LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器

1

作者 韩雪 吕游 +5 位作者 彭嘉宁 郭嘉祥 惠勇凌 朱占达 雷訇 李强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期159-165,共7页

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重... 目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 微片激光器 被动调Q 高重频 Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体 脉冲泵浦

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大芯径晶体方波导SESAM锁模激光器的色散补偿研究

2

作者 张凯伦 李国泰 +4 位作者 李帅 朱占达 惠勇凌 雷訇 李强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期168-174,共7页

报道了一种基于Yb∶YAG大芯径晶体方波导的全固态被动锁模激光器。在腔内使用Gires-Tournois干涉(GTI)镜对色散进行补偿,获得了平均功率为16 W、脉冲宽度为2 ps、重复频率为31.7 MHz的激光输出。实验研究了大芯径晶体方波导锁模激光器... 报道了一种基于Yb∶YAG大芯径晶体方波导的全固态被动锁模激光器。在腔内使用Gires-Tournois干涉(GTI)镜对色散进行补偿,获得了平均功率为16 W、脉冲宽度为2 ps、重复频率为31.7 MHz的激光输出。实验研究了大芯径晶体方波导锁模激光器的输出特性,并提出了提升输出功率的方法。 展开更多

关键词 激光器 锁模 晶体波导 半导体可饱和吸收镜 高功率

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抑制调Q不稳定性的非线性镜锁模激光器

3

作者 韩佳坤 李国泰 +4 位作者 李帅 赵静 朱占达 雷訇 李强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期46-53,共8页

为了抑制高功率非线性镜锁模激光器的调Q不稳定性,提出了一种双晶体二次倍频非线性镜结构,通过加入第二块非线性晶体将二次谐波倍频为四次谐波来产生损耗,从而实现非线性反射率的提前饱和。该结构降低了非线性镜锁模器件的饱和峰值功率... 为了抑制高功率非线性镜锁模激光器的调Q不稳定性,提出了一种双晶体二次倍频非线性镜结构,通过加入第二块非线性晶体将二次谐波倍频为四次谐波来产生损耗,从而实现非线性反射率的提前饱和。该结构降低了非线性镜锁模器件的饱和峰值功率密度和调制深度,从而降低连续锁模阈值,得到稳定的连续锁模输出。通过理论分析这种非线性镜结构抑制调Q不稳定性的原理和表达,并使用大芯径晶体方波导作为增益介质,进一步搭建实验,验证了这一结构的可行性。最终实验获得了功率为26.5 W、重复频率为32.2 MHz、脉宽为0.95 ps的连续锁模脉冲输出。实验结果表明,这种高功率非线性镜锁模激光器结构简单、稳定可靠,并且该器件在高功率锁模激光器的发展中具有巨大潜力。 展开更多

关键词 锁模 晶体波导 调Q 锁模 连续锁模 非线性镜锁模 高功率

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3μm高效率Er∶YAG循环级联脉冲激光器

4

作者 田野 王思博 +4 位作者 曲波 朱占达 惠勇凌 雷訇 李强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期175-181,共7页

报道了室温下基于循环级联的高效率Er∶YAG中红外脉冲激光器,采用循环级联谐振腔,通过优化晶体长度提高光束交叠效率,获得高效率中红外激光输出。实验中使用两种掺杂浓度(原子数分数分别为25%和10%)的长度为2 mm Er∶YAG晶体作为增益介... 报道了室温下基于循环级联的高效率Er∶YAG中红外脉冲激光器,采用循环级联谐振腔,通过优化晶体长度提高光束交叠效率,获得高效率中红外激光输出。实验中使用两种掺杂浓度(原子数分数分别为25%和10%)的长度为2 mm Er∶YAG晶体作为增益介质,测得波长为2937 nm的中红外激光的输出斜效率分别为37.2%和36.5%,均突破了33.2%的Stokes极限。据我们所知,这是首次在室温下使用较低掺杂浓度(原子数分数为10%)的Er∶YAG晶体获得了超过Stokes极限的高效率3μm中红外激光输出。 展开更多

关键词 激光器 Er^(3+)激光器 循环级联 中红外激光器 高效率

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LD侧面泵浦Er^(3+),Yb^(3+)∶glass波导被动调Q激光器

