LD泵浦Nd:YVO 4 /Cr 4+ :YAG被动调Q激光器性能实验研究
发布时间：2022-02-12 16:43
采用7.5 cm的直腔,对LD泵浦的Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器的脉冲性能进行了相关实验研究。采用两块不同透过率的输出镜和两块不同小信号透过率的Cr4+:YAG晶体,分别研究了调Q脉冲的平均输出功率、脉冲宽度、重复频率、单脉冲能量以及峰值功率随泵浦功率的变化关系。在泵浦功率达到13.3 W时,采用6.5%的输出镜和小信号透过率为60%的Cr4+:YAG晶体得到了最短脉宽为15 ns且具有高稳定性和可靠性的调Q脉冲输出,其相应的峰值功率可达到3.04 k W,适用于军事国防领域。
【文章来源】：山东科学. 2016,29(06)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
二极管泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器实验装置
径大约为265μm。激光输出功率采用LPE-1B型激光功率计测量，用一台Tektronix公司生产的线宽为1GHz，采样率为20Gsample/s的数字示波器和上升时间为0．4ns的快光电二极管探测器来测量脉宽和记录脉冲波形。图1二极管泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器实验装置Fig．1SchematicdiagramofdiodepumpedpassivelyQ-switchedNd:YVO4/Cr4+:YAGlaser3实验结果和应用分析首先，将两块小信号透过率分别为60%和80%的Cr4+:YAG晶体与透过率分别为6．5%和15%的输出镜进行组合，得到了不同情况下激光器的平均输出功率，如图2所示。从图2可以看出，采用透过率为6．5%和15%的平面镜作为耦合输出镜，相应的连续光平均输出功率均随泵浦功率的增加而线性增长。在13．3W泵浦功率下，运用T=6．5%的输出镜得到的最高输出功率为5．13W。而输出透过率为15%时，得到的光转换效率有所降低。对于调Q运转状态，4种组合下激光器的阈值泵浦功率均小于1．5W。从图中可以看到，被动调Q激光器的平均输出功率同样地随着泵浦功率的增大而线性地增大。当T0不变时，采用T=15%的输出镜获得的平均输出功率高于T=6．5%的输出镜，这个结果与连续光运转时恰好相反。由于在整个实验过程中没有对Cr4+:YAG晶体采取冷却措施，且为了验证激光器的稳定性，通常是调Q激光器运行一段时间后测量，所以把这种情况的逆转归结于由Cr4+:YAG晶体的热效应引起的。而对于相同的T，T0=60%的Cr4+:YAG晶体得到的输出功率远小于T0=80%的Cr4+:YAG晶体。分析图中所示的结果，可以看到Cr4+:YAG晶体的小信号透过率的变化对输出功率的影响较大。在实验测量范围内，没有发现晶体饱和现象，表明激光器没有受到晶体热效应影响。图2连续运转状态及调Q运转状态下平均输出功率随泵
随着泵浦功率的增大，脉冲的重复频率也逐渐增大。这是因为激光工作物质上能级反转粒子数密度会随着泵浦功率的增加而增加，激光腔内的净增益系数也会随之变大，使得增益达到调Q阈值的时间变短，可饱和吸收体漂白的时间间隔也会相应地缩小，从而缩短了调Q周期，使得脉冲重复频率增大。从图中还可以看出，在同样的泵浦功率变化范围内，T0=60%的可饱和吸收体产生的脉冲重复频率变化范围较小且相对比较稳定。当小信号透过率固定时，两种不同的输出镜产生的重复频率基本相等，T=15%的输出镜产生的重复频率略小于T=6．5%的结果。图3不同输出镜透过率及小信号透过率下调Q脉冲宽度随泵浦功率的变化曲线Fig．3VariationofQ-switchedpulsewidthwithincidentpumppowerfordifferentTandT0图4不同输出镜透过率及小信号透过率下调Q脉冲重复频率随泵浦功率的变化曲线Fig．4VariationofQ-switchedpulsefrequencywithpumppowerfordifferentTandT0根据图2和图4所示的脉冲平均输出功率和重复频率，可以估算得到调Q脉冲的单脉冲能量，估算结果如图5a所示。从图中可以看出，几种组合下单脉冲能量均随着泵浦功率的增大而增大。采用T=6．5%的输出镜，在泵浦功率小于12W时，T0=80%的可饱和吸收体产生的单脉冲能量高于T0=60%的可饱和吸收体;但泵浦功率超过12W之后，由于T0=80%的可饱和吸收体产生的重复频率增长较快，使得单脉冲能量低于T0=60%。更换T=15%的输出镜，可以发现，获得的单脉冲能量均大于T=6．5%时的能量值。由计算得到的单脉冲能量和图3所示的脉冲宽度，可以估算出调Q脉冲的峰值功率，如图5b所示。从图中可以看到，由于T0=60%的可饱和吸收体产生的脉冲宽度远小于T0=80%的可饱和吸收体，所以T0=60%的可饱和吸收体产生的脉冲?
