本文综述了太阳光直接泵浦固体激光器的阳光收集光学系统、增益介质及泵浦系统设计的国内外研究进展,揭示了其与激光输出质量及光转化效率提升的定向关联。提出在太阳光直接泵浦固体激光器发展中,高汇聚效率及高功率的激光输出是核心研究目标,而高品质增益介质是实现上述目标的关键所在。最后,展望了太阳光直接泵浦固体激光器的未来发展趋势。

摘要： 高峰值功率的皮秒激光器在科研和工业生产中有着十分重要的应用,绿光或紫外皮秒激光在脆性材料的加工方面优势更为明显.为了获得适用于工业生产的高功率紫外皮秒激光器,首先通过主振荡功率放大技术,采用多级端面泵浦的Nd:YVO4增益介质对锁模皮秒光纤种子源进行功率放大,运用球差补偿的方法获得功率超过100 W高光束质量的1064 nm基频光输出;然后通过LBO晶体对1064 nm激光进行二倍频和三倍频,获得30.3 W的355 nm激光输出,光光转换效率达到30％,光束质量因子优于1.2.

摘要： 实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时,偏心对LD泵浦Nd∶YAG激光器的影响及激光器的输出特性.仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致,且经过高斯镜反射率中心时,可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出.存在偏心时,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大,则能量下降越多,脉冲宽度和发散角增大越大.对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30％的高斯输出镜,偏心0.5 mm时,能量降低7％,脉冲宽度增宽33％,发散角增大20％.激光性能方面,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小,光束质量越好,但效率低.综合考虑偏心影响和激光性能,反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20％的高斯镜作为输出镜最佳.泵浦能量为984 mJ时,获得了能量128 mJ,脉冲宽度7.3 ns,光束质量M2因子约4.6的1064 nm激光输出,对应光光转换效率为13％.实验结果为激光器设计和装调提供了参考.

摘要： 基于掺铥无序晶体存在多波长峰值增益中心,实现了双波长同步谐振锁模的Tm:CaYAlO4激光器,相互独立的两不同波长的超短脉冲相干叠加,对等于两脉冲信号相互拍频调制,从而产生太赫兹水平的周期调制脉冲。

摘要： 为了研究端面抽运固体激光器时增益分布特性,分析了端面抽运光结构参数特点,采用数值计算方法,模拟计算了端面抽运光参数对激光工作晶体中增益分布的影响;计算结果表明,当抽运光为基模高斯光束时,束腰半径越小激光晶体的轴线上增益越大,垂直于轴线方向的横向增益分布越集中;晶体的吸收系数越小,增益越集中分布在晶体轴线附近,越容易形成好的输出光束质量;但吸收系数过小时,晶体有可能不能完全吸收抽运光的能量,此时需要在晶体出射端增镀抽运光的增反射膜,以提高对抽运光的吸收.

摘要： 在对于高功率激光二极管抽运的条件下,固体增益介质的热透镜效应是限制激光输出功率进一步提升的重点所在.设计了一种散热构型,利用888nm直接抽运4×4×(5+30+5) mm热键合Nd:YVO4晶体,并通过水流冲击晶体直接带走晶体产生的热量.利用这种散热构型,在100.1W的单程泵浦功率下得到了50.2W的连续基模输出功率,光光效率和斜效率分别为50.2％和75.6％,并且仍未达到输出饱和状态,说明对激光晶体的散热取得了良好的效果.

