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LD泵浦Nd_GdVO_4蓝光激光器动态热稳定腔设计

LD泵浦Nd_GdVO_4蓝光激光器动态热稳定腔设计
LD泵浦Nd_GdVO_4蓝光激光器动态热稳定腔设计

实验八 脉冲式灯泵浦YAG激光器被动调Q实验

实验八脉冲式灯泵浦YAG激光器被动调Q实验 实验目的 (1)掌握被动调Q Y AG激光器的工作原理与调试方法。 (2)测量脉冲与连续泵浦Y AG激光器的静态输出特性。 (3)分析被动调Q率被动调Q Y AG激光器的动态输出特性。 (4)在被动调Q理论分析的基础上,通过实验研究,针对相应的运转条件和应用需求,设计被动调Q Y AG激光器的光学参数。 实验原理 1.固体Nd:Y AG激光器的工作原理。 (1)Nd:Y AG晶体的性质 Nd3+:YAG是以三阶钕(Nd3+)离子部分取代Y3Al45O12晶体中Y3+离子的激光工作物质,称为掺钕钇铝石榴石(简称Nd3+:YAG)。它以Nd3+离子作为激活粒子。图8-1给出了Nd3+:YAG晶体中Nd3+离子的与激光产生过程有关的能级图。处于基态4I9/2的钕离子吸收光泵发射的相应波长的光子能量后跃迁到4I5/2,2H9/2和4F7/2,4S3/2能级(吸收带的中心波长是810nm和750nm,带宽为30nm),然后几乎全部通过无辐射跃迁迅速降落到4F3/2能级。4F3/2能级是一个寿命为0.23ms的亚稳态能级。处于4F3/2能级的Nd3+离子可以向多个较低能级跃迁并产生辐射,其中几率最大的是4F3/2至4I11/2的跃迁(波长

为1064nm)。 图8-1 Nd3+:YAG激光的激发机理 (2)静态运转特性分析 (a)脉冲运转→驰豫振荡(尖峰效应)暂态过程。 (b)连续运转→阈值条件(增益饱和)稳态过程。 按“激光原理与技术”中有关章节的分析,结合实验得出:仅仅依靠增加泵浦能量与功率,不能获得窄脉宽,高峰值功率的激光脉冲的结论。 2.Cr:YAG饱和吸收被动调Q原理 自饱和被动式调Q激光器由于器件结构简单,对激光器无电磁干扰,应用十分广泛,但由于通常的染料调Q介质,导热率极低,使其应用范围受到局限,只能用于低重复率的脉冲调Q激光器中。近年来,由于激光晶体技术的进步,我国已生产出可用于高重复率调Q的多掺Y AG晶片,制成了被动式的Q开关器件,兼备声光和染料调Q的长处,在激光医疗、激光打标和非线性光学等领域获得广泛的应用。 在Y AG晶体内,除了Nd+3之外,某些分凝系数较大的金属氧化物也能以原子或离子的形式长入晶体之中,这些异价离子将在其近邻产生具有反号电荷的离子空位或点阵空位,当一个自由电子或空穴被俘获时,就形成了吸收光的色心(Color Center)。多掺杂的YAG晶片在0.9-1.2μm波长范围内有很强的吸收,可将该晶片置于Nd:Y AG激光谐振腔内,其透过率将随腔中振荡激光(1.06μm波长)的强度变化而变化,并改变着谐振腔的Q值,因此起着被动式的Q开关作用,使激光器产生巨脉冲。 多掺杂的Y AG晶片是一种非线性吸收介质,在强光作用下由于吸收饱和而对激光