5

作者 刘大鹏 吴伟冲 +3 位作者 雷訇 朱占达 惠勇凌 李强 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第9期322-326,共5页

报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术,在波导芯层(原子数分数1%Er^(3+),21%Yb^(3+)∶glass)的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃(Co^(2+)∶glass)作为包层,阻断放大自发辐射(ASE)的形成通... 报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术,在波导芯层(原子数分数1%Er^(3+),21%Yb^(3+)∶glass)的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃(Co^(2+)∶glass)作为包层,阻断放大自发辐射(ASE)的形成通路,提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层,改善泵浦均匀性,提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下,激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ,斜率效率为10.6%。被动调Q模式下,获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535μm脉冲激光,光束质量因子M2=1.53。实验结果表明,在Er^(3+),Yb^(3+)∶glass的四侧键合Co^(2+)∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。 展开更多

关键词 激光器 固体激光器 波导 侧面泵浦 被动调Q

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近衍射极限输出的大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器 被引量：6

6

作者 雷訇 刘奇 +3 位作者 王煜 惠勇凌 朱占达 李强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期131-137,共7页

通过实验研究了大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器的输出特性。采用芯径尺寸为320μm×400μm、原子数分数为1%的Yb∶YAG,包层尺寸为7 mm×30 mm、原子数分数为0.5%的Er∶YAG,长度为77 mm的单包层矩形晶体波导,以及可饱和吸... 通过实验研究了大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器的输出特性。采用芯径尺寸为320μm×400μm、原子数分数为1%的Yb∶YAG,包层尺寸为7 mm×30 mm、原子数分数为0.5%的Er∶YAG,长度为77 mm的单包层矩形晶体波导,以及可饱和吸收晶体为初始透过率85%的Cr^(4+)∶YAG,获得了被动调Q脉冲能量0.84 mJ@8.7 kHz,脉冲宽度为23.8 ns,光束质量M2=1.12×1.06。实验结果证明,大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器可获得近衍射极限高峰值功率脉冲输出。 展开更多

关键词 激光器 全固态激光器 晶体波导 近衍射极限输出 被动调Q

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高效率多通泵浦平面波导激光放大器 被引量：2

7

作者 曲波 刘奇 +1 位作者 王思博 李强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期8-21,共14页

设计了一种高效率、结构紧凑的高功率平面波导激光放大器。放大器使用新型平面波导结构,可以实现对芯层的多通泵浦,从而大幅度增加泵浦光的吸收长度,提高低掺杂Yb∶YAG芯层的泵浦吸收率。基于Yb3+的激光动力学方程,结合光学追迹法与有... 设计了一种高效率、结构紧凑的高功率平面波导激光放大器。放大器使用新型平面波导结构,可以实现对芯层的多通泵浦,从而大幅度增加泵浦光的吸收长度,提高低掺杂Yb∶YAG芯层的泵浦吸收率。基于Yb3+的激光动力学方程,结合光学追迹法与有限元方法构建了三维激光放大模型,并分别对双包层平面波导与新型平面波导的高功率激光放大器进行仿真。仿真结果表明,当泵浦总功率为10 kW和注入种子光的功率为200 W时,新型平面波导放大器具有更高的泵浦吸收率、更好的泵浦均匀性、更低的热损伤风险及更高的光-光转化效率。 展开更多

关键词 激光器 低掺杂Yb∶YAG 平面波导 激光放大器 高效率 多通泵浦

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基于大芯径晶体波导的半导体可饱和吸收镜锁模激光器 被引量：1

8

作者 李帅 李国泰 +4 位作者 张凯伦 朱占达 惠勇凌 雷訇 李强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期115-120,共6页

