摘要：开展了热容激光器光束质量控制研究,进行了耦合系统的优化设计,采用了透镜压缩结合波导匀化的设计思想,使抽运均匀性提高到90%的水平;进一步建立了有源非稳腔的理论分析模型,针对热容激光器的抽运条件开展了非稳腔的优化设计,实验结果表明实现了2.7倍衍射极限的千瓦级热容激光输出。

摘要：开展了热容激光二极管(LD)抽运固体激光器理论和实验研究工作,进行了抽运源耦合结构的光线追迹和优化设计,针对热容工作模式下激光介质的激光特性进行了初步理论分析,数值模拟了不同抽运条件下激光介质的增益分布及温度梯度、应力梯度,确定了激光器的安全运行条件。初步完成了热容激光器实验平台的建立:采用两个220 Bar的激光二极管面阵对直径为50 mm,厚度为15 mm的Nd∶GGG晶体进行抽运,耦合方式为微透镜准直加正交柱透镜组,耦合光斑的大小为30 mm×30 mm,谐振腔采用平平腔,实验结果表明该激光器在平均抽运功率为8100 W的激励条件下获得了1385 W的激光输出,光-光转换效率约为17%。

摘要：针对传导冷却和端面抽运的激光增益模块特点,设计了一台10kW级高功率全固态板条激光放大器实验装置。分析了激光注入功率密度和入射角度等参数对激光放大器提取效率的影响。实验测试了注入功率密度与激光增益模块光-光转换效率的关系,实验结果与理论分析基本吻合。激光放大器实验装置的种子源通过一级预放大器和两级主放大器放大后获得了高功率和高光束质量的激光输出,激光放大器输出功率达为11.3kW,光束质量7.56倍衍射极限,出光时间110s,光-光转换效率达30%。

摘要：根据激光介质的热透镜焦距及其随抽运功率的变化,设计了大模体积高准直稳定性谐振腔以获得较大的模体积,同时使谐振腔对热焦距的变化和机械对准的扰动不灵敏。这种设计可以提高激光器的效率和稳定性,并且使输出激光具有较好的光束质量。采用双声光Q开关提高关断功率,在输出功率1250 W的连续激光二极管阵列抽运下,获得了210 W的调Q激光输出。采用工作温度80℃的Ⅱ类匹配KTP晶体,以避免KTP晶体的灰色轨迹效应,对KTP晶体采用半导体温控系统控温,在重复频率10 kHz时获得了162 W的调Q绿光输出,光-光转换效率达到13%,脉宽约为80 ns,光束质量M2因子约为20。

摘要：设计了一种高效率、结构紧凑的高功率激光放大器。采用解析方法分析了对称结构Nd:YAG双包层平面波导增益介质的内部热应力,获得了其可承受的最大抽运光强。针对不同厚度的内包层结构,采用Trace Pro软件模拟分析得到了最佳的抽运源结构和耦合系统。为了便于进行激光模式控制,掺杂区厚度取为100μm。内包层和外包层分别为纯YAG和蓝宝石,整个波导尺寸为60 mm×10 mm×2 mm。半导体激光器阵列输出的抽运光从波导的两个端面进入,两个大面和铜热沉焊接来获得良好的散热条件。种子光从一个端面注入,单通放大输出。通过模拟计算,在3384 W的抽运功率下,进入波导芯层的种子光功率为0.1 W,放大输出功率可以到达1322 W,光光效率约为39%。

摘要：热容激光器在激射过程中,激光介质的温度快速升高,导致了热容激光器具有特殊的激光输出特性。通过理论分析、数值模拟和实验研究等方法,对热容激光器的激光输出特性进行研究,掌握热容激光器工作的基本规律,为热容激光器的设计、实验提供了重要的参考。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。数值模拟研究结果表明,激光介质的温度从300 K升高到400 K过程中,阈值功率密度从2.6 W/cm3增加到33.6 W/cm3,输出功率下降7%。利用建立的热容激光器实验装置,测量了不同占空比情况下的输出功率,占空比越高输出功率随时间下降得越快,与数值模拟结果相符。在低占空比时,数值模拟和测量结果吻合较好;在高占空比时出现误差,而且占空比越高误差越大。

摘要：理论设计和制作了Yb:YAG陶瓷板条,通过铟砷化镓(InGaAs)二极管抽运、1030nm种子激光注入以及双程放大,在室温下实现了高功率的1030nm激光输出。种子激光注入功率为1.18kW和总抽运功率为19.98kW时,获得了5.97kW的放大激光功率,光-光转换效率约为24.0%,斜率效率为27.9%。测量了Yb:YAG陶瓷板条的透射波前,模拟了不同耦合效率和温度时的输出功率。实验结果表明,室温下Yb:YAG在高亮度抽运和高亮度种子光注入时可以实现高功率的激光输出。

摘要：设计了一种Nd∶YAG平面波导皮秒激光放大器。光纤激光器提供重复频率可调的皮秒种子源,Nd∶YAG平面波导激光放大器采用后端抽运方式,其抽运源工作模式为连续模式。当种子光的重复频率为24.46MHz、脉宽为11.7ps、注入功率为0.48W时,输出功率为228W,单脉冲能量为9.3μJ,光-光转换效率达到20.2%,导波方向和非导波方向的光束质量(M2)分别为1.4和4.6。当种子光的重复频率降低至25kHz时,输出平均功率为24.2W,单脉冲能量提升至0.97mJ,单脉冲能量放大倍率为4.9×104,表明放大系统具有较强的放大能力。根据理论计算,分析了进一步提高光-光转换效率和输出功率、抑制放大自发辐射(ASE)的方法。

摘要：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。

摘要：理论设计了二极管端面抽运Nd:YAG复合陶瓷板条,制作了双浓度掺杂的Nd:YAG复合陶瓷板条。当二极管总抽运功率为18.06kW时,通过双程放大提取了7.08kW的激光功率,光光转换效率高达39.2%,单程传输的退偏振约为3.2%。实验结果表明,Nd:YAG复合陶瓷板条对提高板条激光器的输出功率和减小退偏振具有显著的效果。