泵浦激光器的驱动技术

模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计 李栋李流超黎志刚 中国电子科技集团公司第三十四研究所,广西桂林541004 摘要:为了提高模块化宽带光源的稳定性,采用自动温度控制ATC电路和自动功率控制APC 电路驱动泵浦激光器。实验结果表明,光源驱动电路可靠,输出光谱和光功率稳定,达到了预定的技术指标要求。该电路集成度高、体积小,能够满足宽带光源模块化需求。 关键词:掺饵光纤;宽带光源模块;泵浦激光器;驱动;功率控制; 1、引言 掺饵光纤宽带光源是一种相干性低的光源,具有输出功率高、光谱宽、温度稳定性高、使用寿命长等特点。由于这些特点,掺饵光纤宽带光源广泛应用在光通信、光纤传感、光器件测试及光谱分析等领域。随着超高速、大容量光纤通信系统和光传感系统的发展,对宽带光源在功率、带宽、稳定性及体积方面提出了更高的要求。泵浦激光器的驱动电路作为宽带光源的一个组成部分,电路的稳定性将直接影响掺饵光纤宽带光源的光谱输出质量。近年来,高稳定的模块化掺饵光纤宽带光源是一个研究热点。 本文将针对高稳定的模块化掺饵光纤宽带光源中的泵浦激光器的驱动电路展开设计,通过采用高集成度的自动温度控制ATC电路和自动功率控制APC电路,对泵浦激光器进行驱动,实现了光源光谱宽度和功率的高稳定输出。该设计电路具有体积小,稳定性高等特点,对研制模块化宽带光源具有一定指导和参考意义。 2、模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计 2.1驱动电路总体设计 掺饵光纤宽带光源中,除了激光器的泵浦需要电光转化外,其余均为无源光路,所以泵浦激光器的可靠驱动是整个光路设计稳定的一个不可或缺的保证。模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计包括:电源电路、泵浦激光器及其保护电路、APC电路、ATC电路。 整个驱动电路采用外置输入+5V(2A)电源供电,内部对输入电压进行滤波和稳压处理,保证电源的稳定性。由于内部驱动电路单元均采用+5V电压系统,所以内部不再需要电压变化处理。 2.2泵浦激光器及其保护电路 掺饵光纤宽带光源中的泵浦激光器采用980nm泵浦激光器,型号为LC96A74P-20R。该激光器模块输出光纤集成了光纤光栅,波长稳定性高。激光器最大输出功率可以到360mW,尾端带有保偏光纤。在激光器模块内部集成有热敏电阻、监控光电管、致冷模块,便于对模块进行自动功率控制和自动温度控制。 在使用中应注意一定不要超出激光器的极限值,同时操作还应注意静电保护,焊接时要断电焊接,保证良好接地。在激光器的驱动端并联滤波电容和反向偏置二极管,可以对激光器形成很好地保护。在电源输入端,增加电容避免电源不稳,对激光器造成冲击。 2.2泵浦激光器APC及泵浦激光器驱动电路设计 要使泵浦激光器输出光具有较强的稳定性,首先要有功率自动控制电路和良好的电流驱动电路。APC控制原理:将驱动电流经过电阻形成电压,将电压信号连接到驱动源的反向端形成反馈,对输出光功率进行很好地控制。另一方面,由于温度、湿度及器件内部老化造成的驱动波动,也可以通过APC电路改变反馈电压,从而稳定驱动激光器的电流,最终稳定光源功率输出。详细设计电路如图1:

实验三、半导体泵浦固体激光器综合实验

半导体泵浦固体激光器综合实验 半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术,以及其调Q 和倍频的原理和技术。 【实验目的】 1.掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法; 2.掌握固体激光器被动调Q的工作原理,进行调Q脉冲的测量; 3.了解固体激光器倍频的基本原理。 【实验原理与装置】 1.半导体激光泵浦固体激光器工作原理: 上世纪80年代起,生长半导体激光器(LD)技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 ①直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造成损伤。 ②间接耦合:指先将LD输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。常见的方法有: 组合透镜系统聚光:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 光纤耦合:指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直,压缩发散角,然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换,各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜,耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图 2所示。

外腔He-Ne激光器的调试及参数测量

半外腔He-Ne 激光器的调试及参数测量 1. 引言 虽然在1917年爱因斯坦就预言了受激辐射的存在,但在一般热平衡情况下,物质的受激辐射总是被受激吸收所掩盖,未能在实验中观察到。直到1960年,第一台红宝石激光器才面世,它标志了激光技术的诞生 按工作物质的类型不同,激光器可以分成四大类:固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。He-Ne 激光器是继红宝石激光器后出现的第二种激光器,也是目前使用最为广泛的激光器之一。因此有必要通过实验对He-Ne 激光器作全面的了解。 2. 实验目的 1) 了解He-Ne 激光器的构造。 2) 观察并测量He-Ne 激光器的功率、发散角、横模式等性能参数。 3) 调整谐振腔一端的反射镜,观察谐振腔改变后He-Ne 激光器性能参数的变化。 3. 基本原理 3.1 He-Ne 激光器结构 He-Ne 激光器由光学谐振腔(输出镜与全反镜)、工作物质(密封在玻璃管里的氦气、氖气)、激励系统(激光电源)构成,如下图 He-Ne 激光器激励系统采用开关电路的直流电源,体积小,重量轻,可靠性高,并装有散热风机,可长时间运行。 激光管的布氏窗与输出镜、全反镜之间用模具成型的耐老化的硅胶套封接。避免了因灰尘、潮气污染布氏窗、输出镜、全反镜而造成的激光输出功率下降。输出镜、全反射调节采用差动螺丝,粗调调节范围大,可锁定。细调调节范围小,调节时不易出差错。在激光管的阴极、阳极上串接着镇流电阻,防止激光管在放电时出现闪烁现象。激光器外壳接地,手碰激光器外壳无静电感应的刺痛感。 放电毛细管内充的氦氖混合气体的压强比约为7:1,总压强在100Pa 至400Pa 。放电管两端贴有用水晶片制成的布儒斯特窗。窗口平面的法线与放电管轴向间的夹角也恰好等于水晶的布儒斯特角,约56°。安装布儒斯特窗口可以使激光器输出的激光为在纸面内振动的偏振光,沿该方向振动的偏振光通过布儒斯特窗时不会反射,因此有利于减少损耗,提高输出功率。 3.2 He-Ne 激光器谐振腔与激光横模 光学谐振腔的两个反射镜构成腔的边界,他对腔内的激光场产生约束作用,使激光场的分布以及振荡频率都只能存在一系列分离的本征状态,每一个本征态称为一种激光模式。激光模式有两类:一类称为纵模,它是指可能存在于腔内得每一种驻波场,用模序数q 描述沿腔轴线的激光场的节点数。另一类是横模,指可能存在于腔内的每一种横向场分布,用模序数m 和n 描述。如果谐振腔由两面方形孔径的反射镜组成,则m 和n 分别表示沿镜面直角坐标系的水平和竖直坐标轴的激光场节线数。如果谐振腔由两面圆形孔径反射镜组成,则m 和n 分别表示沿镜面极坐标系的角向和径向的激光场节线数。因此每一个激光模式可以用三个独立的模序数表示,记成n m q TEM ,,。单独表示横模时可记成n m TEM ,。如00TEM 表示基