大芯径晶体波导可吸收更高功率的泵浦光,能够实现更高的输出功率,同时在锁模运行时芯层中的峰值功率密度相对较低,而且减少了非线性效应的积累。基于此,构建了一种基于Yb:YAG大芯径晶体方波导的被动锁模皮秒激光器。实验中,首先使用高... 大芯径晶体波导可吸收更高功率的泵浦光,能够实现更高的输出功率,同时在锁模运行时芯层中的峰值功率密度相对较低,而且减少了非线性效应的积累。基于此,构建了一种基于Yb:YAG大芯径晶体方波导的被动锁模皮秒激光器。实验中,首先使用高反镜替代半导体可饱和吸收镜(SESAM),在较高的泵浦功率下调节晶体波导的位置和角度以实现泵浦光与波导芯层的匹配;然后,仔细调节球面反射镜的角度,使信号光耦合进波导芯层中以尽量减小腔内的损耗。所设计的激光器采用折叠腔结构,在腔内没有色散补偿器件的情况下,实现了平均功率为10.2 W、脉冲宽度为65 ps、重复频率为30.15 MHz、单脉冲能量为0.34μJ的激光输出。 展开更多

关键词 激光器 固体激光器 锁模激光器 晶体波导 半导体可饱和吸收镜

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高效率LD角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器 被引量：3

9

作者 吕世威 朱占达 +3 位作者 刘大鹏 惠勇凌 雷訇 李强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期16-21,共6页

实验设计和研究了一种激光二极管(LD)角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器,实现了高效率1064nm脉冲激光输出。以低掺杂Nd∶YAG晶体为增益介质,将Sm∶YAG吸收材料键合在Nd∶YAG晶体四周(非激光方向)用于抑制放大自发辐射(ASE)和寄生振荡,将YAG... 实验设计和研究了一种激光二极管(LD)角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器,实现了高效率1064nm脉冲激光输出。以低掺杂Nd∶YAG晶体为增益介质,将Sm∶YAG吸收材料键合在Nd∶YAG晶体四周(非激光方向)用于抑制放大自发辐射(ASE)和寄生振荡,将YAG晶体键合在Sm∶YAG晶体上以构成复合板条激光晶体。采用对称角侧泵浦方式直接抽运,泵浦光在复合板条激光晶体中多次全反射,多次被Nd∶YAG晶体吸收,可用于实现长光程吸收,提高泵浦光吸收效率。在重复频率为5Hz、输入电流为170A的条件下,获得了单脉冲能量为106mJ、脉宽为15ns的激光输出,光光转换效率为30.1%,输出能量动静比高达94.64%。实验结果表明:所设计的复合板条激光晶体结构有效抑制了ASE和寄生振荡,所提方法为1064nm调Q脉冲激光的高效率输出提供了有效途径。 展开更多

关键词 激光器 Nd∶YAG 电光调Q 放大自发辐射

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室温Er∶YAG级联脉冲激光器的实验探究 被引量：1

10

作者 王思博 田野 +4 位作者 曲波 朱占达 惠勇凌 雷訇 李强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期170-175,共6页

报道了室温下级联中红外Er∶YAG脉冲激光器。通过实验观测到级联发射的特征波长为1469 nm,确定了激发态吸收的特征波长为1676 nm。采用掺杂浓度(原子数分数)分别为7.5%和10%的两种Er∶YAG晶体,通过实验对比了级联与非级联条件下的中红... 报道了室温下级联中红外Er∶YAG脉冲激光器。通过实验观测到级联发射的特征波长为1469 nm,确定了激发态吸收的特征波长为1676 nm。采用掺杂浓度(原子数分数)分别为7.5%和10%的两种Er∶YAG晶体,通过实验对比了级联与非级联条件下的中红外输出能量。掺杂浓度为7.5%的Er∶YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的0.62 mJ提高至级联时的0.99 mJ,提高了约59.7%;掺杂浓度为10%的Er∶YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的1.04 mJ提高至级联时的1.51 mJ,提高了约45.2%。实验结果表明,常温低掺杂Er∶YAG晶体可实现级联输出,并且级联有助于中红外激光单脉冲能量的提高。 展开更多

关键词 激光器 Er^(3+)激光器 级联 中红外激光器 激发态吸收

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近衍射极限输出的大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器 被引量：1

