LD端面抽运全固态紫外激光器

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LD泵浦NdYVO4 Cr4+YAG被动调Q激光特性研究

LD泵浦Nd:YVO4 /Cr4+:YAG被动调Q激光特性研究光信息科学与技术专业指导教师摘要：半导体激光(LD)泵浦的固体激光器具有全固化、体积小、泵浦效率高等特点，在激光通讯、遥感探测、工业加工、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景，受到人们极大的关注。

使用连续激光二极管泵浦Nd：YVO4晶体，得到1064nm 的连续红外激光输出，在激光谐振腔中加入慢饱和吸收晶体Cr4+：YAG，得到了调Q脉冲激光输出，从实验上得到了泵浦功率、Cr4+：YAG小信号透过率以及输出镜透过率对输出脉冲特别是脉冲宽度的影响，并通过数值求解速率方程对实验结果进行了理论分析，实验结果与理论模拟基本相符。

关键词：LD 泵浦；Nd∶YVO4；Cr4+∶YAG；被动调Q；脉冲宽度Characteristic of a laser diode pumped passively Q switched Nd:YVO4laser with Cr4+:YAG saturable absorberStudent majoring in optics information science and technologyHeng SunTutor Xiuqin YangAbstract：Laser-diode (LD) Pumped solid-state laser has wide applications in the fields such as laser telecommunication ,remote-sensing detection ,industry and military as wellashealthduetoitsadvantagessuchasallsolidstate,high pump efficiency,smallvolumeandlonglongevity,andhasbeen ing continuous laser diode pumped Nd: YVO4crystalgets 1064 nm infrared laser outputcontinuously.Then addingslow saturable absorbercrystals Cr4 + : YAG in the laser cavity to obtain the output of theQ-switched pulse laser. Study the influence of the pump power, output transmission and cavity length to the output pulse in particularthe influence of pulse width from experiments.Through the numerical solution of rate equation to carry on the theoretical analysis with the result of the experiment and thenumericalsolutionsoftheequationsagreewiththeexperimentalresults.Keywords:LDpumped;Nd: YVO4; Cr4+:YAG; passively Q switched;pulse width第一章前言自上世纪六十年代世界上首台激光器发明以来，各类激光器和激光技术得到了迅速的发展，其中固体激光器的发展尤为突出。

LD端面泵浦薄片式Yb：YAG激光器研究

１Ｙ：ＡｂＧ晶体的能级特征及光谱特性Ｙ
Ｙ掺杂在ＹＧ（Ａ钇铝石榴石），有一个激发里仪
主态，一的４ｆ子层结构．位于基态之上大约单电它
１０Ｉ的能级位置，能级晶场分裂为三个能０００Ｃｌｌ上
１１续激光输出，光束发散角为１ａ，阂值为３２Ｗ，光光转换效率为１％，斜效率为１．％．１＂连１３０ｍｒｄ．３８６关键词：Ｙ：ＡｂＹＧ晶体；ＬＤ端面泵浦：激光器
中图分类号：Ｔ４．Ｎ２８１
Ｆｉ．１ＥｎｅｇｅｅａｇａｆＹｂｇｒｙｌｖｌｄｉｒｍｏｉＹｂ：ｎＹＡＧｙｔｌｃｒｓａ
发展高效、多用途、全固态激光器的主要途径．本
文利用激光二极管端面泵浦的方法，研究薄片式
时与Ｎ．ＹＧ相比它还有较小的热负载一． ¨：Ａ
、
ｌ￡
大，连续或高重复频率运转，可且光束质量好，光光／转换效率高，仅直径４１３长５ｌｌ晶体就可输１１３１０ｎ的ｎ出千瓦以上的功率。近十年来，于Ｙ：Ａ晶。．基ｂＹＧ体的全固态激光器已成为这一领域的研究热点．采用不同的泵浦光源及抽运模式，Ｙ：ＡｂＹＧ晶体可以实现脉冲、准连续和连续的激光输出，在１００１１３１３３

LD泵浦的高重复频率全固态飞秒激光器(特邀)