固体激光器原理及应用

编号 赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用 教学学院物理与电子信息学院 届别 2010届 专业电子科学与技术 学号 060803013 姓名丁志鹏 指导老师邹万芳 完成日期 2010.5.10

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1引用 (2) 2激光与激光器 (2) 2.1激光 (2) 2.2激光器 (3) 3固体激光器 (4) 3.1工作原理和基本结构 (4) 3.2典型的固体激光器 (8) 3.3典型固体激光器的比较 (11) 3.4固体激光器的优缺点 (12) 4固体激光器的应用 (13) 4.1军事国防 (13) 4.2工业制造 (15) 4.3医疗美容 (17) 5结束语 (17) 参考文献 (19)

摘要:固体激光器目前是用最广泛的激光器之一,它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用,更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器,接着介绍一些典型的固体激光器,最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。 关键词:固体激光器基本原理基本结构应用 Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced. Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application

半导体泵浦激光原理

半导体泵浦激光原理 一、实验仪器 1.808nm半导体激光器≤500mW 2.半导体激光器可调电源电流≤0~500mA 3.Nd:YVO4晶体3×3×1mm 4.KTP倍频晶体 2×2×5mm 5.输出镜(前腔片)φ6 R=50mm 6.光功率指示仪 2μW~200mW 6档 二、实验目的及意义 半导体泵浦0.53μm绿光激光器由于其具有波长短,光子能量高,在水中传输距离远和人眼敏感等优点。效率高、寿命长、体积小、可靠性好。近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济的许多领域中展示出极为重要的应用,成为各国研究的重点。 半导体泵浦0.53μm绿光激光器适用于大学近代物理教学中非线性光学实验。本实验以808nm半导体泵浦Nd:YVO4激光器为研究对象,让学生自己动手,调整激光器光路,在腔中插入KTP晶体产生523nm倍激光,观察倍频现象,测量阀值、相位匹配等基本参数。从而对激光技术有一定了解。 三、实验原理 光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用,有三种过程:吸收、自发辐射和受激辐射。 如果一个原子,开始处于基态,在没有外来光子,它保持不变,如果一个能量为hν21的光子接近,则它吸收这个光子,处于激发态E2。在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收,只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E1-E2时才能吸收。 图13-1 光与物质作用的吸收过程 激发态寿命很短,在不受外界影响时,它们会自发返回到基态,并发出光子。自发辐射过程与外界作用无关,由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的,因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。 处于激发态的原子,在外的光子的影响下,会从高能态向地能态跃迁,并两个状态的能量差以辐射光子的形式发射出去。只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时,才能引起受激辐射,且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振太和相位完成相同。激光的产生主要依赖受激辐射过程。

半导体泵浦固体激光器(DPSSL)项目立项申请书模板

半导体泵浦固体激光器(DPSSL)项目立项申请书 一、项目区位环境分析 坚持工业化信息化融合发展,深入推进工业强省战略,实施“中 国制造2025”甘肃行动纲要,提升传统优势产业质量和效益,培育壮 大新兴产业,加快工业结构调整和转型升级。 (一)改造提升传统优势产业 强化传统优势产业的基础和支撑作用,盘活存量、优化结构、改 革重组,增强产业分工协作和配套能力,推动传统优势产业从半成品 向产成品转化,从粗放低效向优质高效提升,从产业链中低端向中高 端迈进,从短链向全链循环发展,选准价值链高端加大转型升级力度,改变以“原”字号和“初”字号为主的产品结构,改变企业产品结构 单一、产业行业上下游不配套的局面,推动产业集群式发展和转型升级,重塑传统产业竞争新优势。运用先进实用技术改造提升传统产业,推动煤电化冶循环发展、新能源与现代高载能耦合发展,加快石油化工、有色冶金、装备制造、煤炭电力、农产品加工等传统优势产业优 化升级。围绕重点产业核心基础零部件(元器件)、基础材料、基础 工艺、关键技术的协同攻关创新,支持骨干企业瞄准国内外同行业标 杆推进技术改造,全面提高产品技术、工艺装备、质量效益、能效环

