热容激光器激光介质的热力学数值模拟 被引量：11

1

作者 胡浩 涂波 +4 位作者 蒋建锋 周唐建 崔玲玲 唐淳 蔡震 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期180-184,共5页

为模拟激光介质的温度、热应力的分布和变化,建立了激光介质热力学计算模型。该模型从激光介质的瞬态导热微分方程出发,得到沿纵向的热沉积功率密度,并将其作为该微元段的热载荷,加载到该微元段的泵浦区。考虑热容值、热导率、热膨胀系... 为模拟激光介质的温度、热应力的分布和变化,建立了激光介质热力学计算模型。该模型从激光介质的瞬态导热微分方程出发,得到沿纵向的热沉积功率密度,并将其作为该微元段的热载荷,加载到该微元段的泵浦区。考虑热容值、热导率、热膨胀系数和弹性模量等与温度的关系,得到激光介质的温度分布和变化,以及热应力的分布和变化。为热容激光器的实验和设计提供参考依据。 展开更多

关键词 热容激光器 温度分布 热应力 数值模拟

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二极管泵浦300W热容固体激光器 被引量：8

2

作者 蔡震 胡浩 +5 位作者 蒋建锋 涂波 周唐建 崔铃铃 唐淳 张凯 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期49-52,共4页

开展了热容二极管泵浦固体激光器理论和实验研究,针对热容工作模式下工作物质的激光特性进行了初步分析,数值模拟了激光介质增益分布及温度场、应力场分布,初步完成了热容激光器实验平台的建立,在平均泵浦功率1.25 kW的激励条件下获得... 开展了热容二极管泵浦固体激光器理论和实验研究,针对热容工作模式下工作物质的激光特性进行了初步分析,数值模拟了激光介质增益分布及温度场、应力场分布,初步完成了热容激光器实验平台的建立,在平均泵浦功率1.25 kW的激励条件下获得了大于300 W的激光输出,连续出光时间为5 s,占空比为15%,光光转换效率约为25%。 展开更多

关键词 激光二极管 热容 温度分布 应力分布 增益分布

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二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器技术研究 被引量：8

3

作者 姚震宇 蒋建锋 +4 位作者 涂波 周唐建 崔玲玲 唐淳 武德勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期15-18,共4页

固体激光器向高平均功率发展的最大障碍是激光介质的热效应。采用薄片激光介质可以实现热流近一维分布,因而是解决固体激光器热效应的有效手段之一,但许多因素都会影响薄片的一维热分布。对薄片热分布的主要影响因素进行的计算分析表明... 固体激光器向高平均功率发展的最大障碍是激光介质的热效应。采用薄片激光介质可以实现热流近一维分布,因而是解决固体激光器热效应的有效手段之一,但许多因素都会影响薄片的一维热分布。对薄片热分布的主要影响因素进行的计算分析表明,在均匀泵浦条件下,泵浦区径向温度的均匀性不仅和泵浦区面积与薄片厚度之比有关,而且和冷却区与泵浦区的相关尺寸有关。采用均匀耦合技术并合理设计薄片的散热冷却结构以实现热流近一维分布,用平均功率336 W的激光二极管阵列泵浦一块Nd:YAG薄片,获得了平均功率超过120 W的准连续激光输出。 展开更多

关键词 二极管泵浦 薄片激光器 高功率 温度均匀性

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高功率平面波导激光器研究进展及分析 被引量：10

4

作者 刘娇 王君涛 +1 位作者 周唐建 高清松 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期79-85,共7页

平面波导激光器的激光介质既能实现大模体积运转,又在一维方向起到波导作用从而获得高光束质量激光输出,近年来成为高平均功率固体激光器的重要研究方向之一。对国内外平面波导激光器的研究进展进行了归纳总结,对比和分析了平面波导的... 平面波导激光器的激光介质既能实现大模体积运转,又在一维方向起到波导作用从而获得高光束质量激光输出,近年来成为高平均功率固体激光器的重要研究方向之一。对国内外平面波导激光器的研究进展进行了归纳总结,对比和分析了平面波导的双包层波导结构、梯形波导结构和自成像结构等结构特点,分析了平面波导结构的发展及趋势,并提出了平面波导激光器发展成为高功率激光器的一些限制因素。 展开更多

