1 杭州医学院医学影像学院，浙江 杭州 310053
2 云南大学物理与天文学院云南省高校光电子器件工程重点实验室，云南 昆明 650500
3 中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体研究中心，上海 201899
采用高功率半导体激光端面泵浦技术，在均一浓度Nd∶YAG中心轴沿泵浦光通光方向可产生温度梯度，引起热透镜效应，降低激光输出功率与光束质量。本文结合静态热场数值仿真，建立Nd∶YAG在方形平顶光泵浦条件下的热源方程，研究渐变浓度Nd∶YAG在高功率激光泵浦下的温度分布。当初始泵浦功率为1000 W、泵浦脉宽时间为46 μs、重复频率为1 kHz时，均一浓度Nd∶YAG的吸收系数为5.8 cm-1，其中心轴沿通光方向的温度由185 ℃逐次下降到2、4、6、8 mm处的106、51、29、26 ℃；相应地，每经过2 mm，温度下降率分别为39.5、27.5、11.0、1.5 ℃/mm。与此相对应，本文构建出一款渐变浓度Nd∶YAG整体式结构，每段厚度均为1 mm，总长度为4 mm。将4段Nd∶YAG的吸收系数依次调控为1.5、2.1、3.3、9.7 cm-1，则沿泵浦光通光方向的中心轴温度基本维持在86.5 ℃，在渐变浓度Nd∶YAG中实现沿泵浦光传输方向的温度均匀分布。
均一浓度Nd∶YAG 渐变浓度Nd∶YAG 数值仿真 温度分布
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西 西安 710065
为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13 μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36 μm和4.08 μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。
大频差双腔双频Nd∶YAG激光器 正交解调Pound-Drever-Hall稳频 绝对距离干涉测量 合成波长 马赫-曾德尔干涉仪 光外差 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312025
吕世威 1朱占达 1,2,3,4刘大鹏 1惠勇凌 1,2,3,4[ ... ]李强 1,2,3,4,*
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
实验设计和研究了一种激光二极管(LD)角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器，实现了高效率1064 nm脉冲激光输出。以低掺杂Nd∶YAG晶体为增益介质，将Sm∶YAG吸收材料键合在Nd∶YAG晶体四周(非激光方向)用于抑制放大自发辐射(ASE)和寄生振荡，将YAG晶体键合在Sm∶YAG晶体上以构成复合板条激光晶体。采用对称角侧泵浦方式直接抽运，泵浦光在复合板条激光晶体中多次全反射，多次被Nd∶YAG晶体吸收，可用于实现长光程吸收，提高泵浦光吸收效率。在重复频率为5 Hz、输入电流为170 A的条件下，获得了单脉冲能量为106 mJ、脉宽为15 ns的激光输出，光光转换效率为30.1%，输出能量动静比高达94.64%。实验结果表明：所设计的复合板条激光晶体结构有效抑制了ASE和寄生振荡，所提方法为1064 nm调Q脉冲激光的高效率输出提供了有效途径。
激光器 Nd∶YAG 电光调Q 放大自发辐射 中国激光
2022, 49(17): 1701004
1 中国计量大学 材料与化学学院, 浙江 杭州 310016
2 中国计量科学研究院 热工计量科学研究所, 北京 100029
1319 nm激光器在钠信标、光通讯、图像显示以及激光医疗等方面都发挥了重要作用, 应用前景十分广泛。文章从1319nm的单波长连续激光输出、脉冲激光输出以及准连续激光输出这三个方面简要叙述了近些年来国内外Nd∶YAG 1319nm激光器的部分研究工作, 介绍了1319nm激光器在众多领域的重要应用并简要分析总结了其研究价值以及研究难点, 最后对Nd∶YAG 1319nm激光器未来的发展方向进行了探讨。
激光器 调Q技术 laser 1319nm 1319nm Nd∶YAG Nd∶YAG Q-switch
1 中国医学科学院，北京协和医学院生物医学工程研究所，天津 300192