保、安全生产等水平,加大技术和产品创新,提高附加值和科技含量,加快产品结构升级换代,建设兰州、庆阳为重点的国家战略性石化产 业基地,金昌、白银、兰州等为重点的国家有色金属新材料基地,嘉 峪关为重点的优质钢材生产及加工基地,陇东、酒嘉为重点的煤炭清 洁利用转化基地,兰州、天水、酒泉等为重点的先进装备制造业基地,特色农产品生产区域为重点的农产品加工基地等6大产业基地,打造 石油化工及合成材料、有色金属新材料、煤炭高效清洁利用、绿色生 态农产品加工等8大产业链。 (二)发展壮大战略性新兴产业 按照市场主导、创新驱动、重点突破、引领发展的要求,以新能源、新材料、先进装备和智能制造、生物医药、信息技术、节能环保、新型煤化工、现代服务业、公共安全等领域为重点,深入实施战略性 新兴产业发展总体攻坚战,开展优势产业链培育行动,提高创新能力,培育骨干企业,聚焦创新经济新业态,培育发展新动能,引领产业高 端化规模化集群化发展,培育一批新的支柱产业和新的增长点。实施“中国制造2025”甘肃行动纲要,加快网络协同制造、智能制造、3D 打印和增材制造等新兴行业发展,促进信息技术向市场、设计、生产 等环节渗透,推动生产方式向柔性、智能、精细转变。围绕高端制造、

氦氖激光器的调试实验

氦氖激光器调试实验 一、实验目的 1、了解He-Ne 激光器的工作原理和基本结构; 2、掌握外腔式He-Ne 激光器的F-P 腔调节技术; 3、分析放电电流对激光输出功率的影响。 二、实验仪器 外腔式He-Ne 激光器、准直光源,光学导轨,激光功率计,光阑,腔镜。 三、实验原理 一、激光原理概述 1 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射 普通常见光源的发光(如电灯、火焰、太阳等的发光)是由于物质在受到外来能量(如光能、电能、热能等)作用时,原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级,即原子被激发。在没有外界作用时会自发地向低能级(E1)跃迁,跃迁时将产生光(电磁波)辐射。辐射光子能量为 12E E h -=ν 2受激辐射和光的放大 受激辐射的过程大致如下:原子开始处于高能级E2,当一个外来光子所带的能量h υ正好为某一对能级之差E2-E1,则这原子可以在此外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受激辐射的光子有显著的特点,就是原子可发出与诱发光子全同的光子,不仅频率(能量)相同,而且发射方向、偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是,入射一个光子,就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大,这种在受激过程中产生并被放大的光,就是激 E 2 E 2 E 1 ν h (a) 自发辐射 E 2 E 2 E 1 ν h (b) 受激吸收 νh E 2 E 2 E 1 νh ν h νh ν h (c) 受激发射 高能态原子 低能态原子 双能级原子中的三种跃迁

电子碰 撞 激 发 波数 1 3390nm 632.8nm 1150nm 自发辐射 管壁效应驰豫 3P (525p p ) 1S (523p s ) 2S (5 24p s ) 共振转移 共振转移 电子碰撞激发 Ne 10S He 17 1 6 15 14 13 12 11 3S (525p s ) 2P (523p p ) 光。 3 粒子数反转 一个诱发光子不仅能引起受激辐射,而且它也能引起受激吸收,所以只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时,受激辐射跃迁才能超过受激吸收,而占优势。由此可见,为使光源发射激光,而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上的多,这种情况,称为粒子数反转。但在热平衡条件下,原子几乎都处于最低能级(基态)。因此,如何从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。 4 激光器的结构 激光器一般包 括三个部分:激光工作介质;激励源; 谐振腔 二 He-Ne 气 体激光器工作原 理: 气体激光器的种 类很多,He-Ne 气体 激光器是目前应用最广泛的气体激光器。由于它的发散角小、单色性和方向性极好、稳定性高,故 在准直、计量、全息、 检测、导向、信息处 理、医疗等技术中得到了广泛的应用。但He-Ne 气体激光器的输出功率较小, He-Ne 气体激光器的输出功率只有 1 100mW ,最常用的25cm 的激光管,放电电流为5mA,高压为1500V ,输出功率为1.5mW ,效率仅为0.02%。制作He-Ne 气体激光器时,为了在有限的腔长内,尽可能获得较大的功率输出,要选择最佳的放电条件。所谓最佳放电条件是指一定管径和管长的He-Ne 气体激光器在适当的总气压、气体配比和放电电流下运转,以获得最大功率的激光输出。 四、 实验内容与步骤: 1、将准直光阑放在准直用的氦氖激光器和半外腔氦氖激光器之间,取掉其

