LD连续泵浦Nd:YVO4声光调Q激光
利用半导体激光器(LD)连续单端泵浦Nd:YV()|晶体,实现了声光调Q输出1 064nm的短脉
冲。分析并用实验验证了不同透过率输出耦合镜及不同重复频率条件下,输出调Q脉冲能量、脉冲宽度及平
均输出功率的规律。在泵浦功率为2O.7w,重复频率为50kHz时,获得了最大平均输出功率为5.72W 的脉
冲,光一光转换效率为28% ,斜效率为32.4% ;在重复频率为10kHz时,最大单脉冲能量为0.286mj,脉宽为22ns,峰值功率为13kW。
激光二极管(LD)连续泵浦的声光调Q 固体激光器是获得高重复率纳秒、亚纳秒脉冲的理想光源[1],可以
应用于激光遥感、测距,雷达、光电对抗、光通信、激光加工等领域。
半导体激光泵浦Nd:YVO 激光器由于其极具潜力的应用价值而倍受国内外激光领域的关注。用声光Q
开关已获得了亚纳秒的调Q激光脉冲[2 ]。李健等报道了大功率LD泵浦Nd:YVO /KTP声光调Q绿光激
光器,在泵浦光功率6.3W,重复频率25kHz时,获得平均功率1.76W 的绿光输出,单脉冲能量70.4/~JC引。李
传东等报道了LD泵浦Nd:YVO 声光调Q激光器获得基横模、高重复频率纳秒脉冲c,]。Y.F.Chen等利用
双端泵浦Nd:YVO 晶体和声光调Q,在100kHz和10kHz重复频率下获得25W 平均输出功率和0.9mJ的单
脉冲能量嘲。
Nd:YVO 晶体受激发射截面大、激光增益高,对808nm波长存在很强的宽吸收带p]。我们利用半导体激
光器(LD)连续单端泵浦Nd:YVO 晶体,采用短平~凹腔设计,研究了声光调Q在不同透过率输出耦合镜及不
同重复频率条件下,激光器泵浦阈值、输出调Q脉冲能量、脉冲宽度、平均输出功率等参数之间的关系。
1 实验装置
实验装置如图l所示,谐振腔采用平一
凹腔。泵浦源LD为带光纤耦合输出的半
导体激光器,中心波长808nm,输出功率
可达30W。光纤输出光束经准直透镜组
聚焦后泵浦Nd:YVO 晶体。Nd:YVO
晶体尺寸为3mm×3ram×7mm,Nd。 掺
杂浓度为0.5 ,一端镀808nm 和
1 0 6 4 nm双波长增透膜,另一端只镀
1 064nm增透膜。平面镜M 做为激光腔的后腔镜集成在准直透镜组,一面对808nm增透,另一面对808nm
高透,对1 064nm全反。凹面镜M 为对1 064nm部分透过的输出耦合镜。Nd:YVO 晶体侧面用延展性极
好的铟箔包裹置于紫铜块内,并用恒温循环器冷却控温在19℃ 。
声光调Q元件在腔内靠近Nd:YVO 晶体放置,也用恒温循环器冷却控温。声光作用长度50mm,一级衍
射效率8O ,两端镀1 064nm增透膜,调制重复频率在0.2~50kHz可调。
实验中用功率计测量激光输出平均功率P 用500MHz存贮示波器观测脉宽△£ 和脉冲重复频率f,由
2 实验结果
对尺寸为3ram×3mm×7mm,Nd。 掺杂浓度为
0.5 的Nd:YVO 晶体,当泵浦功率为3W 时可实现
调Q激光输出,选择不同的输出耦合镜透过率,在不
同的泵浦功率下,分别在静态不调Q和不同的调Q重
复频率条件下,对输出脉冲平均功率和调Q脉冲宽度
进行了测量,图2为输出耦合镜透过率T=4o 2/6、曲率
半径R一400mm时的测试结果。
实验结果表明,在相同的泵浦功率下,脉冲输出的
平均功率随着调Q重复频率的增大而升高,而脉冲的
宽度变化不大。在脉冲重复频率为10kHz,泵浦功率
为2O.7w 时,得到平均功率2.86W,峰值功率l3kw
的脉冲输出,脉宽16.3ns,单脉冲能量为286~J,光一光
Fig.2 Average output power at different pump po wer
and repetition rates
图2 不同泵浦功率与重复频率下的平均输出功率
转换效率达到了27.6 ,在示波器上观测的脉冲波形如图3所示。在重复频率为10kHz时,改变泵浦功率,测
得的单脉冲能量和峰值功率如图4所示。可以看出,在相同的调Q重复频率的条件下,随着泵浦功率的增大,
输出脉冲的平均功率也增大,脉冲宽度减小。