第49卷第12期Vol.49N o.12红外与激光工程Infrared a n d Laser Engineering2020年12月Dec.2020 L D泵浦的高重复频率全固态飞秒激光器（特邀）郑立s汪会波u,田文龙\张大成\韩海年2,朱江峰、魏志义2(1.西安电子科技大学物理与光电工程学院，陕西西安710071;2.中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京100190)摘要：G H z飞秒激光器相比于传统的百M H z飞秒激光器，其频域中相邻纵模的间隔更大、可分辨率更高，相同光谱范围内纵模密度更小，每个纵模分得的平均功率相对更高，在梳齿可分辨光谱学、直接频率梳光谱学、光学任意波形产生以及天文摄谱仪校准等诸多领域有着更重要的应用价值。

文中从G H z飞秒脉冲的产生方案出发，着重对激光二极管泵浦的G H z重复频率全固态飞秒激光的产生方案以及相应的技术挑战进行了详细介绍，然后重点综述了国际上基于S E S A M被动锁模以及克尔透镜锁模全固态G H z飞秒激光器的研究进展，并结合笔者所在课题组取得的初步研究结果对全固态G H z重复频率飞秒激光器的应用价值以及笔者所在课题组的研究目标进行了展望。

关键词：G H z重复频率；全固态飞秒激光器；克尔透镜锁模；被动锁模中图分类号：T N242 文献标志码：A D O I：10.3788/I R L A20201069LD-pumped high-repetition-rate all-solid-statefemtosecond lasers {Invited)Zheng Li1,W a n g Hu i b o1'2,Tian W e n l o n g1，Zh a n g D a c h e n g1，H a n Hainian2,Z h u Jiangfeng1，W e i Zhiyi2(1. School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi'an 710071, China;2. Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy o f Sciences, Beijing 100190, China)Abstract:C o m p a r e d with traditional 〜100 M H z femtosecond lasers,the m o d e spacing i s larger of G H z femtosecond lasers so that each c o m b can simply be resolved.Furthermore,the less dense of longitudinal m o d e s results in higher average p o w e r.Therefore,i t has more important application value in m a n y research fields,such as comb-resolvabled spectroscopy,direct optical frequency c o m b spectroscopy,optical arbitrary waveform generation and astronomical spectrograph calibration.In this review,the generation schemes of G H z femtosecond pulses and the corresponding technical challenges of G H z-repetition-rate all-solid-state femtosecond lasersp u m p e d by laser diode were introduced in detail firsly.Secondly,the international research progresses of all-solid-state G H z femtosecond lasers based on S E S A M passively mode-locking and Kerr-lens mode-locking were summarized.Finally,the application value and research object of our group in all-solid-state G H z-repetition-rate femtosecond lasers were forcasted based on our preliminary research results.K e y w o r d s:G H z repetition rate;all-solid-state femtosecond lasers;Kerr-lens m o d e locking;passively m o d e locking收稿日期:2020-09-12;修订日期:2020-10-14基金项目:国家自然科学基金（11774277, 60808007);中央高校基本科研业务费（JB190501，Z D2006);陕西省自然科学基础研究计划(2019JCW-03)作者简介:郑立（1995-)，男，博士生，主要从事全固态激光技术方面的研究。

