摘要：本文对不同冷却温度下的yb:yag晶体板条激光模块高功率运转时的温度场、应力场及对应的热畸变进行了仿真分析研究。结果显示,随着冷却温度从300 K降低至77K,板条的温度梯度热应力与应变都明显降低。当冷却温度为77 K时,最大主应力为4.14 MPa,仅为常温时的15.6%,最大主应变为3.82×10^(-5),仅为常温时的6%。为了分析yb:yag晶体板条激光模块不同冷却温度下输出激光的光束质量,以确定其最佳运转温度,我们采用光线追迹的方法,对单程通过板条的1030 nm探测光进行仿真。可以看到,当冷却温度为77 K时,远场光斑能量更为集中,且探测光光程差的PV值为0.7941μm,仅为300 K时的59.6%。模拟结果表明低温运转有利于yb:yag晶体板条激光模块产生高功率高光束质量激光输出,这为高功率高光束质量yb:yag晶体板条激光的设计工作奠定了基础。

摘要：为实现高重复频率、百毫焦、高光束质量皮秒激光的输出,基于激光谐振腔设计方法,设计了yb∶yag双碟片再生放大器。采用啁啾脉冲放大技术路线,实现了重复频率为1 kHz、单脉冲能量为110 mJ、脉冲宽度为2.1 ps、光束质量因子M^(2)1 h的平均输出功率稳定性均方根值为0.56%@120 W。研究结果对于大能量高重复频率碟片激光器的发展有着重要意义。

摘要：基于yb∶yag单碟片模块设计并搭建了激光再生放大器,实现了重复频率为1 kHz、脉冲能量为107 mJ、脉冲宽度为1.2 ns的近衍射极限激光输出,x的光束质量因子(M^(2)_(x))和y方向的光束质量因子(M^(2)_(y))分别为1.07与1.05,光光转换效率为11%。激光中心波长为1031.7 nm,光谱宽度为2.04 nm,该光谱宽度支持将激光的脉宽压缩至735 fs。据我们所知,这是国内首次使用单碟片激光再生放大器实现重复频率为1 kHz、单脉冲能量为107 mJ的激光输出。

摘要：设计了一台二极管泵浦的具有新型四通泵浦结构及接触式水冷装置的yb∶yag薄片激光器.激光泵浦源采用中心波长为940nm的二极管激光器,利用多模光纤进行耦合输出.yag晶体yb3+离子掺杂浓度为10%,几何尺寸为直径10mm,厚度500μm.激光晶体的散热装置采用自来水直接冷却,自来水通过铜热沉中打通的V型槽与薄片晶体直接接触.泵浦耦合系统采用聚焦透镜和一对直角棱镜的组合实现四通泵浦,聚焦透镜规格为直径50mm,焦距50mm.模拟了谐振腔的稳定性及不同腔长条件下所对应的激光光斑半径,设计了不同腔型的yb∶yag薄片激光器.在F-P腔中采用透过率为5%的输出耦合镜,获得了最高功率为3.28W的1 031nm连续激光输出,光束质量因子M2x=1.79,M2y=1.86,斜效率为20.5%.

摘要：报道了yb∶yag双波长激光振荡阈值的理论结果,实验获得了连续双波长激光输出.实验中,采用紧凑的平凹腔结构、940nm光纤耦合LD端面泵浦方式,yb∶yag晶体作为激光晶体,采用10%、15%和20%的输出耦合镜,分别实现了单波长和双波长激光输出,在最高泵浦功率为20 W时,输出耦合率分别为10%、20%,最高获得3.94W的1 050nm激光和3.40 W的1 030nm激光,对应的光光转换效率分别为19.7%和17.0%;当输出耦合率为15%、泵浦功率为11.7 W时,获得0.79 W的双波长激光,对应的光光转换效率为6.8%,功率比为1∶1.3,通过光栅光谱仪测量得到双波长谱线中心分别为1 030.31nm和1 047.50nm;当1 030nm激光功率为3.0 W时,30min内输出功率RMS稳定性优于0.18%.该实验结果与理论分析相吻合,可应用于设计稳定可靠的掺yb双波长激光器.

摘要：针对yb∶yag板条增益模块的特性,开展了高亮度均匀泵浦耦合系统的设计与实验研究。通过理论计算发现泵浦的功率密度与yb∶yag的激光提取效率有关。为提高泵浦亮度,采用空间/偏振复合拼接方式实现将4个LD进行合束。实验获得合束后激光二极管的总功率为25 kW,合束效率约为90%。证明的该结构有效的解决目前yb∶yag板条激光晶体因泵浦功率低下而导致的功率和效率下降的问题。

摘要：以主动镜背冷结构yb∶yag为研究对象,借助有限元分析软件,并根据yb∶yag的三能级结构特点,系统分析比较了不同泵浦光特性和冷却条件下激光晶体内部稳态和瞬态下的温度及应力分布。分析结果表明,泵浦光的均匀性对激光晶体内部的温度梯度有较大影响,此外,同等泵浦和冷却条件下,瞬态下的温度梯度峰值大于稳态下的温度梯度峰值。分析结果对于固体激光器的设计有一定的借鉴作用。

摘要：设计制造了适于生长直径8inchyb∶yag激光晶体的生长系统和热场,采用感应加热提拉法成功生长出了直径8英寸yb∶yag激光晶体,晶体等径部分最小直径202mm,等径长超过215mm,总重63.7kg,晶体外形完整,内部无气泡、包裹物、开裂等宏观缺陷,5mW绿光激光照射下,未见散射颗粒。

摘要：为了对 yb:yag 固体盘片激光器进行简单高效的抽运,采用了边缘抽运的方式,使用 LD 阵列通过光束耦合装置对非对称 yb:yag/yag 复合晶体进行抽运,获得了80%以上的抽运光吸收效率和较均匀的吸收分布;同时,为了避免高功率工作下晶体过热导致性能下降,对这种抽运结构的散热装置结构进行了理论分析和实验研究,自主设计了理论散热效率超过12W/(cm^2·K)的微喷式散热系统,并进行了实验。在抽运吸收功率750W 时获得了123W 的连续光输出,斜率效率达到34.8%。结果表明,边缘抽运方法在 LD 抽运盘片激光器的研究中有着很好的应用前景。

摘要：针对高功率激光的应用需求,提出一种新构型的低温激光放大器方案,采用低温液体侧面冷却三角形沟槽设计的块状yb∶yag晶体,抑制了介质内寄生振荡,改善了热管理效果,实现了放大器高效储能与提取,获得了能量为9.4 J、脉冲宽度为10 ns、重复频率为5 Hz、远场3.3倍衍射极限的激光输出,为后续更大能量的yb∶yag激光放大器设计提供了有益的参考。