11

作者 王文博 惠勇凌 +2 位作者 朱占达 雷訇 李强 《应用激光》 CSCD 北大核心 2022年第1期76-82,共7页

利用激光器实现高光束质量、高峰值功率输出是近年来的研究热点。采用芯层与包层折射率匹配的方法,同时利用模式竞争的选模特性,通过模拟晶体波导芯层各阶模的相对增益,计算出在腔内不同饱和光强下芯层的截止尺寸,制备了大芯径尺寸晶体... 利用激光器实现高光束质量、高峰值功率输出是近年来的研究热点。采用芯层与包层折射率匹配的方法,同时利用模式竞争的选模特性,通过模拟晶体波导芯层各阶模的相对增益,计算出在腔内不同饱和光强下芯层的截止尺寸,制备了大芯径尺寸晶体波导,试验研究了大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器输出特性。采用芯径尺寸为320μm×400μm的1.0%(原子百分数)Yb:YAG,包层尺寸为7 mm×30 mm的0.5%(原子百分数)Er:YAG,长度为77 mm的单包层矩形晶体波导,平凹腔电光调Q,获得脉冲能量1.29 mJ@10 kHz,脉冲宽度10 ns,光束质量M^(2)=1.15×1.10的输出。试验证明大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器可获得近衍射极限高峰值功率脉冲输出。 展开更多

关键词 全固态激光器 晶体波导 近衍射极限输出 主动调Q

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对称多通泵浦双包层Yb:YAG平面波导放大器 被引量：1

12

作者 曲波 刘奇 +4 位作者 王思博 朱占达 雷訇 惠勇凌 李强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期166-174,共9页

设计了一种高功率多通泵浦Yb:YAG平面波导激光放大器。所设计的放大器采用对称泵浦方案,泵浦源对称分置于平面波导两侧,泵浦光在平面波导中经反射多次通过芯层以实现多通泵浦。分析了泵浦吸收特性的影响因素,推导了平面波导几何参数间... 设计了一种高功率多通泵浦Yb:YAG平面波导激光放大器。所设计的放大器采用对称泵浦方案,泵浦源对称分置于平面波导两侧,泵浦光在平面波导中经反射多次通过芯层以实现多通泵浦。分析了泵浦吸收特性的影响因素,推导了平面波导几何参数间的约束关系,并对平面波导结构进行了优化。使用激光放大模型分析了所设计平面波导放大器的泵浦吸收特性、温度特性及放大输出特性。结果显示:所设计多通泵浦平面波导放大器具有高泵浦吸收率,以及高的光-光转换效率,当注入种子光功率为200 W,泵浦功率为10 kW时,对称多通泵浦平面波导的泵浦吸收率最大值为96.8%,对应的放大输出功率为7483 W,光-光转换效率为72.8%;同时,良好的吸收均匀性使其受热效应的影响更小,有利于获得高质量的光束。 展开更多

关键词 激光光学 YB:YAG 平面波导 激光放大 高功率 多通泵浦

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基于确定偶极子取向的Co^(2+):MgAl_(2)O_(4)吸收截面的测量

13

作者 王煜 吴伟冲 +3 位作者 朱占达 惠勇凌 雷訇 李强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期93-98,共6页

确定具有各向异性、非线性吸收特性的调Q晶体内电偶极子的取向,是测量其吸收截面的重要条件。通过对Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)晶体所属的空间群以及掺杂Co^(2+)在晶胞结构中的位置对称性的分析,确定了晶体内电偶极子的跃迁方向主要是沿晶... 确定具有各向异性、非线性吸收特性的调Q晶体内电偶极子的取向,是测量其吸收截面的重要条件。通过对Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)晶体所属的空间群以及掺杂Co^(2+)在晶胞结构中的位置对称性的分析,确定了晶体内电偶极子的跃迁方向主要是沿晶胞的4个体对角线方向分布的,建立了偏振入射光在Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)晶体内传输的理论模型。实验测量了沿[100]方向切割的Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)晶体在偏振入射光沿晶胞面对角线方向时的非线性透过率曲线,利用建立的模型对实验结果进行拟合,得到Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)晶体在1.5μm波段的基态吸收截面和激发态吸收截面分别为(3.6±0.3)×10^(-19) cm^(2)和(4.5±0.4)×10^(-20) cm^(2)。 展开更多

关键词 激光光学 被动调Q Co^(2+):MgAl_(2)O_(4)各向异性 可饱和吸收 吸收截面

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