1 中国科学院空天信息创新研究院激光工程技术研究中心，北京 100094
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
为实现高重复频率、窄脉冲激光输出，研制了一台声光调Q射频波导CO2激光器。首先，采用矩形波导耦合损耗理论分析了波导耦合效率与全反镜曲率半径、全反镜到波导口距离的关系，获得了波导耦合损耗较小时的优化参数。其次，研究了工作气压与激光输出的关系，以及脉冲拖尾长度与Q开关开启时间的关系。当工作气压为6.5 kPa，Q开关开启时间为0.6 μs时，获得了无拖尾脉冲波形，并分析了峰值功率、平均功率、脉宽等参数随重复频率的变化规律。设计的激光器可实现重复频率1 Hz~100 kHz可调。当Q开关开启时间为0.6 μs、重复频率为1 kHz时，获得的脉冲宽度为108.2 ns，峰值功率为2809.6 W；当重复频率为100 kHz时，脉宽为135.1 ns，峰值功率为257 W。当重复频率为70 kHz时，测得x和y方向上的光束质量因子分别为1.50和1.21。
激光器 波导CO2激光器 高重复频率 窄脉冲宽度 声光调Q 中国激光
2023, 50(22): 2201008
为了研究LD抽运的Nd∶YVO4的声光Q开关的射频功率对衍射效率、漏光功率与门信号开启后激光输出脉冲序列的时间特性的影响, 通过调节施加在Q开关上的射频功率, 取得了漏光与激光脉冲上升时间随之变化的趋势并加以分析。结果表明, 在射频功率增大到4.4 W时, 漏光完全消失; 在射频功率位于2W~3 W之间时, 漏光功率在500mW以下, 且激光脉冲上升时间是到达第一阈值所用时间的60%~70%; 得到了既顾及门信号开启后激光输出脉冲序列的上升时间、又尽可能在Q开关处于hold-off状态时保持低的激光漏光功率的驱动射频信号的功率范围。该研究结果对构建适用于可快速开启的、热效应较为严重的声光调Q固体激光器具有较好的参考价值。
激光技术 声光调Q 固体激光器 漏光 门信号 射频功率 laser technique acousto-optic Q-switching solid-state laser light leakage gate signal power of radio frequency
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100049
采用谐振腔内插入声光调制器（AOM）的方法获得了小型CO2激光器的高重频、窄脉宽、高峰值功率输出。通过分析CO2激光器声光调Q的工作原理，利用基于小信号增益和饱和光强的耦合输出数学模型给出了激光器最佳输出镜透过率的数值解，并运用相关实验装置对该数学模型进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明：该声光调Q CO2激光器的最佳输出镜透过率为39%。研究了激光器输出性能随脉冲重复频率的变化规律，当脉冲重复频率＞1 kHz时，激光器输出峰值功率下降，这与CO2分子上能级寿命有关，并受声光调Q开关热效应的影响。实验中获得的激光器脉冲频率在1 Hz～100 kHz可调。在脉冲频率为1 kHz时，获得的激光脉冲宽度为156 ns，脉冲峰值功率为10 kW，且稳定性较好，非常适合于作激光与物质相互作用的光源。
激光技术 CO2激光器 声光调Q 输出镜 透过率 laser technology CO2 laser acousto-optic Q-switching output mirror transmission
基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120～200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz～90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。
激光器 光纤激光器 混合调Q 受激布里渊散射 声光调Q
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100085
4 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100085
报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd:YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器, 用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBO Ⅰ类相位匹配和LBO Ⅱ类相位匹配的腔外倍频方法, 并利用凹面反射镜的方式进行聚焦, 避免了1064 nm和532 nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应, 有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3 W, 声光调Q激光器的调制频率为20 kHz的工作条件下, 基频光输出功率为7.28 W时, 得到紫外激光输出功率为1.86 W, 1064 nm基频光到355 nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%, 此外, 对紫外激光光束质量的测试表明, 该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。
激光技术 紫外激光器 全固态 声光调Q 端面抽运 二倍频 三倍频 色差效应
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
研究了平均功率达85 W高功率高稳定性全固态绿光激光器,从理论上分析了全固态内腔倍频晶体热效应相位失配对输出功率的影响;数值模拟了倍频晶体内部的热量分布,计算了倍频晶体相位匹配角随温度变化的失配量。在实验中,采用80个20 W的高功率半导体激光器侧面抽运单Nd∶YAG棒,采用双声光Q开关、高效平凹谐振腔结构,对大尺寸KTP晶体进行角度偏离法补偿相位失配并配合强冷却等技术,实现高功率内腔倍频激光器的稳定运转;在抽运电流为17.3 A时,实现了重复频率为20.4 kHz,脉冲宽度230 ns,输出功率为85 W的高功率、高重复频率绿光(532 nm)输出,不稳定性为±1.03%,光-光转换效率为9.7%。
激光技术 全固态绿光激光器 角度偏离补偿相位失配法 双声光Q开关 KTP倍频晶体