4-半导体泵浦固体激光器

半导体泵浦固体激光器倍频与调Q实验 一、前言 半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术,以及其调Q 和倍频的原理和技术。 二、实验目的 1、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法; 2、掌握固体激光器被动调的工作Q原理,进行调Q脉冲的测量; 3、了解固体激光器倍频的基本原理。 三、实验原理与装置 1. 半导体激光泵浦固体激光器工作原理: 上世纪80年代起,半导体激光器(LD)生长技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 a) 直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造成损伤。 b) 间接耦合:指先将LD输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。常见的方法有: 1) 组合透镜系统聚光:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 2) 自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 3) 光纤耦合:指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直,压缩发散角,然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换,各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜,耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图2所示。

激光谐振腔的模式计算研究

激光谐振腔模式研究的MATLAB 实现 光信1001班 刘吉祥 U201013222 摘要:谐振腔内的模式计算是分析激光器输出光束质量的前提和基础。本文在matlab 环境下,采用Fox_Li 数值迭代法计算了条形腔、矩形腔、圆形腔、倾斜腔的自再现模的振幅分布和相位分布,并比较了腔形、菲涅尔数、初始光强分布、倾斜扰动等因素对最终模式的影响,具有一定的实际应用价值。 1. 原理说明 设初始时刻在镜I 上有某一个场分布1u ,则当波在腔中经第一次渡越而到达镜II 时,将在镜II 上形成一个新的场分布2u ,场2u 经第二次渡越后又将在镜I 上形成一个新的场分布3u 。每次渡越时,波都将因为衍射损失一部分能量,并引起能量分布变化,如此重复下去……由于衍射主要是发生在镜的边缘附近,因此在传播过程中,镜边缘附近的场将衰落得更快,经多次衍射后所形成的场分布,其边缘振幅往往都很小(与中心处比较),具有这种特征的场分布受衍射的影响也将比较小。可以预期:在经过足够多次渡越之后,能形成这样一种稳态场:分布不再受衍射的影响,在腔内往返一次后能够“再现”出发时的场分布,即实现了模的“自再现”。 光学中的惠更斯—菲涅尔原理是从理论上分析衍射问题的基础,该原理的严格数学表示是菲涅尔—基尔霍夫衍射积分。设已知空间任意曲面S 上光波场地振幅和相位分布函数为),(y x u '',由它所要考察的空间任一点P 处场分布为),(y x u ,二者之间有以下关系式: ??+=-S ik dS e y x u ik y x u ')cos 1()','(4),(θρπρ 式中,ρ为),(y x ''与),(y x 连线的长度,θ为S 面上点),(y x ''处的法线和上述连线之间的夹角,s d '为S 面上的面积元,k 为波矢的模。 本文采用Fox —Li 数值迭代法实现了条形腔、矩形腔、圆形腔、倾斜腔的自再现模的形成。 2. 实现方案 2.1条形腔 条形腔是一种理想模型,即一个方向有限长,而另一个方向上无限延伸的腔形,故只在长度有限的那个方向上发生衍射现象,迭代公式为一维的菲涅尔—基尔霍夫衍射积分:

半导体泵浦激光器说明书

半导体泵浦激光器说明书 目的及意义 半导体泵浦0.53μm绿光激光器由于其具有波长短,光子能量高,在水中传输距离远和人眼敏感等优点。效率高、寿命长、体积小、可靠性好。近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济的许多领域中展示出极为重要的应用, 成为各国研究的重点。 半导体泵浦0.53μm绿光激光器适用于大学近代物理教学中非线性光学实验。本实验以808nm半导体泵浦Nd:YVO4激光器为研究对象,让学生自己动手,调整激光器光路,产生1064nm激光。在腔中插入KTP晶体产生532nm倍频光,观察倍频现象,测量倍频效率、相位匹配角等基本参数。从而对激光原理及倍频等激光技术有一定了解。

一. 激光原理: 光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用,有三种过程:吸收、自发辐射和受激辐射。 如果一个原子,开始处于基态,在没有外来光子,它将保持不变,如果一个能量为hv21的光子接近,则它吸收这个光子,处于激发态E2。在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收,只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。 激发态寿命很短,在不受外界影响时,它们会自发地返回到基态,并放出光子。自发辐射过程与外界作用无关,由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的,因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。 处于激发态的原子,在外的光子的影响下,会从高能态向低能态跃迁,并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。只有外来 hv E 2 1 (a) 2 1 (b) 2 E 1 (c) 光与物质作用的吸收过程 E 2 1 (c) E 2 E 1 (a) 2 1 (b) 光与物质作用的自发辐射过程

