Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Optical Precision Manufacturing Technology of Guangdong Higher Education Institutes, Sino-German College of Intelligent Manufacturing, Shenzhen Technology University, Shenzhen, China
2 Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd., Shenzhen, China
3 Shenzhen Key Laboratory of Laser Engineering, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, China
4 Shenzhen Key Laboratory of Ultraintense Laser and Advanced Material Technology, College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University, Shenzhen, China
We present an effective approach to realize a highly efficient, high-power and chirped pulse amplification-free ultrafast ytterbium-doped yttrium aluminum garnet thin-disk regenerative amplifier pumped by a zero-phonon line 969 nm laser diode. The amplifier delivers an output power exceeding 154 W at a pulse repetition rate of 1 MHz with custom-designed 48 pump passes. The exceptional thermal management on the thin disk through high-quality bonding, efficient heat dissipation and a fully locked spectrum collectively contributes to achieving a remarkable optical-to-optical efficiency of 61% and a near-diffraction-limit beam quality with an M2 factor of 1.06. To the best of our knowledge, this represents the highest conversion efficiency reported in ultrafast thin-disk regenerative amplifiers. Furthermore, the amplifier operates at room temperature and exhibits exceptional stability, with root mean square stability of less than 0.33%. This study significantly represents advances in the field of laser amplification systems, particularly in terms of efficiency and average power. This advantageous combination of high efficiency and diffraction limitation positions the thin-disk regenerative amplifier as a promising solution for a wide range of scientific and industrial applications.
high efficiency high power picosecond laser regenerative amplifier thin-disk laser 
High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(2): 02000e14
作者单位
摘要
1 深圳技术大学 中德智能制造学院 先进光学精密制造技术广东普通高校重点实验室,深圳 518118
2 深圳大学 物理与光电工程学院 深圳市激光工程重点实验室,深圳 518060
3 大族激光科技产业集团股份有限公司,深圳 518103
高功率激光器在工业应用领域的需求不断增长,提高光-光转化效率是降低其生产制造成本的关键途径。针对提高激光器光-光转化效率所面临的增益介质的热负荷问题,利用锁定波长的969 nm“零声子线”泵浦、自主研制的高性能Yb∶YAG薄片晶体和48冲程泵浦系统等,搭建了高效的连续Yb∶YAG薄片激光器系统,实现了最高输出功率373 W,光-光转化效率可达73.37%。其优异性能为后续开展千瓦级超快Yb∶YAG薄片激光器研究奠定了基础。
薄片激光器 多冲程泵浦 Yb∶YAG 高效率 Thin-disk laser Multi-pass pumping Yb∶YAG High efficiency 
光子学报
2024, 53(2): 0214002
于圣杰 1冯健 1张新 1肖垚 2[ ... ]佟存柱 1,*
作者单位
摘要
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 苏州长光华芯光电技术股份有限公司,江苏 苏州 215163
报道了基于半导体碟片激光倍频实现的高功率青色(蓝绿光)激光,连续输出功率可达到4.8 W。通过半导体碟片热管理优化和金刚石热沉预金属化,获得了最大功率为22.5 W、光-光转换效率为42.7%的980 nm基频光输出。通过V型腔LBO(LiB3O5)晶体倍频实现了4.8 W 490 nm激光输出,总的光-光转换效率为15.4%,单位泵浦面积产生的蓝绿光光强为3.8 kW/cm2
激光器 半导体碟片激光器 封装工艺 光泵浦 腔内倍频 
中国激光
2023, 50(23): 2301004
Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China
2 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Faculty of Sciences, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
4 National Center for Applied Mathematics, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China
The high peak power of picosecond pulses produced by a self-mode-locked semiconductor disk laser can effectively improve the efficiency of nonlinear frequency conversion. This paper presents the intracavity frequency tripling in a self-mode-locked semiconductor disk laser, and a picosecond pulse train at 327 nm wavelength is achieved. The pulse repetition rate is 0.49 GHz, and the pulse width is 5.0 ps. The obtained maximum ultraviolet output power under mode locking is 30.5 mW, and the corresponding conversion efficiency is obviously larger than that of continuous-wave operation. These ultraviolet picosecond pulses have high spatial and temporal resolution and can be applied in some emerging fields.
third-harmonic generation self-mode locking semiconductor disk laser ultraviolet 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051404
作者单位
摘要
海军研究院,北京 102442
主要讨论了国外平面波导激光器、固体薄片激光器、浸入式液冷固体激光器、碱金属蒸汽激光器、相干合成光纤激光器等新型电驱动高能激光光源的技术发展现状、关键技术以及未来作为激光**应用的潜力。它们至少在原理上可以解决当前高能固体激光或光纤激光面临的一些难题,但因为某些缺点或者面临一些待解决技术问题,使其输出功率、光束质量或体积、重量等指标暂时达不到典型高能固体激光或光纤激光的水平。详细讨论了这些新型电驱动高能激光的优缺点,并对其技术发展前景进行初步分析判断。
新型激光 平面波导激光器 薄片激光器 浸入式液冷固体激光器 碱金属蒸汽激光器 相干合成光纤激光器 new type laser PWG laser thin-disk laser liquid immersed solid-state laser alkali vapor laser coherent beam combining of fiber lasers 
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220283
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Luminescence and Applications, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Changchun University of Science and Technology, Changchun 130021, China
4 TRUMPF GmbH + Co. KG, Ditzingen 71254, Germany
We report a wavelength-tunable multi-point pump scheme of the semiconductor disk lasers (SDLs). By designing an external cavity of SDL with an intra-cavity transmission grating, multiple pump gain regions share the same resonator. The effect of the intra-cavity grating on the output laser power, wavelength, and beam quality was investigated. The emission wavelength could be tuned over a bandwidth of 18 nm. With multi-point pumping, we achieve the laser output power with almost no loss, and further improvement is limited by the thermal effect. The changes in the beam are due to the mode selectivity by the intra-cavity grating.
