搭建了1030 nm波长的准连续长脉宽室温Yb∶YAG平面波导激光放大器,分析对比注入光强、抽运光强和抽运脉宽等因素对光-光转换效率的影响。采用主振荡功率放大结构,种子源为1030 nm连续保偏光纤激光器。放大器增益介质为一块Yb∶YAG平面波导,抽运源为两个准连续940 nm半导体激光阵列,抽运光经整形后分别从两个端面耦合进入平面波导。在双端抽运下,抽运重复频率为400 Hz和最大峰值功率为20.4 kW时获得了最大能量为4.65 J的激光放大输出,偏振度为97%,光-光转换效率为44.0%,与理论分析基本吻合。

针对高功率大口径Nd∶YAG板条放大器自发辐射放大(ASE)的问题,基于几何光学光线追迹手段,提出了一种简化的ASE三维计算模型,修正了荧光侧面的漫反射情况以及受激发射截面温度效应引入的计算误差。通过数值仿真确定了大口径板条(尺寸为150.2 mm×40.0 mm×2.5 mm)各个表面上的荧光反射对ASE效应的贡献权重,计算了不同泵浦功率下小信号的增益情况。通过板条放大实验分析了ASE效应对板条放大性能的影响,并与模拟结果进行对比,验证了计算模型的有效性。

将非水基流延成型和真空烧结技术制备的YAG/Yb∶YAG/YAG平面波导陶瓷作为激光放大器的增益介质,研究其激光放大特性。种子源为1030 nm保偏光纤激光器,放大器的抽运源为940 nm半导体激光器阵列,抽运光经过耦合后从端面进入平面波导。对比了前端抽运和后端抽运的放大性能,测试了双端抽运的激光放大输出性能。在双端抽运下,当注入种子光的功率为136 W时,获得了功率为1.41 kW的激光输出,斜率效率达到41%。这是已报道的该类陶瓷平面波导达到的较高功率激光输出。

报道了一种波长为1319 nm的准连续Nd∶YAG平面波导激光放大器。种子源为基于侧面抽运棒状Nd∶YAG激光头的振荡器,放大器的激光增益介质为平面波导结构Nd∶YAG。YAG平面波导的尺寸大小为0.6 mm×10 mm×60 mm,中心区域0.1 mm×10 mm×50 mm为掺杂区,周围均为非掺杂YAG。放大器的抽运源为半导体激光器阵列,抽运光经过耦合后从后端面进入平面波导材料,种子光从前端进入单通放大输出。Nd∶YAG平面波导与两个微通道热沉焊接起来实现良好的散热,端面镀1319、1064和808 nm高透膜层。当抽运电流为110 A、重复频率为200 Hz时,获得了功率为36 mJ的1319 nm激光输出,放大光光效率为8.3%。

对室温下零声子线(抽运波长为969 nm)抽运Yb…YAG激光器进行了理论研究,建立了969 nm抽运Yb…YAG的速率方程。在相同热负载状态下,通过数值模拟分别得到969 nm和941 nm抽运时Yb…YAG板条放大器的光-光转换效率和输出激光强度。模拟结果表明:941 nm和969 nm抽运的光-光转换效率基本相同;抽运波长为969 nm的抽运强度比941 nm提高了20%以上。

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、1030 nm种子激光注入以及双程放大,在室温下实现了高功率的1030 nm激光输出。种子激光注入功率为1.18 kW和总抽运功率为19.98 kW时,获得了5.97 kW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。

报道了一种室温条件下工作的高功率激光二极管(LD)端面抽运Yb∶YAG板条双波长激光放大器, 稳定的双波长运转在1029.6, 1031.5 nm。基于Yb∶YAG宽带荧光特性, 建立了双波长放大模型, 通过数值模拟研究了不同抽运条件下激光光谱放大输出特性。通过940 nm激光二极管双端抽运Yb∶YAG晶体, 拥有双波长光谱的种子光从晶体一端注入并进行放大。实验结果表明,在1.18 kW注入时获得了6.56 kW的双波长连续激光输出, 与数值模拟结果相吻合。双波长激光放大理论和实验研究为进一步实现高功率光谱合成等应用奠定了基础。

理论分析了影响二极管端面抽运Nd∶YAG板条激光放大器放大效率的因素, 设计了主振荡功率放大板条连续激光器。使用1064 nm窄线宽光纤激光器作为种子源, 采用两个Nd∶YAG板条激光放大器先串接再双程放大的技术路线。两个Nd∶YAG板条激光放大器的尺寸结构完全相同, Nd∶YAG板条的尺寸均为150.2 mm×2.5 mm×30 mm, 每个板条都是半导体激光器阵列双端抽运。放大器抽运源总功率为21.6 kW时, 实现了5.4 kW连续激光的输出, 光-光转换效率为24.8%, 光束质量β为3.5。在输出光路位置使用狭缝空间滤波器, 光束质量β可以提升到2.5。