太阳光泵浦激光器可将太阳光直接转化为激光, 在空间太阳能发电站、深海等领域有着极大的应用前景, 而Cr,Nd∶YAG是一种很有潜力的太阳光泵浦激光介质。 本文以高纯Y2O3、α-Al2O3、Nd2O3、Cr2O3粉体作为原料, 采用固相反应法结合真空烧结技术制备了高光学质量的0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG透明陶瓷, 并研究了其光谱特性和激光参数。根据太阳辐照光谱和Cr,Nd∶YAG陶瓷的吸收和发射光谱, 计算了不同条件下Cr,Nd∶YAG陶瓷激光器的泵浦率、阈值太阳聚光比、有效发射截面、饱和光强和阈值输入功率等激光参数。研究发现0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG陶瓷(厚度为1.0 mm)在370 nm和1 064 nm处的直线透过率分别为81.5%和84.0%, 晶胞密度为4.57 g/cm3, 光学散射损耗为1.4% cm-1, 吸收带内的太阳辐照度约是太阳常数的 42%。上述研究结果表明Cr,Nd∶YAG陶瓷是理想的太阳光泵浦激光介质, 可通过优化聚光系统、泵浦方式和陶瓷尺寸获得高功率激光输出。

利用闪光灯作为抽运源研究了Nd:GdVO4晶体的脉冲激光性能.激光晶体样品尺寸为4 mm×4 mm×6 mm.当输出镜透过率T=15%,抽运能量为 6.32 J时,激光器静态输出能量为 31.7 mJ.对T=7%的输出镜,抽运阈值为 0.13 J.用厚度为 1.5 mm,小信号透过率为 54.7%的Cr4+:YAG晶体片实现了激光器的被动调Q运转,测得动态和静态激光能量输出之比约为1:3.在T=15%的输出镜透过率下,当抽运能量为 3.89 J和 6.32 J时,分别得到了脉冲宽度为 48.0 ns和 39.2 ns的单脉冲输出.

采用传统的X型像散腔,利用一块精心设计的半导体可饱和吸收镜(SESAM)做启动元件,实现了自启动的Kerr锁模Cr4+:YAG激光器.输出脉冲的最窄脉宽小于80 fs,脉冲重复频率为120 MHz,脉冲峰值功率可以达到100 W以上.

对激光二极管(LD)抽运的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YVO4全固态激光器进行了实验研究.着重研究了抽运功率,Cr4+:YAG晶体的初始透过率及其在激光腔中的位置等因素对激光器输出脉冲宽度和重复频率等性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释.

由于横向抽运的DPSSL输出光束在两个垂直方向上有不同的发散角,把一对平行放置的柱透镜置于谐振腔内,形成一种可以改善激光器输出光束质量的新型谐振腔.利用ABCD传输矩阵理论及等效G参数法计算了稳腔范围.从实验上测得横向上光束质量为M2x=1.231,而对于简单的平凹腔M2x=2.672,大大改善了DPSSL在横向上的光束质量因子.

报道了可饱和吸收体Cr4+:YAG的液相外延生长,对双掺杂Cr,Ca:YAG外延层的吸收特性进行了分析.通过对Cr离子掺杂浓度以及外延层厚度的控制,λ=1.064 μm的饱和与非饱和透过率差ΔT可以在5%～30%的范围内进行调节,满足单片式被动调Q微晶片激光器对饱和吸收体的设计要求.分析结果同时表明外延Cr,Ca:YAG层中还有Cr5+离子的存在.

Cr3+离子掺杂YAG外延层(Cr3+:YAG)的发光呈宽带谱特征,荧光色度坐标为x=0.6551、y=0.2949,在CIE1931色度图上相当于主波长λ≈638nm的红色光,并且具有较高的色饱和度,其发光谱中引人注目之处还在于荧光主峰的位置均在波长较长的λmax≈689nm和709nm附近,是一种能够实现长波长(λ≈700nm)红色光输出的单晶荧光体,可用作非晶硅液晶光阀投影仪的高分辨率写入光源。