光纤激光器,灯泵浦和半导体激光器(三者比较)

光纤打标机和半导体及灯泵浦激光打标机三者 主 要 性 能 比 较 武汉百一机电工程有限公司

光纤激光打标机与灯泵浦激光器性能对比光纤激光打标机设备型号及性能 “武汉百一”的BY-YLP光纤激光打标机在激光打标应用方面具有许多独特的优势。 与传统的固体激光器使用晶体棒作为激光介质不同,光纤激光器的激光介质是很长的掺镱双包层光纤,并被高功率多模激光二极管所泵浦。 BY-YLP系列光纤激光打标机使用特点 1、光束质量极好,适用于精密、精细打标 BY-YLP系列光纤激光打标机光束质量比传统的灯泵浦固体激光打标机好得多,为基模(TEM00)输出,发散角是灯泵浦激光器的1/4。尤其适用于要求高的精密、精细打标。 2、体积小巧、搬运方便、实现便携化 BY-YLP采用光纤传输,由于光纤具有极好的柔绕性,激光器设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小。其重量和占地面积分别是灯泵浦泵浦激光打标机的1/10和1/4,节省空间,便于搬运。且采用光纤传输决定了其能适应加工地点经常变换的要求,实现产品的便携化。 3、激光输出功率稳定、设备可靠性高 能量波动低于2%,确保激光打标质量的稳定;平均无故障使用时间可达10万小时以上,灯泵浦激光打标机的氪灯的使用寿命在800小时左右。4、效率高、能耗低、节省使用成本 电光转换效率为30%(灯泵浦激光打标机为3%),设备功率仅500-1000W,日均耗电10度,是灯泵浦激光打标机的1/10左右,长期使用可为用户节省大量的能耗支出。 5、自主知识产权的操作软件,操作简便、功能强大 可以标刻矢量式图形、文字、条形码、二维码等,可升级实现在线打标,自动打标日期、班次、批号、序列号,支持PLT、PCX、DXF、BMP等文件格式,直接使用SHX、TTF字库。 激光打标机系统组成

激光器泵浦灯

激光器泵浦灯3 杜秀兰 (电子工业部第五十三研究所 锦州 121000) 摘 要 本文详细介绍了两种固体激光器最常用的泵浦灯—脉冲氙灯和连续氪灯的种类、结构、三种封接形式的优缺点与抗冲击性能、发射光谱、效率、寿命等特性,提出了提高泵浦灯效率及寿命的方法。 关键词 激光器泵浦灯 脉冲氙灯 连续氪灯 封接 效率 寿命 1 序言 固体激光器可以用很多方法来泵浦,例如灯的辐射、太阳光的辐射、惰性气体中的击波发光、电子激发发光等等。在这些方法中,要属泵浦灯最为成熟,应用最广。其原因是:第一,制作工艺较为简单,使用方便;第二,适用范围广,能在脉冲或连续状态下工作。脉冲运转的激光器通常采用脉冲氙灯,而连续输出的激光器则采用连续氪灯。本文主要介绍泵浦固体激光器最常用的脉冲氙灯和连续氪灯。 2 种类和结构 脉冲氙灯又叫闪光灯,能在极短的时间内发出强光,象闪电一样一闪而过,是目前除激光器外最亮的光源。脉冲氙灯的管壁厚约1—1.5mm,内径为5—10mm,通常灯内充入200—400mmHg的氙气。脉冲氙灯虽有许多形状和尺寸,但类型只有两种———管形和球形。管形包括螺旋形、环形、U形、π形和直管形。直管形脉冲氙灯基本由玻璃或石英外壳、电极、安装灯头组成,如图1所示。 图1 直管形脉冲氙灯结构 连续氪灯通常用优质石英管制成,管壁的厚度比同尺寸的脉冲氙灯薄一些(为的是减小管壁温度梯度和热应力),一般不超过1mm。小型氪灯充气压为3—4atm,大型氪灯的充气压为2.5-3atm。氪灯的形状一般是直管形。 泵浦灯的灯管可以由在紫外光谱区透过的石英玻璃制成,也可以由掺氧化铈和氧化3 收稿日期:1998-05-18