关键词 激光器 平面波导激光器 高功率激光器 固体激光

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两路120 W固体激光高光束质量相干合成 被引量：4

5

作者 颜宏 叶一东 +5 位作者 高清松 李国会 周唐建 潘旭东 廖原 张卫 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期111-115,共5页

通过主动相位控制实现了两路固体激光器的高光束质量相干合成输出,总输出功率达到240W。建立了两路120W板条激光放大器,通过光束整形获得了高光束质量方形光斑,并实现了高占空比光束拼接,填充因子高于92.4%。研制了光轴一致性探测与控... 通过主动相位控制实现了两路固体激光器的高光束质量相干合成输出,总输出功率达到240W。建立了两路120W板条激光放大器,通过光束整形获得了高光束质量方形光斑,并实现了高占空比光束拼接,填充因子高于92.4%。研制了光轴一致性探测与控制系统,采用基于压电陶瓷的快反镜实现了光轴的高精度闭环控制,两束激光光轴一致性优于2μrad(RMS)。设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的相位探测与控制系统,用随机并行梯度下降算法(SPGD)锁定了两束激光的活塞相位。相位闭环后,远场光斑峰值提高到开环状态的1.7倍,为理想值的84%。合成光束主瓣包含67%的激光总能量,光束质量(BQ)为1.1。 展开更多

关键词 相干合成 板条激光器 填充因子 快反镜 随机并行梯度下降算法 光束质量

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热容模式下激光介质的动态光学畸变 被引量：4

6

作者 蔡震 曹丁象 +5 位作者 蒋建锋 胡浩 涂波 周唐建 唐淳 张凯 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1610-1614,共5页

开展了热容模式下激光介质动态光学畸变研究,初步分析了温度梯度、光弹效应及介质端面变形对整个波前畸变带来的影响,并将光学畸变转化为谐振腔损耗,数值模拟了热容激光器输出功率随时间的变化规律,模拟结果表明:当激光器工作温度低于40... 开展了热容模式下激光介质动态光学畸变研究,初步分析了温度梯度、光弹效应及介质端面变形对整个波前畸变带来的影响,并将光学畸变转化为谐振腔损耗,数值模拟了热容激光器输出功率随时间的变化规律,模拟结果表明:当激光器工作温度低于400 K时,由粒子数玻耳兹曼分布引起的功率下降可以忽略,动态热效应是实验中热容激光器输出功率随时间快速下降的原因。 展开更多

关键词 固体激光器 光学畸变 热容 温度分布 应力分布

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高平均功率薄片激光多通泵浦耦合系统设计 被引量：3

7

作者 蒋建锋 涂波 +3 位作者 周唐建 崔玲玲 姚震宇 唐淳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期108-110,共3页

薄片激光器的耦合系统主要采用正交的快慢轴柱透镜及柱面反射镜对220 个线阵的大尺寸二极管面阵光源进行准直和4通耦合,在泵浦区得到23 mm×27 mm的光斑,耦合效率达到85%,用CCD观测到泵浦区光斑的均匀性较好。采用光线追迹的方法从... 薄片激光器的耦合系统主要采用正交的快慢轴柱透镜及柱面反射镜对220 个线阵的大尺寸二极管面阵光源进行准直和4通耦合,在泵浦区得到23 mm×27 mm的光斑,耦合效率达到85%,用CCD观测到泵浦区光斑的均匀性较好。采用光线追迹的方法从快慢轴耦合透镜和反射镜两方面进行计算模拟。泵浦模块快轴和慢轴两方向光经过相应耦合透镜后,薄片处泵浦区光强近乎平顶分布。 展开更多

关键词 二极管阵列 薄片激光器 快慢轴柱透镜

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高功率薄片激光介质温度与应力数值模拟 被引量：2

8

作者 涂波 蒋建锋 +2 位作者 周唐建 崔玲玲 姚震宇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期121-124,共4页