LD抽运355nm连续紫外激光器

Ｖｏ．４ＮＯ５１３．．Ｍａ，０ｙ２０７
Ｌ抽运３５ｍ连续紫外激光器Ｄ５ｎ
申高－，，檀慧明，刘飞。
（．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１０３；１３０３２．中国科学院研究生院，北京１０３；３００９．长春理工大学，吉林长春１０２）３０２
维普资讯
第３第５期４卷
２００７年５月文章编号：１０ — ０Ｘ２０）５０２ — ４０３５１（０７０ — ０３０
光电工程
ＯｐｏＥｌｃｒｉｔ — ｅｔｏｎｃＥｎｇｎｅｉｇｉｅｒｎ
为３时，获得４ｍＷ连续运转的３５ｍ紫外激光Ｗ．２５ｎ
关键词：连续紫外激光器；３５ｍ；Ｌ５ｎＤ抽运
中图分类号：Ｔ４．Ｎ２８１文献标识码：Ａ
ＬＤｍｐｅｌｓｌｄｓａｅｃｎｉｏ－ｖｔａｏｅａｅｐｕｄａｌｏｉ－ｔｔｏｔｎｕｕｓｗａｅｕｌｒｖｉｌｔｌｓｒ－
Ｇｎｒｔｎ（ＨＧｏｅｆｎａｎａ１６ｍｒｄａｉｏｇｎｒｔ５２ｎａｉｉ．ｎｅｔｐＩｈｓ－ｔｅｅｅａｉＳ）ｆｈｕｄｍｅｔｌ４ｎａｉｏｔｅｅａｅ３ｍｒｄａｏａｄｔｅｐａｅｍａｈｄｏｔ０ｔｎｔｎｈｙｃ
获得３５ｍ紫外激光输出在ＮｄＹ５ｎ：ＶＯ晶体的外端镀１６ｎ５２ｍ双波长高反膜作为输入镜，其与输出镜构０４ｍ／３ｎ成平．凹腔结构，并考虑到ＮｄＹ：ＶＯ晶体所产生的热透镜效应，对腔长进行了详细的分析计算。当ＬＤ抽运功率

全固态266nm紫外脉冲激光器研究

ｆｏｒｉｎｔｒａ — ｃａｖｉｔｙｒｅｆｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇａｎｄＢＢＯｃｒｙｓｔｌａｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｏｒｆｅｘｔｒａ — ｃａｖｉｔｙｒｆｅｑｕｅｎｃｙｑｕａｄｒｕｐｌｉｎｇ．Ｔｈｅｌａｓｅｒｉｓ
（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：２６６ｎｍｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｕｌｓｅｌａｓｅｒｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｐａｓｓｉｖｅｌｙＱ — ｓｗｉｔｃｈｅｄＣｒ４ＹＡＧ，ＫＴＰｃｒｙｓｔａｌｗｈｉｃｈａｒｅｕｓｅｄ
调Ｑ，ＫＴＰ晶体腔内倍频及ＢＢＯ晶体腔外四倍频，实现２６６ｎｍ连续脉冲输出。通过优化激光
器外谐振腔，提高腔外非线性变频转化效率。ＬＤ抽运功率为４．６Ｗ时，得到５３２ｎｍ激光平均输出功率为１５４ｍＷ，与腔外直接倍频相比，５３２ｎｍ激光的平均功率提高了３倍，单脉冲能量和峰值功率提高了２倍，这有利于四倍频转化效率的提高。２６６Ｈｉｌｌ紫外激光平均输出功率为

可调谐掺铥光纤激光器共振抽运的HoYLF固体激光器

２实验设计及结果分析
２．１实验装置及激光工作物质２ｔｉｍ固体激光器的基质材料很多，目前常用的
有ＹＡＧ，Ｙ１。Ｆ，ＹＡＰ，ＹＶ０４，ＧｄＶＯ，等晶体，其中应
万方数据
激
光
３６卷
用最多的为ＹＡＧ和ＹＩ。Ｆ。氟化物基质晶体（ＹＬＦ）分子式为ＬｉＹＦ４，属于四方晶系。这种晶体的特点是在紫外光谱区吸收损耗小，非线性折射系数小，非常适合于三价稀土金属离子（例如Ｔｍ３Ｔ，Ｈ０３十）的掺杂。与ＹＡＧ相比，ＹＬＦ具有良好的抗光学损伤能力、热稳定性、贮能性能以及输出激光是线偏振等优点，在同样的抽运条件下ＹＬＦ的热透镜效应只有ＹＡＧ的１／１０，是产生２ｔｉｍ激光的重要晶体。
率。实验测量了无激光辐射情况下该Ｈｏ＂ＹＩ。Ｆ晶体
一端输人，输入端吸收的抽运光功率较输出端大，必
对单次通过抽运光的吸收率，如图２所示。当抽运
然导致晶体中的光功率和增益分布不均匀。在同样
ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００７３，Ｃｈｉｎａ２ＡｄｖａｎｃｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｐｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ
７期
王飞等：可调谐掺铥光纤激光器共振抽运的Ｈｏ－＂ＹＬＦ固体激光器
１７２９
图１掺Ｔｍ光纤激光器抽运Ｈｏ，ＹＬＦ的实验装置图
Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＨｏ：ＹＬＦｌａｓｅｒｐｕｍｐｅｄｂｙ
Ｔｍ—ｄｏｐｅｄｓｉｌｉｃａｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ
２．２实验结果与分析
吸收峰值波长为１９３９ｎｍ。也就是说，从实验得到

