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LD泵浦自调Q腔内倍频激光器研究

徐震  
【摘要】: 二极管泵浦固体激光器具有光束质量好、寿命长、工作稳定、结构紧凑、效率高等优点,已经在很大程度上替代了其它类型的激光器。而LD泵浦的固体调Q激光器是产生高峰值功率脉冲激光的优质光源。 高峰值功率、高重复频率的纳秒至几百纳秒的脉冲激光,广泛地应用于激光雷达、激光测距、遥感遥控、微型手术和微型机械方面。激光二极管(LD)泵浦的被动调Q激光器能够提供这种脉冲,而且具有结构紧凑、效率高、价格便宜等优点。特别是近年来,掺Cr4+离子的各种晶体如Cr4+:YAG,Cr4+:GSGG,Cr4+:Mg2SiO4和Cr4+:YSO等作为被动调Q开关受到了广泛的关注。它们具有很宽的吸收带和良好的饱和吸收性质,恢复时间较长,光化学性质稳定,无退化现象,热导性好,损伤阈值高。其中有的含Cr离子晶体还具有偏振方向选择的吸收特性,不加任何偏振元件即可输出线偏振的脉冲激光,这对于腔内倍频是一个非常好的特性。近年来,人们对于Cr4+离子和激光增益离子双掺的晶体做成的自调Q激光晶体已经产生了广泛的兴趣。 利用速率方程,我们对自调Q二极管泵浦固体激光器进行了数值模拟。计算出了自调Q脉冲的峰值功率,单脉冲能量,脉冲宽度,能量利用率,重复频率,平均输出功率等。根据自调Q二极管泵浦固体激光器的特点,计算了腔内损耗、腔长和饱和吸收体的初始吸收系数对于峰值功率、单脉冲能量、脉冲宽度和能量利用率的影响,并由此提出了设计自调Q激光器中的参数选择规律。 用光纤耦合输出的LD,通过成像系统会聚,对二极管泵浦的自调Q激光器进行了实验研究,得到了平均功率3.36 W,脉冲宽度65 ns,重复频率87 kHz的1064 nm脉冲激光。光光效率达到15.5%,斜效率达到23.8%。单脉冲能量为38.6 (J,峰值功率达到600 W。 首次实现了LD泵浦自调Q腔内倍频激光器的运转。在16.9 W的泵浦功率下,得到了最大平均输出功率为1 W,脉冲宽度为210 ns,重复频率47 kHz的532 nm倍频光。光光效率达到6%,斜效率达到8.6%。单脉冲能量为21.3 (J,峰值功率达到100 W。


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