半导体激光器和灯泵浦激光器的比较

灯泵浦激光器与半导体泵浦激光器比较 半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG(掺钕钇铝石榴石)晶体作为激光产生的材料,它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光,但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源,半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波;而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦,但氪灯发出的光的光谱较广,只是在808nm处有一个稍大的峰值,其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。因此半导体泵浦的激光器的转换效率比灯泵浦要高得多得多。优点如下: 一.免维护不需换氪灯 要更换氪灯,尤其是对于金属类打标,所需的能量较大,氪灯的寿命会更受影响半导体二极管的寿命长,其额定的工作时间大于10000小时,而氪灯的寿命只有几百小时(一般在400-600小时左右),所以灯泵浦激光器在工作一段时间后,都需更换氪灯。因此半导体泵浦激光器又称为免维护激光器,意指其工作无耗材,在相当长的时间内不需要维护。我公司为更有效的延长半导体激光器二极管泵浦源的使用寿命,采用了预燃加变频控制技术,即在保证发光管不受电流冲击的前提下,根据工作量和强度,最大幅度地减少通过发光二极管的电流密度,从而有效的延长了半导体二极管的使用寿命。根据不同用户的不同的生产任务,半导体激光器发光二极管的使用寿命可以保证在一年到三年之间。每台半导体泵浦打标机可节省换灯耗材费用为:大于12支灯/年*350元/支*3年=1.26万元。 灯泵浦激光打标机需常停机换氪灯,对于很多大的生产线是难以容忍的.由于氪灯的寿命不一,这样又有可能因为国产灯质量的不均衡造成氪灯使用上的更多的浪废!所以改用半导体打标机可以大大节省停工维护造成的人力和物力的损失。 二.省电 由于半导体泵浦的转换效率高,模式好,更易聚焦出高能量的更小面积的光点,标记同样的物体时,其所需的外部能量越小。同时其产生的废热也大大小于灯泵浦激光器,决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。所以半导体泵浦的激光器系统的功耗比灯泵浦小得多。一个50W的灯泵浦激光标记机的功耗在6KW左右,而一个50W半导体激光标记机的功耗只在2KW左右,以三年为例,一天工作24小时,一个月工作28天,一度工业用电1.1元人民币,光耗电一项,一台半导体激光器就比一台灯泵浦激光器节省(6-2)KW*24小时*28天*12月*3年*1.1/度=10.645万元人民币!

专业实验 实验二 半导体泵浦固体激光器综合实验

半导体泵浦固体激光器综合实验 实验讲义 大恒新纪元科技股份有限公司 版权所有不得翻印 半导体泵浦固体激光器综合实验

一、前言 半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术,以及其调Q 和倍频的原理和技术。 二、实验目的 a)掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法; b)掌握固体激光器被动调Q的工作原理,进行调Q脉冲的测量; c)了解固体激光器倍频的基本原理。 三、实验原理与装置 d)半导体激光泵浦固体激光器工作原理: 上世纪80年代起,生长半导体激光器(LD)技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 e)直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前 便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦 合方式。直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造 成损伤。 f)间接耦合:指先将LD输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。常见的方法 有: g)组合透镜系统聚光:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 h)自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光 斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 i)光纤耦合:指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直,压缩发散角,然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换,各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜,耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图 2所示。

980nm泵浦激光器组件

980nm泵浦激光器组件 产品信息 一、特征 1、最大无扭折输出光功率达250mW。 2、14脚蝶型管壳无环氧树脂气密封装。 3、有致冷器,光纤光栅(FBG)和监视光电二极管保持激光器稳定工作。 4、可靠性试验符合Telcordia GR-468-CORE要求。 二、应用 使用在光通信系统所用的掺铒光纤放大器(EDFAs)上,为电信,特别是DWDM,以及CATV和数据通信服务。 【展会新闻】【公司新闻】【行业新闻】【科技新闻】【IT新闻】 | 回 到首页 | 管理 展会新闻[热贴排 行] 2006年中国国际第 (67) 源拓参加"第八届光博 (35) 第二届亚洲光纤通讯与 (21) 公司新闻[热贴排 行] 源拓光电光纤收发器技 (39) 源拓网站正处于升级中[35] 光纤传输简 介[26] 光纤收发器选购原则[22] 行业新闻[热贴排 行] GEPON与其它宽带 (37) 市场动态[33] 光网络的发展与市场需要[16] IT 新闻 光纤光栅在光通信领域中的应用 [2006-9-22 15:23:36][点击:35次] 前言 随着信息业务量快速增长,语音、数据和图像等业务综合在一起传 输,从而对通信带宽容量提出了更高 要求。由于无线电频谱和电缆带宽非 常有限,其极限速率只有20Gb/s左右, 即所谓的“电子瓶颈”。尽管人们引 入了光通信,光作为信息传输的载体 带宽达30THz以上,但是由于量子效 应导致光纤线路中各种复用/解复用