瓦级激光二极管端面抽运351nm紫外激光器

中图分类号：ＴＮ２４８．１
Ｗａｔｔ－ｃｌａｓｓＬａｓｅｒＤｉｏｄｅＥｎｄ－ｐｕｍｐｅｄ３５１ａｍＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＬａｓｅｒ
ＣＵＩＪｉａｎ — ｆｅｎｇ，，ＧＡＯＴａｏ，ＺＨＡＮＧＹａ．ｎａｎ，ＷＡＮＧＤｉ，ＤＡＩＱｉｎ，ＹＡＯＪｕｎ
８％，电光效率为３．４％，光束质量良好。
关键词：激光器；３５１ｎｍ紫外激光器；声光调Ｑ；Ｎｄ：ＹＬＦ晶体
文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３７８８／ｆｇｘｂ２０１６３７１１．１３６７
ｄｏｕｂｌｅｄａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｔｒｉｐｌｅｄｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎａｔ１０５３ｎｍｆｒｏｍｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ（ＬＤ）ｅｎｄ — ｐｕｍｐｅｄＮｄ：ＹＬＦｃｒｙｓｔａｌｕｎｄｅｒａｃｏｕｓｔｉｃ－ｏｐｔｉｃａｌＱ — ｓｗｉｔｃｈｅｄｉｎａｓｉｍｐｌｅＶ－ｓｈａｐｅｄｃａｖｉｔｙｗｉｔｈｔｗｏＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）
第３７卷
第１１期
发光学报
ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ

LD抽运Nd：GdVO4水热法KTP腔内倍频激光器的研究

中图分类号：Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：１７－５０（０８３０３（４Ｎ２８６３４８２０）０ — ０９～０）
ＬＤ抽运的全固态激光器具有效率高、寿命长、使用方便、结构紧凑和性能稳定等优点。波长为５２ｍ的绿光因具有波长短、光子能量高等３ｎ
的光功率。水热法对１６ｎ０４ｍ激光的最佳相位匹配角（，０
射光频率一定的前提下，频效率可以表示为：倍７７
基金项目：广东省科技计划项目（０３１３１）和广州市科技攻关项目（０６３一Ｄｌ１２０Ｃ００７２０ＺＯｌ）基金资助
喾料嚣霹搿辅挚
３２｛Ｏ２０
・４１・
（三（１Ａ）。－ｃ＝１
谐振腔的稳定条件：Ａ＋Ｄ）２ｌ１ｌ（／
）。（１－
（）３
１－。
）
半导体激光器。全反镜Ｍ为平镜，镀１６ｎ０４ｍ、
优点而被广泛应用于军事、医学、通讯及科研等各个领域 ¨ Ｊ。然而，前期使用的倍频晶体ＫＰＴ
光转换效率与温度的关系，并结合Ｎ：ＧＶ晶ｄｄＯ体的热透镜效应，对比研究了水热法ＫＰ对Ｔ１６ｎ０４ｍ激光的变频情况，得到了稳定且转换效率
５２ｍ的全反膜和８８５ｍ的增透膜（＝３ｎ０．ｎＴ