Nd:YAG薄片激光介质采用上表面二极管阵列泵浦,下表面冷却的工作方式,对Nd:YAG薄片激光介质和Cu冷却器建立了理论计算模型。分别计算了在不同泵浦面积的条件下薄片的温度分布和应力大小,薄片泵浦面积大小与应力的关系,以及在Nd:YAG薄片... Nd:YAG薄片激光介质采用上表面二极管阵列泵浦,下表面冷却的工作方式,对Nd:YAG薄片激光介质和Cu冷却器建立了理论计算模型。分别计算了在不同泵浦面积的条件下薄片的温度分布和应力大小,薄片泵浦面积大小与应力的关系,以及在Nd:YAG薄片与Cu冷却器之间增加与Nd:YAG热膨胀系数相近的介质层材料对应力影响的关系。计算结果表明:在泵浦功率密度、外界温度和冷却条件一致的情况下,泵浦光泵浦整个薄片时总体应力最小,应力主要是由于Nd:YAG薄片与Cu冷却器热膨胀系数不匹配而产生的,增加介质层能改变应力大小;泵浦光泵浦部分薄片时总体应力较大,应力主要是薄片泵浦区与非泵浦区温差造成的,与介质层无关。 展开更多

关键词 ND:YAG 应力 介质层 数值模拟

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高效紧凑室温Yb:YAG 板条全固态激光技术研究 被引量：2

9

作者 高清松 周唐建 +10 位作者 尚建力 汪丹 李密 邬映臣 王君涛 王亚楠 徐浏 杜应磊 陈小明 张凯 唐淳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期109-113,共5页

报道了高效紧凑室温Yb:YAG板条全固态激光研究进展。建立了室温Yb板条激光动力学模型,分析了泵浦激光通量和注入激光亮度与光光效率的关系,以及板条边缘效应抑制方法。实验获得了输出功率22.3 kW、光光效率36%和光束质量优于2.4倍衍射... 报道了高效紧凑室温Yb:YAG板条全固态激光研究进展。建立了室温Yb板条激光动力学模型,分析了泵浦激光通量和注入激光亮度与光光效率的关系,以及板条边缘效应抑制方法。实验获得了输出功率22.3 kW、光光效率36%和光束质量优于2.4倍衍射极限的激光输出,为更高功率的Yb板条激光关键技术研究及开发小型化、轻量化、实用化的高功率激光器奠定了基础。 展开更多

关键词 激光技术 固体激光 板条激光 光束质量

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非临界相位匹配的人眼安全KTP光参量振荡器 被引量：1

10

作者 高剑蓉 魏星斌 +3 位作者 彭跃峰 庞毓 周唐建 王卫民 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期879-882,共4页

报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出。KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.5... 报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出。KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.57μm激光。KTP晶体的尺寸为10 mm×10 mm×20 mm,OPO谐振腔采用信号光单谐振的外腔结构,当二极管泵浦的Nd∶YAG激光器输出的1.064μm激光单脉冲能量为350 mJ,重复频率为10 Hz时,获得了单脉冲能量117 mJ的1.57μm激光输出,转换效率约为33.4%。 展开更多

关键词 激光器 人眼安全 光参量振荡 KTP晶体

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1.8 mJ高倍率Nd:YAG板条皮秒激光放大器

11

作者 王金川 李密 +6 位作者 杜佳林 汪丹 李腾龙 王君涛 周唐建 尚建力 高清松 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1-7,共7页

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... 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)。 展开更多