摘要： 众所周知,固体激光器各元件的微调整将导致腔内模式的改变,近年的一些研究表明,固体激光器中存在很多模式锁定的情况,包括空间、频率、偏振等模式的锁定.本文介绍了自锁模激光器模式锁定中的空间、时间以及偏振变化的动力学。不论是横模交叠导致的空间一时间动力学，还是偏振锁定造成的模式全锁定，均可以由简单的两镜平平腔通过腔微调整实现。这揭示了，在简单的腔结构中，由于腔元件的微小变化，可引起自锁模激光器输出的复杂特性。对该方向进行深入研究，有望通过简单结构激光腔，实现不同特性的激光输出，拓展简单激光器的应用范围。

摘要： 锥形空间滤波孔是一种应用于高功率固体激光装置空间滤波的新型结构滤波小孔，其内部光滑的锥形结构可以有效滤除光束中的高频成分且避免等离子堵孔现象的发生。本文根据神光一Ⅲ主机装置结构特点，设计并加工了适用于主机装置的锥形空间滤波小孔，并开展了应用实验研究。通过与传统的平面结构滤波小孔对比可以看出，锥形小孔有效地避免了等离子体度堵孔现象，在与光束波前补偿技术配合使用条件下，保证光束顺利过孔，并成功实现了基频光7988J的满能量输出。

摘要： 本文对国内外的机载激光指示/测距仪的发展动态进行了综述，重点指出基于激光二极管泵浦的固体激光器(DPL)，由于其高效、长寿命且体积小重量轻，是今后机载激光指示/测距仪的发展方向。

摘要： Er:YAG等中红外激光器具有高稳定性和高光束质量，这种激光波长接近生物组织中水的吸收峰，可被生物组织强烈吸收，而且渗透深度低，避免了炭化现象，是心血管手术和牙科手术等的理想医用激光器。之前的固体激光器基本以Nd:YAG或Yb:YAG为主，由这些激光器得到的激光光束波段对水的吸收率远远小于Er:YAG，目前Er:YAG的泵浦源又以灯泵浦为主，这大大减小了泵浦功率，为此，本文结合当前二极管泵浦固体激光器技术(DPSSL)，针对Er:YAG激光半导体的泵浦技术，探讨了高功率高效率的Er:YAG激光半导体技术及其应用前景，并初步设计计算合适的Er：YAG固体激光器的泵浦结构。

摘要： 激光冲击强化(Laser Shocking Peening，LSP)技术，是通过高功率密度(GW/cm2，量级)、短脉冲(10ns量级)的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化并几乎同时形成大量稠密的高温、高压等离子体，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面的技术，能有效地改善材料的机械性能，显著地提高材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能。在航空航天、石油化工、核工业、海洋船舶，工业制造等领域具有巨大的应用前景。激光冲击强化的核心之一是大能量短脉冲的激光源，用以产生等离子体和冲击波。本课题组结合强激光技术、强场物理、激光材料、激光光源等多方面的优势，瞄准激光冲击强化工业应用的需求，基于闪光灯泵浦的Nd:YAG晶体MOPA技术方案，发展建立了重复频率、大能量、脉宽可调的固体激光系统。

摘要： 激光冲击强化(Laser Shocking Peening，LSP)技术，是通过高功率密度(GW/cm2，量级)、短脉冲(10ns量级)的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化并几乎同时形成大量稠密的高温、高压等离子体，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面的技术，能有效地改善材料的机械性能，显著地提高材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能。在航空航天、石油化工、核工业、海洋船舶，工业制造等领域具有巨大的应用前景。激光冲击强化的核心之一是大能量短脉冲的激光源，用以产生等离子体和冲击波。本课题组结合强激光技术、强场物理、激光材料、激光光源等多方面的优势，瞄准激光冲击强化工业应用的需求，基于闪光灯泵浦的Nd:YAG晶体MOPA技术方案，发展建立了重复频率、大能量、脉宽可调的固体激光系统。

摘要： 激光冲击强化(Laser Shocking Peening，LSP)技术，是通过高功率密度(GW/cm2，量级)、短脉冲(10ns量级)的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化并几乎同时形成大量稠密的高温、高压等离子体，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面的技术，能有效地改善材料的机械性能，显著地提高材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能。在航空航天、石油化工、核工业、海洋船舶，工业制造等领域具有巨大的应用前景。激光冲击强化的核心之一是大能量短脉冲的激光源，用以产生等离子体和冲击波。本课题组结合强激光技术、强场物理、激光材料、激光光源等多方面的优势，瞄准激光冲击强化工业应用的需求，基于闪光灯泵浦的Nd:YAG晶体MOPA技术方案，发展建立了重复频率、大能量、脉宽可调的固体激光系统。

