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LD端面泵浦内腔倍频全固态绿光激光器研究进展

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一、 中国科技信息2o10年第4期 CH}NA,蚓ENcE 、Feb.201 j ≮ 誊 蠢 麓i善  报道的稳定性优于0.2%。 i 527nm绿光输出,在60W泵浦功率下二次。I 谐波输出20.5W,光~光效率达34.2%, 3研究现状 ==1.2,绿光功率不 从20世纪90年始,内腔倍频, 而且光束模式很好,M:采用端面泵浦的内腔倍频激光器可以 特别是内腔倍频绿光激光器的技术日渐成 稳定性小于±1%RMS。2007年,北京 获得较高的泵浦耦合效率和高的输出光束 存在稳定性 题,绿光激光器的发展仍然缓慢。 熟。此后,内腔涪频激光器开始向四个主要方向发展:高输出功率 、高光束质量高转换效率 10 和/或输出功率的 高稳定性 8;14]。 2.1高输Ⅲ功率 i理工大学的张叵利等人 使用激光二极管面   阵端面泵浦板条Nd.}YAG,并应用电光调Q 技术获得近衍射极限内腔倍频绿光输出, 质量,是LD泵浦固体激光器中一个很重 要的研究方向。近年来高功率二极管阵列 (LD A)的发光面积加大,同时数值孔 径也大,给端面泵浦带来了一定困难,不 单脉冲能量18mJ,光一光效率10.7‰脉冲 过在追求高光束质量的应用方面,端面泵 M2=1.3,重复频率1kHZ,脉宽16.7ns, 得益于1 m波长附近的红外激光器J 能量稳定性约为0.8%。 ! 浦仍是一种有优势的方案。 的快速发展 ̄I]KTP等高效率非线性介质的{ 而高功率下的高光束质量输出也慢慢l 二卜世纪九十年代,国内外二极管端 出现,二次惜波倍频得到绿光输出的激光 成为可能。2008年,清华大学的朱鹏、刘 面泵浦内腔倍频固体激光器的研究进展迅 器发展最早,并且发展迅速。目前高功率内 代军”o 等人使用端面泵浦板条Nd:YAG激。 速 。 。l991年,Shannon等人lI7 使用 腔倍频激光器多是绿 激光器。现j芏,有关 光器进行内腔倍频,获得了平均功率93W 10W线阵激光二极管泵浦Nd:YAG晶体, 输出功率火于IOOW的绿光激光器的报道I 的绿光输出,M 达到1.5,二次谐波转换 获得平均功率750row的绿光输出,重复频 1. 已经有许多。目前,平均输出功率最 效率达到57%。但是兼顾输出功率和光束 率10kHZ,非线性转换效率达到47%。 高的是Chang等人l111998年报道的I D泵浦 质量仍然是一个难题。 国际上一些大公司的研究成果比较突 Nd:YAG获得 ̄i0315W倍频绿光激光器。J 2.3高转换效率 出。1998年,Hardman等人【 报道了内腔 国内中科院理化技术研究所在高功率i 因为二次谐波转换的效率普遍偏低, 倍频YLF连续526.5 nm激光器,采用环 内性情频方面取得了很好的研究进展。: 导致泵浦光到喈波输出的光~光效率不 形腔结构,腔内插入TGG法拉第旋转器, 2005年,该所激光物理与技术研究中心的 j高。很多科研工作者开始将提高倍频激光f 利用2台20W线阵激光二极管双端泵浦,在 薄勇、耿爱从等 在重复频率为1OkttzH,f得 i器的光~光效率作为一一个研究重点。 吸收25.6W泵浦光的情况下得N6.2W单频 到平均功率140W的绿光输出, 宽110ns。. 1997年,Y.F.Chen等人[111采用紧 偏振光输出,M!参数小于1.2。他们同时 输出为124W时的M 2参数小于l1。