LD端面抽运Nd：YVO4温度场及热形变分析

在工作时要对激光晶体采用各种冷却手段，因此晶体内的温度满足热传导方程：
ｐ＝［（）（，，）Ｑ，，）ＶｋＴＶＴｘｙ】（，＋，（）４
１端面抽运晶体温度场分布
１１抽运光能量分布．图１常见的光纤耦合激光二极管端面抽运结构图．情况下，为这种抽运光沿Ｚ方向传输，虑未掺考
杂部分不吸收，其抽运光能量分布为：
，ｙ＝ｘ）【ｘｚｐｅ２，）（ｘ，鲁ｅｐ一＿
其中，嘲ｌ＝＋
体截面的边长．由此，在端面抽运中，功率密度为：热Ｑａｌ（，，）＝ｒｘｙｚｌ
］
）为抽运光在ｚ２］处的光束半径，ｐ
为注入抽运光的总功率，为激光晶体的总长度，、激光晶，ａｂ为（）２图Ｉ激光二极管端面抽运结构
Ｎ－ＶｄＹＯ晶体是常见的性能优良的固体激光介质２对８８ｍ抽运光的吸收带较宽，】，０ｎ偏振发射．本文采用数值方法对端面抽运Ｎ：Ｖ光晶体的温度场分布作了较为深入的分析，相对于已有的ｄＹＯ激研究，采用的热模型及抽运光分布更加接近实际情况．究结果对于了解激光晶体内的热效应问题，研提高激光器的性能具有指导作用．
作者简介：锋（９０），西镇安人，洛学院物理系讲师、大学光子所博士研究生李１７一，陕男商西北

LD泵浦全固态355nm紫外皮秒脉冲激光器

ｐｗｅｓ５Ｗ．Ｔｈｅｔｉｄｈｒｎｃｒｐｔ０３ｃｎｖｒｉｎｔ３ｎａｄ１．ｏｒｗａｈｒａｍｏｉｓｗｅｅｕｏ６．ｏｅｓｏｏ５２ｍｎ６６ａｈｉｇｌｕｓｎｒｌｃｕｔｏｓｌｓｈｎ０５ｎｄｔｅｓｎｅｐｌｅｅｅｇｙｆｕｔａｉｎｗａｅｓｔａ．８ｉｈｏｅａｉｎｎ３ｐｒｔｏ．
用功率计测得单路输出的锁模激光平均功率为180mw22再生放大器实验结果选择从m5输出的一路锁模光作为种子光经图所示的再生放大器放大得到波长为1064nm1hz单脉冲能量平均值为780可以得到24070717ps23倍频实验结果如图所示将放大后的1064nm脉冲激光通过第一块lbo晶体进行二倍频得到532nm激光输出测得其单脉冲能量平均值为470然后通过第二块lbo晶体进行和频得到三倍频355nm外激光输出测得其输出能量平均值为1296计算得出从1064nm532nm激光转换效率为603355nm激光转换效率为166
ｔ５ｎｏ３５ｍ
Ｋｅｒｓｕｔａｉｌｔｌｓｒｙｗｏｄ：ｌｖｏｅａｅ；ＬＤｐｍｐｄ；ｐｃ — ｅｏｄｈｒａｍｏｉｇｎｒｔｏＴＨＧ）Ｌｒｕｅｉｏｓｃｎ；ｔｉｄｈｒｎｃｅｅａｉｎ（；ＢＯ
ＡｂｔａｔＡａｅｉｄＬｓｒｃ：ｌｓｒｄｏｅ（Ｄ）ｅｄｐｍｐｄＮｄ：ｎ－ｕｅＹＶＯ４ａｌｏｉ－ｔｔｌａｉｌｉｏｅｏｄＰＳｕｓｌｓｌｓａｅｕｔｖｏｅｐｃｓｃｎ（）ｐｌｅ－ｄｒｔ