摘要： 固体激光器装置具有：种子激光器，其输出作为CW激光的种子光；光强度可变部，其通过变更种子光的光强度而将种子光脉冲化，并作为种子脉冲光而输出；CW激励激光器，其输出CW激励光；放大器，其基于通过CW激励光的光激励而被增加的放大增益，将种子脉冲光放大，并作为放大光输出；波长转换部，其对放大光进行波长转换，并输出谐波光；以及光强度控制部，其根据外部触发信号的输入对光强度可变部进行控制，光强度控制部在每次外部触发信号输入时，在从外部触发信号输入起经过一定时间之后使光强度可变部输出种子脉冲光，在从种子脉冲光输出之后起至下一个外部触发信号输入为止的期间内使光强度可变部输出抑制放大增益的增加的抑制光。

摘要： 一种固体激光器的腔镜及应用其的谐振腔和固体激光器，腔镜包括一后腔镜和一输出镜，分别位于固体激光器谐振腔的左右两侧，后腔镜和输出镜朝向谐振腔内侧的表面中心分别镀有高反膜和部分反射膜，高反膜和部分反射膜的直径为1～3mm。本发明中高反膜和部分反射膜的直径为固体激光器最高功率输出时腔镜上光斑直径的1.2～2倍。因此本发明的固体激光器对激光器最高功率的损耗极小；激光器输出处于中功率段时，由于腔镜内侧面上的光斑直径大于镀膜直径，将限制光斑直径大于镀膜直径的多阶横模起振，将腔镜上的光斑大小限制为镀膜直径大小，同时高阶模数量减少会使得光束发散角变小，从而改善了中功率段的光束质量。

摘要： 本发明涉及一种用于固体激光器的功率反馈控制系统及固体激光器，该功率反馈控制系统包括：用于检测由引燃电路供给泵浦源的维持电流以产生反馈电流信号的电流检测单元；用于检测固体激光器的输出光功率并产生功率反馈信号的光检测单元；基于功率反馈信号和预设功率值的比较结果产生应供给电流信号的功率PID调节单元；基于反馈电流信号和应供给电流信号与预定电流值的比较结果控制电源单元的脉宽调制控制单元。通过采用上述结构，利用双闭环反馈系统分别实现功率和电流反馈，实时调节电源单元的输出能量，避免了电网波动、水温变化以及泵浦源老化所引起的激光不稳。此外，由该双闭环系统所组成的控制网络特别适用于多泵浦源级联的情况。

摘要： 固体激光器装置具有：种子激光器，其输出作为CW激光的种子光；光强度可变部，其通过变更种子光的光强度而将种子光脉冲化，并作为种子脉冲光而输出；CW激励激光器，其输出CW激励光；放大器，其基于通过CW激励光的光激励而被增加的放大增益，将种子脉冲光放大，并作为放大光输出；波长转换部，其对放大光进行波长转换，并输出谐波光；以及光强度控制部，其根据外部触发信号的输入对光强度可变部进行控制，光强度控制部在每次外部触发信号输入时，在从外部触发信号输入起经过一定时间之后使光强度可变部输出种子脉冲光，在从种子脉冲光输出之后起至下一个外部触发信号输入为止的期间内使光强度可变部输出抑制放大增益的增加的抑制光。

摘要： 本发明实施例公开了一种固体激光器及固体激光器系统，通过沿光路方向依次设置的激光出射模块、反射模块、折射模块、耦合模块和传输光纤；激光出射模块包括集成于同一集成腔体内的至少四个激光出射单元，每一激光出射单元出射的激光光束相互平行且独立；反射模块包括沿光路方向依次设置的第一反射单元和第二反射单元；折射模块与第二反射单元同轴设置，进行激光光束的出射角度调节，经折射模块调整后激光光束出射至耦合模块；耦合模块与第二反射单元同轴设置，耦合至少四束激光光束进入传输光纤。实现将多路激光光束耦合进入同一根传输光纤，提高传输功率，同时多个激光出射单元集成于同一集成腔体内，有效压缩固体激光器的空间体积。