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光器件Cr4+:YAG调Q技术的研究[J]. 王小兵,孙斌,卢常勇,郭延龙,万强,张玺. 激光与红外. 2006(04)
[2]LD抽运免调试谐振腔被动调Q的固体激光器[J]. 程勇,陈波,王小兵,孙斌,王古常,金煜坚,王鹏飞. 中国激光. 2003(11)
[3]Diode-end-pumped Nd∶YAG Laser with Cr4+∶YAG as Passive Q-switch[J]. WANG Chun CHEN Wei CHEN Shaohe DENG Ximing (Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, P.O.Box 800 211, Shanghai 201800, China). Chinese Journal of Lasers. 1998(04)
[4]二级管泵浦的Q开关Nd:YAG激光器及测距样机[J]. 巩马理,翟刚,金锋,马楠,李晶,时顺森,刘彦巍,朱斌,杨绍岚,宋利生. 激光杂志. 1998(03)
本文编号：3622070
【文章来源】：山东科学. 2016,29(06)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
二极管泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器实验装置
径大约为265μm。激光输出功率采用LPE-1B型激光功率计测量，用一台Tektronix公司生产的线宽为1GHz，采样率为20Gsample/s的数字示波器和上升时间为0．4ns的快光电二极管探测器来测量脉宽和记录脉冲波形。图1二极管泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器实验装置Fig．1SchematicdiagramofdiodepumpedpassivelyQ-switchedNd:YVO4/Cr4+:YAGlaser3实验结果和应用分析首先，将两块小信号透过率分别为60%和80%的Cr4+:YAG晶体与透过率分别为6．5%和15%的输出镜进行组合，得到了不同情况下激光器的平均输出功率，如图2所示。从图2可以看出，采用透过率为6．5%和15%的平面镜作为耦合输出镜，相应的连续光平均输出功率均随泵浦功率的增加而线性增长。在13．3W泵浦功率下，运用T=6．5%的输出镜得到的最高输出功率为5．13W。而输出透过率为15%时，得到的光转换效率有所降低。对于调Q运转状态，4种组合下激光器的阈值泵浦功率均小于1．5W。从图中可以看到，被动调Q激光器的平均输出功率同样地随着泵浦功率的增大而线性地增大。当T0不变时，采用T=15%的输出镜获得的平均输出功率高于T=6．5%的输出镜，这个结果与连续光运转时恰好相反。由于在整个实验过程中没有对Cr4+:YAG晶体采取冷却措施，且为了验证激光器的稳定性，通常是调Q激光器运行一段时间后测量，所以把这种情况的逆转归结于由Cr4+:YAG晶体的热效应引起的。而对于相同的T，T0=60%的Cr4+:YAG晶体得到的输出功率远小于T0=80%的Cr4+:YAG晶体。分析图中所示的结果，可以看到Cr4+:YAG晶体的小信号透过率的变化对输出功率的影响较大。在实验测量范围内，没有发现晶体饱和现象，表明激光器没有受到晶体热效应影响。图2连续运转状态及调Q运转状态下平均输出功率随泵
随着泵浦功率的增大，脉冲的重复频率也逐渐增大。这是因为激光工作物质上能级反转粒子数密度会随着泵浦功率的增加而增加，激光腔内的净增益系数也会随之变大，使得增益达到调Q阈值的时间变短，可饱和吸收体漂白的时间间隔也会相应地缩小，从而缩短了调Q周期，使得脉冲重复频率增大。从图中还可以看出，在同样的泵浦功率变化范围内，T0=60%的可饱和吸收体产生的脉冲重复频率变化范围较小且相对比较稳定。当小信号透过率固定时，两种不同的输出镜产生的重复频率基本相等，T=15%的输出镜产生的重复频率略小于T=6．5%的结果。图3不同输出镜透过率及小信号透过率下调Q脉冲宽度随泵浦功率的变化曲线Fig．3VariationofQ-switchedpulsewidthwithincidentpumppowerfordifferentTandT0图4不同输出镜透过率及小信号透过率下调Q脉冲重复频率随泵浦功率的变化曲线Fig．4VariationofQ-switchedpulsefrequencywithpumppowerfordifferentTandT0根据图2和图4所示的脉冲平均输出功率和重复频率，可以估算得到调Q脉冲的单脉冲能量，估算结果如图5a所示。从图中可以看出，几种组合下单脉冲能量均随着泵浦功率的增大而增大。采用T=6．5%的输出镜，在泵浦功率小于12W时，T0=80%的可饱和吸收体产生的单脉冲能量高于T0=60%的可饱和吸收体;但泵浦功率超过12W之后，由于T0=80%的可饱和吸收体产生的重复频率增长较快，使得单脉冲能量低于T0=60%。更换T=15%的输出镜，可以发现，获得的单脉冲能量均大于T=6．5%时的能量值。由计算得到的单脉冲能量和图3所示的脉冲宽度，可以估算出调Q脉冲的峰值功率，如图5b所示。从图中可以看到，由于T0=60%的可饱和吸收体产生的脉冲宽度远小于T0=80%的可饱和吸收体，所以T0=60%的可饱和吸收体产生的脉冲?
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光器件Cr4+:YAG调Q技术的研究[J]. 王小兵,孙斌,卢常勇,郭延龙,万强,张玺. 激光与红外. 2006(04)
[2]LD抽运免调试谐振腔被动调Q的固体激光器[J]. 程勇,陈波,王小兵,孙斌,王古常,金煜坚,王鹏飞. 中国激光. 2003(11)
[3]Diode-end-pumped Nd∶YAG Laser with Cr4+∶YAG as Passive Q-switch[J]. WANG Chun CHEN Wei CHEN Shaohe DENG Ximing (Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, P.O.Box 800 211, Shanghai 201800, China). Chinese Journal of Lasers. 1998(04)
[4]二级管泵浦的Q开关Nd:YAG激光器及测距样机[J]. 巩马理,翟刚,金锋,马楠,李晶,时顺森,刘彦巍,朱斌,杨绍岚,宋利生. 激光杂志. 1998(03)
本文编号：3622070
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