关键词 激光器 皮秒激光 固体激光器 高倍率 五通放大

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热容激光器冷却过程的热力学数值模拟

12

作者 胡浩 蔡震 +5 位作者 蒋建峰 涂波 裴正平 周唐建 成渝 唐淳 《中国工程物理研究院科技年报》 2006年第1期224-226,共3页

激光介质在冷却过程中存在瞬态的温度场，表面的换热看作介质的热源，因为介质被冷却，故热源应为负值。

关键词 冷却过程 热容激光器 数值模拟 热力学 激光介质 导热微分方程 温度场 瞬态

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热容模式下激光介质的动态光学畸变

13

作者 蔡震 蒋建锋 +3 位作者 裴正平 胡浩 涂波 周唐建 《中国工程物理研究院科技年报》 2006年第1期217-218,共2页

由激光介质热效应带来的光学畸变是困扰固体激光器获得高功率、高光束质量激光输出的主要原因，与常规实时冷却的固体激光器相比，虽然由于热管理方式上的变革使热容固体激光器的热效应问题得到了大幅度缓解，然而对于高功率热容固体激... 由激光介质热效应带来的光学畸变是困扰固体激光器获得高功率、高光束质量激光输出的主要原因，与常规实时冷却的固体激光器相比，虽然由于热管理方式上的变革使热容固体激光器的热效应问题得到了大幅度缓解，然而对于高功率热容固体激光器而言，由于实际泵浦过程的不均匀从而在介质内部形成的温度梯度、应力梯度仍然会对激光器的光束质量带来影响，另外针对热容激光器废热持续积累的工作特点，其热效应也呈现出动态变化的特点。 展开更多

关键词 热容激光器 激光介质 光学畸变 固体激光器 高光束质量 热效应 激光输出 温度梯度

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450W二极管泵浦Nd：YAG薄片激光器

14

作者 姚震宇 蒋建锋 +2 位作者 涂波 周唐建 崔玲玲 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期190-191,共2页

二极管泵浦高平均功率固体激光器在工业、科研和军事等领域具有非常广泛的应用。光学泵浦将在固体激光介质里产生废热并引起介质温度升高。激光器的连续运转要求实时冷却以消除废热。由于固体激光介质的热导率通常较低，因此在激光介质... 二极管泵浦高平均功率固体激光器在工业、科研和军事等领域具有非常广泛的应用。光学泵浦将在固体激光介质里产生废热并引起介质温度升高。激光器的连续运转要求实时冷却以消除废热。由于固体激光介质的热导率通常较低，因此在激光介质内部和冷却表面之间将产生显著的温度梯度，这就导致了折射率梯度、机械应力和退偏等效应，进而降低光束质量，减小输出功率，甚至造成介质的断裂。这些效应是固体激光器向高平均功率定标的最大挑战。采用薄片激光介质是解决这一问题的有效手段之一。 展开更多

关键词 薄片激光器 二极管泵浦 ND:YAG 固体激光器 激光介质 高平均功率 折射率梯度 温度升高

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高平均功率薄片激光多通泵浦耦合系统设计

15

作者 蒋建锋 涂波 +3 位作者 周唐建 崔玲玲 姚震宇 唐淳 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期219-219,共1页

高功率固体激光器面临的巨大挑战是激光介质的热沉积。采用合适的泵浦耦合结构、激光介质构型可以大大改善热沉积。激光介质构型采用薄片，泵浦区尺寸远大于薄片厚度，热流可认为是沿厚度方向的一维分布，这种方式减少了热透镜效应。二... 高功率固体激光器面临的巨大挑战是激光介质的热沉积。采用合适的泵浦耦合结构、激光介质构型可以大大改善热沉积。激光介质构型采用薄片，泵浦区尺寸远大于薄片厚度，热流可认为是沿厚度方向的一维分布，这种方式减少了热透镜效应。二极管泵浦模块的耦合系统是实现高功率薄片激光器的关键技术之一。如果用耦合系统来实现多通泵浦，这样可以进一步减少增益介质厚度，并且合适的耦合系统还可以使泵浦区光斑强度达到近平顶的均匀分布，这些都可以进一步减小激光介质的热透镜效应。文中采用正交的快慢轴柱透镜及柱面反射镜对220个线阵的大尺寸二极管面阵光源进行准直和4通泵浦耦合，220个线阵的二极管阵列按55×4的二维分布，快轴方向55个线阵，慢轴方向4列， 展开更多

关键词 二极管泵浦 薄片激光器 耦合系统 高平均功率 高功率固体激光器 热透镜效应 激光介质 设计

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热容激光器激光介质的热力学数值模拟

16

作者 胡浩 涂波 +4 位作者 蒋建峰 周唐建 崔玲玲 唐淳 蔡震 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期207-208,共2页