摘要： 本发明实施例公开了一种固体激光器及固体激光器系统，通过光路方向依次设置的激光出射模块、反射模块、耦合模块和传输光纤；激光出射模块包括至少四个激光出射单元，至少四个激光出射单元集成于同一集成腔体内，每一激光出射单元出射的激光光束相互平行且独立；反射模块包括沿光路方向依次设置的第一反射单元和第二反射单元；耦合模块与第二反射单元同轴设置，用于接收经第二反射单元反射的激光光束并耦合至少四束激光光束进入传输光纤，实现对相对独立的多路激光光束进行耦合进入同一根传输光纤，提高传输功率，同时多个激光出射单元集成于同一集成腔体内，有效压缩固体激光器的空间体积。

摘要： 本发明涉及激光器技术领域，特别是一种固体激光器的冷却系统及固体激光器，包括增益壳体，其上具有进液口和出液口，其内填充有冷却液，其特征在于，还包括：导流机构，用以对进入或排出增益壳体内的冷却液进行导向，且包括设于所述进液口处的第一导流部以及设于所述出液口的第二导流部；循环机构，用以对增益壳体内的冷却液进行循环置换，且其至少包括一个与所述第一导流部连接的补液单元以及一个与所述第二导流部连接的换热单元；其中，所述换热单元的输出管路与所述补液单元输入管路连通，提供了一种能够对增益介质中冷却液进行平稳置换的固体激光器的冷却系统及固体激光器，冷却效率高，运行平稳且适于固体激光器的长期工作。

摘要： 基于离子注入的固体激光器及固体激光器输出波长平移方法，涉及波长调谐技术。目的是为了提供一种能够使固体激光器输出波长发生平移的新技术。本发明所述的基于离子注入的固体激光器，包括泵浦源、聚焦系统、谐振腔和增益介质，所述增益介质为经过离子注入的晶体。本发明所述的基于离子注入的固体激光器输出波长平移方法为：对所述固体激光器的增益介质进行离子注入。所述离子注入采用伽马射线辐照的方式实现。采用Co60作为所述伽马射线的放射源。通过改变辐照剂量来改变固体激光器输出波长平移的幅度。本发明能够使固体激光器的输出波长漂移范围达到nm量级，减小了对温控设备的依赖，扩展了固体激光器的使用范围。

摘要： 本发明公开了一种固体激光器聚光腔，聚光腔为一圆筒，由透明材质制成，聚光腔设有可反射特定波段光波的滤光材料。聚光腔上的滤光材料可将特定波段的光波反射回聚光腔中，而其他波段的光波则穿过聚光腔至聚光腔外，从而解决聚光腔的散热问题，便于提高固体激光器的重复频率。脉冲固体激光器中聚光腔外的散热容易解决，因此本发明尤其适用于野外使用的固体激光器。

摘要： 一种固体激光器的腔镜及应用其的谐振腔和固体激光器，腔镜包括一后腔镜和一输出镜，分别位于固体激光器谐振腔的左右两侧，后腔镜和输出镜朝向谐振腔内侧的表面中心分别镀有高反膜和部分反射膜，高反膜和部分反射膜的直径为1～3mm。本发明中高反膜和部分反射膜的直径为固体激光器最高功率输出时腔镜上光斑直径的1.2～2倍。因此本发明的固体激光器对激光器最高功率的损耗极小；激光器输出处于中功率段时，由于腔镜内侧面上的光斑直径大于镀膜直径，将限制光斑直径大于镀膜直径的多阶横模起振，将腔镜上的光斑大小限制为镀膜直径大小，同时高阶模数量减少会使得光束发散角变小，从而改善了中功率段的光束质量。