semiconductor disk laser wavelength tuning transmission grating multi-point pump 
Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021401
作者单位
摘要
1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
高功率固体激光技术的发展史就是一部与“废热”的斗争史, 为抑制热效应对光束质量的不利影响, 先后出现了热容激光器、薄片激光器、板条激光器以及光纤激光器, 新的增益介质形态结合先进的散热技术将激光输出功率提升至百千瓦量级。固体激光增益介质的热学性能是限制激光功率进一步取得突破的重要瓶颈。因此, 寻找具备超高热导率的激光晶体材料意义重大。本文介绍了上述四种激光器的基本原理及其在高功率激光方面取得的研究进展, 从提高增益介质材料热导率的角度出发, 对目前已有的方法和研究成果进行了分析与总结, 对超热导激光晶体研究和高功率激光技术的发展进行了展望。
高功率激光 热效应 激光晶体 超高热导率 热容激光器 薄片激光器 板条激光器 光纤激光器 high-power laser thermal effect laser crystal ultra-high thermal conductivity heat capacity laser thin disk laser slab laser fiber laser 
人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1560
魏前明 1阮旭 2,3易家玉 2,3,*马宇 1,**
作者单位
摘要
1 中山大学中法核工程与技术学院,广东 珠海 519000
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 612000
3 中国工程物理研究院高能激光重点实验室,四川 绵阳 612000
对于直接液冷薄片激光器而言,实现功率的定标放大可以在保证泵浦光强恒定的情况下通过增大泵浦光斑的尺寸同时增加增益介质的尺寸或数量来实现。这种设计理念自提出以来就得到了学术界的青睐。本团队针对高功率直接液冷薄片激光器的实际工作条件,建立了单薄片双通道增益模块在对称情况下的模型,研究了微通道高度、薄片厚度、冷却液雷诺数等参数对激光器输出波前畸变的影响。结果表明:当其他条件一定时,随着微通道高度及薄片厚度的减小,激光器输出光束质量提高;随着冷却液雷诺数增大,激光器输出光束质量提高。经遗传算法优化后的设计参数产生的输出光束光程差均方根值为3.27 μm,峰谷值为6.11 μm,相较于经典文献设计参数下的均方根值和峰谷值分别降低了12.3%和15.6%。
激光器 直接液冷 薄片激光器 耦合模拟 波前畸变 遗传算法优化 
中国激光
2022, 49(23): 2301005
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 M.F.Stelmakh股份有限公司极地研究所, 俄罗斯 莫斯科 117342
对100 kHz运转的腔倒空薄片激光器的输出特性进行了理论和实验研究。首先建立起腔倒空薄片激光器的速率方程理论模型,模型中考虑了单位时间谐振腔中新增的自发辐射光子数,对其占总自发辐射光子数的比例进行了分析,并结合一些参数进行了仿真。进一步搭建了重复频率为100 kHz的腔倒空薄片激光器实验装置,获得了平均功率为253 W的纳秒激光脉冲输出,光光效率约为35.2%,脉冲宽度为10.4 ns,单脉冲能量为2.53 mJ,脉冲的峰值功率超过了200 kW, xy方向的光束质量M2分别为9.77和9.27。针对腔倒空调Q的动力学稳定性问题,研究了普克尔盒开关时间对输出平均功率和输出脉冲稳定性的影响,实验中观察到了倍周期分岔和确定性混沌现象,从理论上对这个现象进行了仿真分析,仿真结果可与实验结果相符。
激光器 调Q激光器 半导体抽运激光器 薄片激光器 高重复频率 脉冲动力学 
光学学报
2022, 42(9): 0914002
李征远 1,2邹浩 1,2朱广志 1,2,*董静 1,2[ ... ]朱晓 1,2
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
碟片激光器因具有高峰值功率与大能量等特性备受青睐,但在输出高功率激光的同时碟片晶体也极易受到热效应的影响而发生形变,致使光束质量劣化。设计并制作了一种简单的变形镜来补偿碟片晶体的光焦度变化。通过调节气室的气压,变形镜的曲率半径可以实现在2.050 m至+∞之间调整。基于此变形镜,碟片激光器的工作点能够随着光焦度的改变而同步移动。碟片上的激光光斑半径在整个泵浦范围内保持不变。因此碟片激光器可以保持工作在基模而激光光束质量因子M2从阈值至最大激光输出均不超过1.2。
激光器 变形镜 碟片激光器 光焦度 基模 补偿 
光学学报
2022, 42(8): 0814002

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