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s
in2 (∃k (∃k 2L
2L
2
2
2)
2)
2
=
1。然而, 在非线性晶体中, 能够满
足位相匹配的方向只有一个, 实际的基频光束是高
斯光束, 具有一定的发散角度, 一般情况下只有
T EM 00模的中心光线可以满足位相匹配条件, 而边
缘的光线会偏离匹配方向, 造成位相失配, 导致转
换效率的降低。因此在设计激光器时, 应尽可能地
第202033卷年第62月期
光电子技术
O PTO EL ECTRON IC T ECHNOLO GY
V o l. 23 N o. 2 J un. 2003
研究与试制
LD 端面抽运全固态紫外激光器α α
高兰兰, 檀慧明
(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林, 长春 130022)
sin2 (∃k 2L 2 2) (∃k 2L 2 2) 2
(8)
和频光的功率密度与基频光的功率密度的三次方
成正比。为了提高和频光的输出功率, 我们应尽量
选择有效非线性系数大的晶体, 并尽量提高基频光
束的注入功率和增长和频晶体的长度, 此外更主要
的是必须满足相位匹配条件即: ∃k 2 = 0 时,
和频光的位相失配。 K 为波失, Ξ 为圆频率, ςeff (2)
(-
Ξ2;
Ξ1 ,
Ξ1 )
和
ς (2) eff
(-
Ξ3; Ξ1, Ξ2) 分别为非线性
晶体的有效非线性二阶极化率。在倍频过程中由于
基频光到倍频光的转化效率比较高, 基频光沿传播方向 (z 方向) 的变化 dE 1 (z ) dz ≠0, 因此必须考虑到基频光在倍频晶体中的损耗, 此时得到倍频光的耗尽公式
2 实验装置
根据以上分析, 设计了图 1 所示的实验装置。
图 1 实验装置结构 F ig. 1 T he setup of exp erim en t
类位相匹配方式, 角度为 Η= 4316°, Ω= 90°。它接受角度宽, 接受波长范围广, 因此更适合于和频。我们选择LBO 晶体的长度为 15 mm。同样也不需要温度控制系统。
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第2期
高兰兰等: LD 端面抽运全固态紫外激光器
111
使激光束聚焦到非线性晶体的接受角度范围之内, 尽可能地降低位相失配的影响, 这就要求聚焦不能太紧。但这又影响了基频光的功率密度, 进而影响和频光的转换效率。在实际操作中, 必须权衡这两方面的因素使和频光的输出功率达到最高。
α 收稿日期: 2002210221 α 基金项目: 国家自然科学基金项目 (N o. 69678016) 和国家“863”高科技计划项目 (N o. 2002AA 311140)
作者简介: 高兰兰 (19752) , 女, 长春光机所在读博士。主要从事LD 泵浦全固体单频激光技术的研究。檀慧明 (19542) , 男, 研究员, 博士生导师, 长春光机所新产业公司总工程师。主要从事非线性光学方面的研究。
E 1 (L 1) =
E1
(0)
sech [L
1
Ξ21
k 2c2
d
eff1E
1
(0)
]
(3)
E 2 (L 1) =
E1
(0)
tanh [L
1
Ξ21
k 2c2
d
eff1
E
1
(0)
]
(4)
I3=
n
8Π2 21n 2cΚ21Ε0
4Π2 Ξ23 Κ23 n 3
d
e2ff1 d
2 eff2
I
31L
21L
2 2
dE 3 (z 2) dz 2
=
i
Ξ23 2k 3c2
ς
eff
(2)
(-
Ξ3; Ξ2, Ξ1) E 1 (0)
tanh [L
1
Ξ21
k 2c2
d
eff1
E
1
(0)
]E 1
(L
2) exp
(i∃k2z 2)
(5)
E 1 (L 2) 为和频晶体中的基频光场复振幅。在小信号转换近似下, 对 (5) 式从 z 2= 0 到 z 2= L 2 积分, 得到和频光场的振幅为:
频光相同, 则倍频光及和频光可以分别表示为[7]
dE 2 (z 1) dz 1
=
i
Ξ22 2k 2c2
ς
eff
(2)
(-
Ξ2; Ξ1, Ξ1)
E 1 (z 1) 2exp ( i∃k 1z 1)
(1)
dE 3 (z 2) dz 2
=
i
Ξ23 2k 3c2
ς
eff
(2)
(-
Ξ3; Ξ2, Ξ1)
其中: d = eff2
2 2
sin2 (∃k 2L 2 2) (∃k 2L 2 2) 2
假设在非线性晶体中相互作用的光束是沿 z 轴方向传播的无限平面波。在倍频过程中, 两个基
tanh2 [L 1
8Π2
d
2 eff1
n21n 2cΚ21Ε0
I
1
(
0)
]
(7)
频光相互作用产生倍频光, 在和频过程中倍频光又