2006 凑的谐振腔实现激光器的单模振荡,得到 得出结论,认为Nd:YLFIckNd:YVO4有更 年,他ffJ进一步的研究l 得到输出为120W J 的光光转换效率达到26.8%,而该论文 小的热透镜效应,而自然双折射特性t;kNd: 时的M 2参数为6.2,光光效率15.2%, 中也曾提到,此前报道的有关转换效率都 .YAG好,但是高功率时的损伤特性不好。 4小时内输出稳定性优干0.9%。2008年,薄 低于lO%。2005年,Peng等人 I内腔倍频 同年,Et本的Shen等人c2 使用简单的平凹 勇等人 ’义报道了平均功率218W的绿)匕输 .527nm绿光输出的光一光效率达34.2%。 腔结构,利用Nd:YVO4/KTP在LD泵浦 出,M 2参数为20.2。  J2006年,I,ouis McDonagh等人n 报道了 功率为881.4row时得到286.5roW连续绿光 倍频连续绿光输出也能达到20W以 使用LBO倍频晶体采用腔倒空技术得到 输出,光一光转换效率达到32.5%。 的功率。2009午,中科院物理所光物理实 31w绿光输出,_=次谐波转换效率达到 进入21世纪后,国外关于内腔倍频绿 验室的程贤坤、刷勇等人I 报道了连续输 7O%。而2008年朱鹏等人ll0 在绿光平均输 光激光器的研究主要集中在使用大功率激 出23.2W 532nm绿光的内腔倍频激光器, 出功率93W,M!=1.5N的二次谐波转换效。 光 极管阵列侧面泵浦通过调Q获得高平均 20.9W时M 2参数为4.1,一小时内不稳 率也达到57%。 功率方面,端面泵浦的报道较少。 定度低于1.4%。 连续光输出的内腔倍频激: 器的二次 由于国产半导体激光器输出功率低, 可以看出,高功牢内II空倍频激光器一 ;谐波转换效率因为腔内功率密度相对较低 而进口大功率半导体激光器受禁运及价格 般订以下技术特征:1)采用大功率激光 等原因一般较低。一般来说,要得到高的 高等因素制约,国内全固态激光器大都集 二极管阵列(LD人)作为泵浦源;2)采 转换效率,模式匹配和腔内功 率密度等因 中往中小功率方面。全固态内腔倍频绿光 用侧面泵浦方式以利于泵浦光耦合进晶 素是很关键的,通常采用端面泵浦方式较 激光器的研究在国内虽然起步较晚, 体;3)调Q脉冲输出。日前,高功率 容易得到高的转换效率,但是却不容易获 但十分活跃,在端面泵浦内腔倍频方面取 内腔搭频激 器二}==要存在两个方面的问 f得高功率输出。 得了很多成果。 题,分别是:1)输出光束质量较差,百 2.4高稳定性 从光 光效率上来看,主要体现在山 瓦级的 性倍频绿光激光器光束的M 2参 实际应用中,尤其是长时间连续工作 东大学晶体研究所在内腔倍频绿光激光器 数存6以_卜,有的高达50;2)光光效 的情况下,激光输出的稳定性 t-t= 1*艮重要的。 上做的一系列研究l 1。l999年,刘均 率较低。 稳定性是衡量激光器能否实用的一个关键 海等人【25 使用Nd:YVO4/KTP得到5 W 2.2高光束质量 因素。2005年,Peng等人 报道的内腔倍 532nm输出,光一光效率29.1%,短时间 束顷量可衡量激光器将能量传送到 频激光器,其稳定性达到±1%RMS。2006 内测试的输出不稳定性小于1.5%。2000年, 口标卜的效率,在通信传输和激光加工等 年,薄勇、耿爱丛等 在输出为120W时, 他们l 使用Nd:G(1vO4/KTP得到3.6W连 方面有重要意义。 j 连续工作4小时的输出稳定性优_J=0.9%。 续532nm绿光输出,光一光效率22.5%, 2005年,新加坡南洋理工大学的Peng 日前最高的稳定性由国内研究机构首 M2参数为1.55,短时间内测试的输出不稳 等人_8 使用Nd:YLF进行内腔倍频获得 先达到。2007年,天津大学徐德刚等人 定性小于3%。2001年,他们 1又在原来实 

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