高功率板条激光器的研究进展

板条激光器，特别是LD抽运的板条激光器，作为高功率同体激光器的一个重要发展方向，在军用和工业应用等领域有着较好的应用前景。综述了板条激光器的抽运、冷却方式以及谐振腔设计方面的进展，并对其应用前景进行展望。

部分抽运的板条激光器的热效应分析

基于热传导方程和高斯-赛德尔数值计算方法，对部分抽运板条激光器的温度分布、热应力和热致折射率变化等热效应进行了详细分析，并与单侧抽运及双侧抽运方式进行了比较。结果表明，设计合理的部分抽运板条激光器，可以获得较高的抽运效率，其热效应相比于均匀抽运的情况并没有显著劣化，不论是采用锯齿形传播方式还是直线传播方式的激光器都可以获得较好的光束质量，当一束高斯激光直线经过板条晶体中部时，光束质量因子为1．4，若采用锯齿形传播方式，则光束质量因子可提高到1．1。

部分端面抽运的Nd：YVO4板条固体激光器

利用自制高功率激光二极管（LD）列阵堆和波导整形抽运耦合系统，将抽运光耦合至Nd：YVO4板条晶体，平平腔运转得到了1.064μm的偏振激光输出。在最大抽运功率为84W时，透过率为10％的输出腔镜得到了31W的激光功率输出，光一光效率37％，斜效率45％，板条晶体两个方向的输出光束质量差别较大。为了进一步提高光束质量，使用柱面镜混合腔结构，在最大抽运功率为86W时，得到了19．3W的1064nm激光输出，测得的非稳腔和稳腔两个方向的M^2因子分别为1.4和1．7。

双侧面90°抽运微通道致冷Yb：YAG板条激光器

报道了采用带有微柱镜的激光二极管阵列（LDA）双侧面90°排布抽运的Yb：YAG板条激光器，实验中使用的激光晶体尺寸为6mm×10mm×1mm，掺杂原子数分数为3％。抽运光通过自行设计的聚光系统聚焦成10mm×1mm的光斑进行抽运，聚光系统的效率为75％，晶体表面功率密度达到1．9kW／cm^2，晶体内抽运光交叠区的体功率密度达到38kW／cm^3，远高于阈值的1．7kW／cm^3。当激光器采用平一凹腔结构，耦合输出为6％时激光单脉冲输出能量最高为25．5mJ，斜率效率为13％。插入声光调Q晶体后获得4．

部分端面抽运板条激光器腔镜倾斜问题研究

部分端面抽运的板条激光器是一种新型固体激光器．配合混合腔可以实现在大功率下保持高光束质量的激光振荡输出。谐振腔的腔镜倾斜是影响激光器输出特性的重要因素，快速傅里叶方法是一种快捷有效的计算方法，利用此方法模拟了腔镜倾斜对近场相位分布和远场光强分布的影响，并分析了光束质量的变化。理论分析表明，腔镜的小角度倾斜对近场相位影响较大，但对远场光强空间分布影响不大；随着倾斜角度不断增大，远场发散角和光束腰宽度也增大，光束质量虽然存在恶化的趋势，但光束质量因子肝值仍然较小，离轴非稳腔仍能保持高光束质量的输出。

位相锁定来自同一侧面抽运Nd：YAG板条的两束激光

实验研究了腔内位相锁定来至一LAD侧面抽运的Nd：YAG板条的两束激光，输出镜面出现干涉条纹，获得1.13W的相干光，其组束效率达到64.9%，相干度约60%。实验中发现只需要一根作为滤波的金属丝放在离输出镜合适的位置都就能有效稳定干涉条纹，金属丝引起的损耗低于8%。

千瓦级半导体抽运的固体热容板条激光器

报道了千瓦级激光二极管面阵抽运固体热容激光器的理论与实验研究, 分别采用Nd:YAG单板条和双板条串接的热容激光器, 利用热容激光器的理论计算模型计算了在一定的工作时间内激光输出特性, 并进行了实验验证。实验中采用的晶体尺寸均为59 mm×40 mm×4.5 mm, 对单板条进行抽运时平均功率大约为5.6 kW, 双板条串接时为11.2 kW, 重复频率为1 kHz, 占空比为20％。实验中观察了1 s的工作时间内脉冲能量输出的波动情况, 单板条时单脉冲能量输出最大为1.3 J, 在1 s后单脉冲能量输出

