采用无胶键合(AFB)技术制备的晶体波导具有良好的模式限制作用。在考虑模式竞争的情况下,对晶体波导的单横模条件进行计算,得出在芯层材料为原子数分数为 1%的Yb∶YAG,内包层材料为原子数分数为0.5%的Er∶YAG中,芯层和内包层的单横模厚度范围。计算结果表明芯层厚度上限可以增大为传统计算结果的1.79倍,为同时实现大模场面积和单横模输出提供了理论支持。通过实验制备出芯层尺寸为320 μm×400 μm的大芯层尺寸Yb∶YAG晶体波导,并将该晶体波导作为增益介质搭建了晶体波导激光器,得到了1030 nm激光输出,其最高输出功率为26 W,斜率效率为31.5%,此时光束质量因子为 Mx2=1.22, My2=1.05。实验结果证明该晶体波导能够实现近衍射极限输出,引入模式竞争来实现大芯层尺寸晶体波导单横模输出的设计方法可靠。

3 μm附近中红外激光在激光医学、生物分子学以及光电对抗等科学和技术领域具有极高的应用前景和价值。介绍了中红外激光的产生方式和各种中红外激光器的特点;结合Er ³⁺离子能级结构,重点讨论了掺铒中红外激光器主要转换过程和存在的问题;总结了不同基质掺铒中红外激光器的研究进展;展望了高效率、高功率掺铒中红外激光器需要解决的问题及可能的技术途径。

报道了一种结构简单紧凑的高峰值功率抽运单级双通掠入射Nd:YVO4板条放大器。为了抑制高峰值功率抽运时的放大自发辐射(Amplified spontaneous emission, ASE), 板条晶体上下表面镀锗处理, 并设计了掠入射全反射中心点与抽运区域中心点不重叠的双通放大光路。采用该放大器对重复频率200 Hz, 单脉冲能量10 μJ, 脉冲宽度24 ns的种子光进行放大, 在最大抽运能量35 mJ时, 获得了单脉冲能量2.7 mJ, 脉冲宽度24.3 ns, 光束质量因子M2约1.2的激光输出, 能量提取效率7.7%。

报道了一种双端键合复合结构被动调Ｑ人眼安全微型测距用激光器。实验将Er3+/Yb3+:glass和F2 glass以及被动调Ｑ晶体Co2+:MgAl2O4三种材料进行光学热复合, 构成双端键合复合结构。实验对比了双端键合复合结构和非复合结构激光器的输出特性, 前者的激光性能参数均大幅优于后者。其中双端键合复合结构实现了重复频率10 Hz, 单脉冲能量330 μJ、脉冲宽度5.5 ns, 光束质量为1.4的人眼安全激光输出; 而非复合结构激光器的单脉冲能量为245 μJ、脉冲宽度6.5 ns, 光束质量为1.9。对双端键合复合结构增益介质和单块Er3+/Yb3+:glass进行热模拟, 前者的热焦距相对于后者增长了51.2%, 双端键合复合结构热效应明显改善。综合表明双端键合复合技术可以降低增益介质内部温度梯度, 使热焦距变长, 模体积增加, 振荡光与泵浦光的模式匹配度提高, 单脉冲能量增加。

报道了一种激光二极管端面连续抽运的稳定单频主动调Q Nd∶YVO₄激光器。采用RBG与标准具组合的方式获得了稳定的高功率单频激光输出。RBG既作为输出耦合镜,又作为纵模选择元件,与标准具组合可进一步抑制多纵模,增长谐振腔的光学腔长,获得高功率输出。通过优化标准具的倾斜角度,可使标准具与RBG的中心波长匹配,并减小腔内插入损耗。最终在物理腔长为148.7 mm的条件下,获得了功率为750 mW,脉冲能量为75 μJ@10 kHz,脉宽为8.3 ns的稳定的高功率单频激光输出。

报道了一种激光二极管(LD)端面连续抽运的高重频、高光光效率电光调Q Nd:YVO4激光器。采用RbTiOPO4(RTP)晶体对作为调Q元件, 通过减小热效应和模式匹配技术, 实现了高效率的高重频窄脉宽1 064 nm脉冲激光输出。一方面采用低吸收系数的914 nm波长抽运Nd:YVO4晶体, 使晶体内热分布均匀, 从而获得高量子效率的同时减小了热效应影响。另一方面通过优化泵浦光斑半径, 实现泵浦光和振荡光好的模式匹配。在重频200 kHz时, 获得了最高输出功率16 W, 脉宽9 ns, 单脉冲能量80 μJ, 光束质量M2＜1.2的稳定脉冲激光, 泵浦吸收功率31 W, 对应的光光转化效率为51.6%。据笔者所知, 这是RTP电光调Q实现的最高效率的脉冲激光器。

报道了一种小时间抖动、高重复频率Nd∶YAG/Cr ⁴⁺∶YAG被动调Q微型激光器。该激光器以808 nm单管激光二极管作为抽运源,基于切割方向为[001]的Cr ⁴⁺∶YAG晶体在一定入射光功率密度下的极化取向特性,采用偏振抽运的方式,使抽运光偏振方向与晶轴方向平行,将Nd∶YAG晶体吸收后剩余的抽运光全部用于漂白Cr ⁴⁺∶YAG晶体该晶轴方向的电偶极子。结果表明,采用偏振抽运的方式,通过优化切割方向为[001]的Cr ⁴⁺∶YAG晶体取向,可以有效减小Nd∶YAG/Cr ⁴⁺∶YAG被动调Q微型激光器输出脉冲时间抖动。

空间光束在增益介质中相互干涉,产生空间烧孔现象,形成增益光栅。通过四波混频作用形成的增益光栅具有自适应性、自调Q性和空间滤波能力,能够得到全息的共轭输出。但其都起始于腔内的自发辐射,自发辐射容易受到抽运的影响,而且带宽很宽,导致输出的频率会有一定的波动。实验可知,在基于增益光栅的自启动单频调Q激光器中,采用外部注入单频窄线宽的种子源引导形成增益光栅,可获得锁定在种子光频谱范围内的稳定的单频调Q脉冲输出。对比实验发现,在相同的观察时间内,注入种子源输出的频谱稳定程度远高于自启动输出的频谱稳定程度。这一现象也证明了通过外部种子注入形成光栅,利用增益光栅的自适应性能够得到稳频输出。

目前1.5 μm LD泵浦铒玻璃被动调Q微型激光器是**激光测距的研究热点, 获得较高的激光重复频率和单脉冲能量尤为重要。文中主要报道了一种应用于激光测距领域的铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微片激光器。激光器采用中心波长为940 nm的单管二极管为泵浦源, 铒镱共掺磷酸盐玻璃(Er3+, Yb3+:glass)作为增益介质, CO2+:MgAl2O4(CO:MALO)作为可饱和吸收体。通过分析泵浦光斑半径对模式匹配影响, 优化泵浦光斑半径, 实验分析可饱和吸收体初始透过率T0和输出镜反射率R对输出激光参数影响, 优化T0和R值。最终实验中采用增益预泵浦方式, 实现重频1 kHz, 单脉冲能量40 μJ, 脉宽5.09 ns, 峰值功率7.85 kW, 光束质量M2=1.4, 波长1 535 nm的稳定激光输出。