与基频光相互作用产生和频光。如果参加倍频的基
摘要: 报道了分别利用两个非线性晶体对 1 064 nm 红外脉冲激光的倍频及和频过程得到紫外激光输出的实验研究。采用最大抽运功率为 600 mW 的 LD 端面泵浦 N d∶YA G C r4+ ∶ YA G 被动调 Q 脉冲激光器, 得到 1 064 nm 输出最大平均功率为 70 mW , 脉宽为 17. 4 n s。利用长聚焦的方法经 KT P 晶体腔外倍频和 LBO 晶体腔外和频, 实现了高效全固态 355 nm 紫外脉冲激光输出。 355 nm 紫外脉冲输出的最大平均功率为 106 ΛW , 峰值功率约为 635 mW , 且紫外光斑的椭圆度达 0. 88。
E3 =
i
Ξ23 2k 3c2
ς
eff
(2)
(-
Ξ3; Ξ2, Ξ1) E 1 (L 2) E 1 (0)
tanh [L
1
nΞ11cd eff1E 1
(0)
]
1 ∃k2
(e i∃k2L 2
-
1) (6)
1 理论分析
则和频光的光强为
I3 =
4Π2 Κ23n 3
d
2 eff2
I
1
(0)
I1
(L
2)L
用带宽为 300 M H z L eC roy 9631C 型数字示波器分别对红外光和倍频光调Q 激光脉冲的输出特性进行了测量 (如图 2、3 所示)。其中, 横坐标为时间, 纵坐标是光信号经光电二极管转换后形成的电信号的电压伏值。图 2 是 1 064 nm 红外激光脉冲的输出特性图, 从图中可以看出红外激光脉冲的脉宽为 1714 n s。它的频率为 1617 kH z, 峰值功率为 240 W 。图 3 为倍频光的输出特性图, 其中脉宽为 1412 n s, 峰值功率为 25 W 。由于设备限制没有
Key words: LD ; end2p um p ed; a ll2so lid2sta te; u lt ravio let
引言
LD 泵浦的全固态激光器具有光束质量好, 稳定性高, 可靠性好, 使用方便等优点正在占据着许
多传统种类激光器的市场。红外和可见光波段的全固态激光器技术已日见成熟, 产品涉及小功率, 中功率和大功率[1～ 3]。而紫外波段的全固态激光器, 由于它的波长短, 光子能量高, 分辨率更高, 因此在激光医疗、数据存储、精密机械加工等方面应用的
关键词: LD ; 端面抽运; 全固态; 紫外中图分类号: TN 248. 1 文献标识码: A 文章编号: 10052488X (2003) 0220109204
LD End 2pum pe d A ll2s o lid 2s ta te U ltra v io le t L a s e r
GAO L an2lan, TAN H u i2m ing (C hang chun Institu te of Op tics, F ine M echan ics and P hy sics, C hang chun , 130022, C h ina )
红外脉冲激光器中采用的 LD 为中科院半导
体所生产, 中心发射波长为 808 nm , 最大输出功率
为 1 W 。LD 发出的泵浦光经过光学耦合系统的准
Abstract: T he u lt ravio let la ser w a s ach ieved by frequency doub ling and sum 2frequency in tw o cry sta ls by u sing la ser p u lses a t 1 064 nm. W ith the m ax im um inciden t p um p pow er of 600 mW LD end2p um p ing the average ou tp u t pow er of the p a ssively Q 2sw itched N d ∶YA G C r4+ ∶YA G 1 064 nm la ser is 70 mW and the p u lse w id th is 17. 4 n s. T h rough KT P cry sta l ex2 terna l cavity frequency doub ling and LBO cry sta l sum 2frequency, the h igh efficiency a ll2so lid2 sta te 355 nm u lt ravio let p u lse la ser w a s a t ta ined by long focu sing. T he average ou tp u t pow er of 355 nm is 106 ΛW , the p eak pow er is a lm o st 635 mW , and ellip t icity is abou t 0. 88.