板条激光放大器中寄生振荡的研究

寄生振荡的存在使得放大器在信号光到达之前消耗了大量的反转粒子数,降低了放大器的激光增益和储能效率,严重地影响了激光放大器的性能,尤其对高功率激光放大器。在理论分析和实验研究的基础上,以Nd∶YAG晶体板条为例,用8条半导体激光阵列对晶体进行双侧抽运,研究了高功率激光放大器的寄生振荡现象,分析了板条晶体寄生振荡产生的原因,并详细比较了晶体在不同的抽运功率和表面处理下的放大效果,得到了2倍的单程放大,当输入能量为140 mJ时,获得了278 mJ的激光输出。

新一代大功率固体板条激光器的技术进展

介绍了固体板条激光器为了获得大功率和高光束质量而采用的新技术, 阐述了新一代大功率固体板条激光器的最新进展, 分析了新一代大功率固体板条激光器的技术特点, 并对其应用前景进行了展望。

热畸变对单板条热容激光器输出的影响

开展了激光二极管(LD)抽运的全固态热容激光器的理论与实验研究, 数值模拟了在热容工作条件下侧面抽运的Nd:YAG板条激光器的热透镜效应, 分析了热透镜效应对激光输出的影响, 并进行了相应的实验论证。实验中采用的晶体尺寸为57 mm×40 mm×4 mm, 激光二极管阵列的抽运峰值功率为12 kW, 重复频率为1 kHz, 占空比为20%, 为了获得较高的增益, 将抽运光通过光学系统进行聚焦, 抽运光在晶体侧面的光斑大小为15 mm×57 mm。实验中观察了1 s内的脉冲能量输出的波动情况, 在开始工作的

侧面抽运板条激光介质动态热畸变测量方法

研究了基于干涉测量激光介质热畸变的原理,利用CCD摄像机记录干涉条纹并通过计算机图像处理,来测量板条激光介质动态热畸变的方法。对采集得到的干涉条纹进行图像处理,提出了一种简单快速提取条纹中心的算法。通过分析、计算干涉条纹的移动,得到抽运过程中板条激光介质的动态热畸变情况,为动态补偿激光介质热效应提供了可能。实验采用了N31磷酸盐激光玻璃作样品,得到了加热过程中激光玻璃内部的温度分布,误差约为3%,验证了该测量方法的可行性。

部分端面抽运混合腔Nd∶YVO_4板条激光器实验研究

为了获得大功率高光束质量的激光输出,利用自制的5bar激光二极管阵列堆作为抽运源,抽运光经波导整形系统整形后入射至晶体,采用柱面镜混合腔结构,对部分端面抽运的混合腔Nd∶YVO4板条激光器进行了实验研究。在最高抽运功率134W时,得到了38W的连续激光输出,斜效率44%,测得的两个方向的M2因子为1.56和1.78。实验结果表明,该激光器具有极佳的热效应,能够在高功率运转时保持高光束质量的激光输出,输入-输出功率曲线没有出现平顶或弯曲的迹象,该激光器仍有提升潜力,本结果有助于进一步提升该激光器的性能,实现更高功率的高光束质量激光输出。

高重复率窄脉宽Nd∶YVO_4板条激光器

部分端面抽运的混合腔板条激光器是一种新型的全固态激光器,采用这种结构,实现了高重复率调Q运转。在脉冲抽运情况下,1kHz运转时,得到脉宽4.6ns,单脉冲能量4.5mJ的激光输出。在连续抽运调Q输出情况下,5kHz高重复率运转时,获得了脉宽6ns,单脉冲能量3.1mJ的脉冲序列输出,平均功率超过15W;当重复率高达25kHz时,得到脉宽9.5ns,单脉冲能量1.2mJ的激光输出,平均功率达30W。实验结果表明,输出水平还有很大的提升空间。

激光二极管端面抽运Nd∶YVO_4板条激光器及其热效应

激光器中激光介质采用板条状几何结构可以极大地降低它的热效应,但仍然需要进一步分析其影响,进而优化激光器效率。利用有限元分析方法分析了部分端面抽运的混合腔板条激光器中激光介质的热效应,计算的热透镜焦距与实测结果基本相符。分析了热效应对模式匹配的影响,分析结果对于优化激光器效率、改进谐振腔设计具有一定的参考价值。并在分析的基础上进行了混合腔实验,抽运功率为110 W时,获得连续输出激光功率41.5 W,光-光转换效率约38%,斜效率达58.8%,M2因子为非稳腔方向M2x=1.59,稳定腔方向M2y=1.55。

传导冷却的全固态zigzag板条激光器

报道了激光二极管泵浦的被动传导冷却的Q开关Nd:YAG zigzag 板条激光器，谐振腔采用平平腔和非稳腔。在20Hz运转时，得到脉宽均为10ns的150 mJ，光光效率19%的多模输出和100 mJ、13%光学效率的单模输出，并进行了相关的热效应测试，结果表明该激光器具有效率高、结构紧凑、光束质量好，在空间环境应用具有很好的发展潜力。