摘要：从准三能级Yb离子的能级结构出发,建立了Yb离子的抽运和激光速率方程,结合解析和数值方法,研究了Yb激光介质的抽运动力学过程,包括抽运激发效率、最低抽运强度、激光能量提取效率等关键参数.比较了三类典型的Yb激光介质性能:Yb:S-FAP,Yb:YAG以及Yb:FP-glass.以放大自发辐射(ASE)为设计判据,重点研究了脉冲储能型Yb激光器的设计准则,包括增益介质的厚度与掺杂浓度.最后利用此模型给出了基于Yb:S-FAP以及Yb:YAG的100J级二极管抽运固体激光器(DPSSL)的总体设计参数.将对基于Yb激光介质的脉冲储能型DPSSL的设计提供有益的参考.

摘要：基于准三能级速率方程分析了Yb3+:YAG片状激光器的温度效应,结果表明随着激光介质的温度由300 K升高到400 K,激光器的储能提取效率由43%下降到26%。提出了利用热传导性能及优异的金刚石窗口对激光片的两端面进行冷却设计。模拟结果表明对掺杂11.6%厚度为1.2 mm的激光片在泵浦功率密度为15 kW/cm2,重复频率为10 Hz的条件下,要将最高温度控制在可接受的范围内(比如320 K),周围冷却水的对流换热系数不应小于2 kW/(m2.K)。模拟结果还表明,在相同的热功率密度和冷却条件下,减小激光片的厚度同时增加抽运光的传输次数可以明显的降低激光片的温度。

摘要：针对高功率二极管重复率抽运的V型非稳腔Yb3+∶YAG激光头,提出了利用金刚石窗口冷却和直接水冷相结合的复合冷却设计.在YAG片的抽运面进行直接水冷,同时在激光提取面利用金刚石窗口冷却介质.金刚石优异的导热性能不仅能够有效地冷却激光介质,还能消除横向的温度梯度,解决了高功率激光器冷却和高功率抽运的矛盾.模拟结果表明对掺杂10at%厚度为1.6mm的Yb3+∶YAG片在抽运功率密度为20kW/cm2,重复频率为10Hz的条件下,要将最高温度控制在可接受的范围内(比如320K),周围冷却水的对流换热系数约为4000W/m2K.

摘要：利用光线追迹法为12 kW激光二极管(LD)阵列抽运的Yb∶YAG激光器设计了一套空心导管型耦合系统并开展了耦合实验,以研究大功率LD阵列端面抽运结构的高效耦合技术及模拟设计方法。基于LD结构和发光特性,以高斯型微激射元为基本单位建立单条LD和LD阵列光源模型,设计了由透镜和镀银板构成的抽运光汇聚传输系统。实验结果表明,该耦合系统实现了对抽运光的高效耦合,且强度分布与模拟结果一致。该耦合系统传输损耗低,反射板的反射率为94%时耦合效率达92.3%;输出光束具有良好的传输性能,有效抽运区域接近理论值,且增益介质表面分布均匀,满足实验要求。

摘要：为研究激光二极管抽运的大能量重复频率Yb:YAG激光器的关键单元技术,建立了焦耳级10 Hz"V"型有源镜(AM)构型Yb:YAG激光器。设计了一套空心导管抽运耦合系统,获得了90%的抽运耦合效率。设计了水冷增益介质的热管理方案,10 Hz自由振荡模式工作时获得3.3 J激光输出,光-光转换效率27.5%,相对1 Hz重复频率工作(4.4 J)能量仅下降了25%。对"正"、"背"面抽运两种构型的实验研究结果表明,"正"面抽运对介质热效应的抑制弱于"背"面抽运,与计算结果一致,但"正"面抽运效率高,无镀膜难题,更有利于工程化。

摘要：为改善光束远场质量,探索研究了角锥反射器的应用,利用角锥棱镜的准相位共轭特性,将角锥棱镜阵列作为热容激光器的后腔镜,抑制腔内波前畸变,并通过数值模拟计算对角锥阵列的单元边长进行优化设计。实验结果表明:角锥阵列对光束远场质量有明显的改善,当角锥阵列的单元边长为4 mm时,实现光束远场7倍衍射极限输出。

摘要：4× 2阵列式片状放大器系统是我国正在建造的大型激光驱动器装置的核心组成部分 ,将直接确定整个装置的能量转换效率和总体结构。放大器系统采用模块化方案设计可以有效提高装置的可维护性 ,减少运行维护时间 ,提高运行效率和装置的性价比。报道了一台通光口径为 2 9cm× 2 9cm的新型氙灯泵浦钕玻璃激光阵列式片状放大器模块的研制情况 ,介绍了放大器系统的结构组成 ,并给出了有关设计参数。

摘要：为实现重复频率大能量激光输出,基于Yb:YAG激光介质低温下良好的热特性和激光特性,设计了12kW高功率激光二极管(LD)阵列泵浦的V型腔低温Yb:YAG激光器(液氮温度)。对于泵浦耦合系统和散热结构两个关键点,分别使用光线追迹方法和有限元方法进行了分析,提出了楔形真空窗口和低温热管等解决方案。模拟结果表明,该设计的激光器热效应较低,可实现重复频率大能量输出。

摘要：基于大口径片状Nd∶YAG介质,采用双色膜技术设计并研制了高效率V形有源镜(AM)激光器。该激光器有四个模块,每个模块包含两片大口径Nd∶YAG片状介质。实验结果表明,四模块工作时,该激光器的脉冲输出能量为47 J,全系统效率达到了1.2%,斜率效率约1.3%,与理论预期值符合。同时利用该激光器的模块化设计特点,重点研究了单脉冲激光输出与模块数目的定标放大关系。结果表明,激光器的输出能量与模块数目基本呈线性关系,显示出该多模块有源镜激光器的定标放大优势,适合高平均功率运转。