热容激光器的热容管理模式与传统的实时主动冷却方式有着不同的温度、应力特性。为讨论激光介质的温度、热应力的分布和变化，建立了激光介质热力学计算模型。

关键词 热容激光器 激光介质 数值模拟 热力学 力学计算模型 冷却方式 管理模式 应力特性

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162W二极管泵浦Nd：YAG腔内倍频激光器

17

作者 姚震宇 周唐建 +2 位作者 崔玲玲 蒋建锋 涂波 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期202-202,共1页

高平均功率腔内倍频绿光激光器在许多领域都有非常广泛的应用，如用于高反射率材料的激光处理设备，材料的切割、钻孔和打标，医疗设备，燃料激光器或钛宝石激光器的抽运源，以及大型激光演示的光源等，国内外开展了许多这方面的研究工... 高平均功率腔内倍频绿光激光器在许多领域都有非常广泛的应用，如用于高反射率材料的激光处理设备，材料的切割、钻孔和打标，医疗设备，燃料激光器或钛宝石激光器的抽运源，以及大型激光演示的光源等，国内外开展了许多这方面的研究工作，目前国外已获得平均功率300W的调Q脉冲绿光输出，国内最高水平是华北光电技术研究所输出功率120W的二极管泵浦腔内倍频绿光激光器。 展开更多

关键词 腔内倍频激光器 二极管泵浦 ND:YAG 绿光激光器 高平均功率 钛宝石激光器 医疗设备 激光处理

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高功率薄片激光介质温度与应力数值模拟

18

作者 涂波 蒋建锋 +2 位作者 周唐建 崔玲玲 姚震宇 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期195-195,共1页

Nd：YAG薄片激光介质一个表面采用二极管阵列泵浦，另一个表面冷却的工作方式，可以使薄片径向温度分布近似均匀，从而降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。针对Nd：YAG薄片激光介质的热效应问题建立了理论计算模型。分别计算了在不... Nd：YAG薄片激光介质一个表面采用二极管阵列泵浦，另一个表面冷却的工作方式，可以使薄片径向温度分布近似均匀，从而降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。针对Nd：YAG薄片激光介质的热效应问题建立了理论计算模型。分别计算了在不同泵浦条件下薄片的温度分布和应力大小，薄片泵浦条件变化与应力的关系，以及在Nd：YAG薄片与Cu冷却器之间增加与Nd：YAG热膨胀系数相近的介质层材料（复合金刚石）对应力影响的关系。 展开更多

关键词 应力双折射 薄片激光 介质温度 数值模拟 ND:YAG 高功率 径向温度分布 理论计算模型

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热容激光器激光输出特性的数值模拟

19

作者 胡浩 蒋建峰 +4 位作者 涂波 崔玲玲 周唐建 蔡震 唐淳 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期257-258,共2页

热容激光器在激射过程中，激光介质的温度随工作时司升高，导致热容激光器具有特殊的激光输出特性。建立了描述热容激光输出特性的理论模型，给出了输出功率随激光介质温升及工作时间的变化关系。

关键词 激光输出特性 热容激光器 数值模拟 激光介质 工作时间 输出功率 激射

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二极管泵浦高功率薄片激光器关键技术

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作者 姚震宇 蒋建锋 +5 位作者 涂波 周唐建 童立新 武德勇 高松信 唐淳 《中国工程物理研究院科技年报》 2003年第1期233-233,共1页

固体激光器向高平均功率发展存在的最大问题是沉积在激光介质里的废热。废热的消除将导致热透镜、机械应力和退偏等效应，并由此造成光束质量的退化，激光功率的降低，甚至可能造成介质的断裂。采用薄片激光器设计可以允许介质具有高的... 固体激光器向高平均功率发展存在的最大问题是沉积在激光介质里的废热。废热的消除将导致热透镜、机械应力和退偏等效应，并由此造成光束质量的退化，激光功率的降低，甚至可能造成介质的断裂。采用薄片激光器设计可以允许介质具有高的泵浦功率密度而不产生显著的温度梯度，当泵浦区尺寸远大于薄片厚度时，热流可认为是沿厚度方向的一维分布。合理设计泵浦耦合结构，可以使薄片径向温度分布近似均匀，从而大大降低介质的热透镜效应和热致应力双折射。因此薄片激光器可以定标放大到很高的平均功率。 展开更多

关键词 二极管泵浦 薄片激光器 结构设计 温度梯度

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