2 首都医科大学附属北京友谊医院，北京 100050
3 中国医学科学院，北京协和医学院北京协和医院，北京 100730
本研究的目的在于获得Nd∶YAG激光在血液中传播的几何尺寸损耗与血液厚度的关系，从而获得适用于Nd∶YAG激光在血液中传播的修正朗伯比尔定律的准确表达式。通过所建立的Nd∶YAG激光在离体血液中透过的光检测实验系统，检测得到激光在穿透目标厚度为1.0~2.5 mm（临床脉管性病变的常见血层厚度）的圆柱形血层后的光衰减情况，并基于R语言和统计学方法，建立了几何尺寸损耗与血液厚度之间的线性、对数、指数和乘幂回归模型。其中，线性回归模型的拟合效果最好，R2值可达0.9219，由此获得适用于Nd∶YAG激光在血液中传播的修正朗伯比尔定律表达式。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617023
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
3 北京理工大学信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
为了实现高效的太阳光泵浦系统,有必要设计一种兼具低热冲击和高聚光量的泵浦腔。利用TracePro软件建立菲涅耳透镜、瓶形泵浦腔二级系统,通过优化确定了最佳入窗口径、入窗位置、出窗口径、瓶腰直径、瓶腰位置、晶体棒长。通过理论计算得出了长度为60 mm晶体棒的泵浦阈值功率为4.568 W/m 2,最佳系统结构的输出功率为18.21 W,热透镜焦距为31.0 cm。在与锥形腔的比较中计算得出两种腔形下晶体棒的轴向温度分布曲线,通过对比表明,瓶形腔在减少热冲击和提高抽运光均匀性上具有明显的优势。本文的优化设计为后续实验提供了新思路。
激光器 太阳光抽运激光器 瓶形腔 Nd∶YAG; 热效应 光学学报
2021, 41(24): 2414003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
利用超声剥离法制备了超薄层MoS2纳米片分散液可饱和吸收体, 以石英池为容器插入Nd∶YAG激光器的平凹谐振腔中, 调节谐振腔镜的位置并增大泵浦功率, 成功实现了Nd∶YAG激光器被动调Q脉冲输出。实验结果显示,泵浦功率为2.46 W时, 激光器开始调Q运转。泵浦功率为14.55 W时, 实现了485 mW的脉冲激光输出功率, 重复频率为189.75 kHz, 脉冲宽度为1.2 μs, 对应的最大脉冲能量为2.56 μJ。结果表明, 超薄层MoS2分散液是适用于1 064 nm波长固体激光器被动调Q运转的可饱和吸收体材料。
超薄层MoS2纳米片分散液 可饱和吸收体 Nd∶YAG激光器 被动调Q脉冲 ultrathin MoS2 nanosheet dispersion saturable absorber Nd∶YAG laser passive Q-switched pulse
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心, 天津 300401
2 河北工业大学 电子信息工程学院 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
为了提高LD抽运脉冲微片激光器的输出性能和系统的集成度, 采用龙格-库塔法对包含自发辐射与抽运速率的被动调Q速率方程进行了数值求解, 结合被动调Q激光器输出参量的表达式对LD端面抽运的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG微片激光器输出参量进行了数值仿真。结果表明, 利用长度1mm/1.5mm的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG晶体作为增益介质, 当Cr4+∶YAG的初始透过率为75%、输出镜的透过率为30%、抽运光和腔内基模光半径均为100μm时, 能够在抽运功率为4.5W的条件下实现平均功率0.7W、脉冲宽度174ps、重复频率16.1kHz的理论激光输出。该研究对被动调Q微片激光器的参量优化和应用具有理论指导意义。
激光技术 微片激光器 被动调Q 速率方程 laser technique microchip laser passively Q-switched Nd∶YAG/Cr4+∶YAG Nd∶YAGYAG rate equation