科技新闻[热贴排 行] 光通信发展动 态[32] GEPON企业大客户 (25) 光纤网络普及化将带动 (24) 未来趋势高级网吧光 (23) 关于HFC双向网建设 (23) IT新闻[热贴排 行] 光纤光栅在光通信领域 (35) 新闻统计 新闻总条数:16条 新闻总类别:5类和光电/电光转换器件处理电信号时仍存在着速率“瓶颈”,限制了信息的传输速率。进入20世纪90年代,以时分复用(TDM)为基础的电传送网难以适应需要,这使得人们再次意识到要突破电信号处理速率“瓶颈”就必须引入光信号处理方法,包括光信号的直接处理(即避免光电和电光转换,需要电信号时除外)及交叉连接等,这就导致以光波分复用(WDM)为基础的全光通信网(AON)成为人们研究的热点。 全光通信是解决“电子瓶颈”最根本的途径,全光网通信可以极大地提高节点的吞吐容量,适应未来高速宽带通信的要求。全光通信网也是目前国际上发展最快的领域,全光通信意味着在通信过程的各个环节都用光波来完成,中间无需任何光-电-光变换。全光通信的发展完全取决于网络中光放大、光补偿、光交换以及光处

泵浦激光器

泵浦激光器 什么是泵浦激光器 也许没多少人知道什么是泵浦,更别说泵浦激光器了。泵浦是所有的激光器不可或缺的条件,所有的激光器都需要泵浦来让激光器中的物质形成粒子布局数反转,这样才能使激光器形成激光条件。比如:半导体泵浦激光器本身将半导体激光器作为泵浦来用;还有半导体泵浦固体激光器是利用输出固定波长的半导体激光器代替氪灯或氙灯对激光晶体进行泵浦,这是激光器发展的又一大进步。这类激光器不仅光电转化率高、光束质量高,而且效率高,寿命长等优点,被广泛应用于通讯、科学研究、打印机、医疗机械等各种高科技领域当中。 泵浦激光器的发展历程及应用 半导体泵浦固体激光器的发展与半导体激光器的发展是密不可分的。1962年,第一只同质结砷化镓半导体激光器问世,1963年,美国人纽曼就首次提出了用半导体做为固体激光器的泵浦源的构想。但在早期,由于二极管的各项性能还很差,作为固体激光器的泵浦源还显得不成熟。直到1978年量子阱半导体激光器概念的提出,以及八十年代初期MOCVD 技术的使用及应变量子阱激光器的出现,使得半导体泵浦固体激光器的发展步上了一个崭新的台阶。在进入九十年代以来,大功率的半导体泵浦固体激光器及半导体泵浦固体激光器列阵技术也逐步成熟,从而,大大促进了半导体泵浦固体激光器的研究。

国内半导体泵浦固体激光器市场化水平已经达到数百瓦,实验室水平已经达到千瓦级。在应用上,大功率半导体泵浦固体激光器以材料加工为主,包括了常规的激光加工:主要是材料加工,如激光标记、激光焊接、激光切割和打孔等,结构紧凑、性能良好、工作可靠的大功率半导体泵浦固体激光打标机产品系列已经在国内得到了规模应用,在国外,千瓦级的半导体泵浦固体激光器已有产品,德国、美国汽车焊接就已经用到了千瓦级半导体泵浦固体激光焊剂机,在原理和技术方案上半导体泵浦固体激光器定标到万瓦都是可行的,主要受限于成本和市场需求的限制。二倍频半导体泵浦固体激光器在微电子行业、三倍频半导体泵浦固体激光器在激光快速成型领域都得到了广泛应用。 除材料加工外,大功率半导体泵浦固体激光器还可以用于同位素分离(二倍频、绿光)、激光核聚变、科学研究、医疗、检测、分析、通讯、投影显示以及军事国防等领域,具有极其重要的应用价值。 泵浦激光器的分类 半导体泵浦固体激光器的种类很多,可以是连续的、脉冲的、调Q的,以及加倍频混频等非线性转换的。工作物质的形状有圆柱和板条状的。而泵浦的耦合方式可分为端面泵浦和侧面泵浦,其中端面泵浦又可分为直接端面泵浦和光纤耦合端面泵浦两种结构。 1、端面泵浦固体激光器 端面泵浦方式最大的优点就是容易获得好的光束质量,可以实现高亮度的固体激光器。端面泵浦的效率较高。这是因为,在泵浦激光模式不太差的情况下,泵浦光都能由会聚光学系统耦合到工作物质中,耦合损失较少;另一方面,泵浦光也有一定的模式,而产生的振荡光的模式与泵浦光模式有密切关系,匹配的效果好,因此,工作物质对泵浦光的利用率也相对高一些。 正是由于端面泵浦方式效率高、模式匹配好、波长匹配的优点在国际上发展极为迅速,已成为激光学科的重点发展方向之一。它在激光打标、激光微加工、激光印刷、激光显示技术、激光医学和科研等领域都有广泛的用途,具有很大的市场潜力。 2、侧面泵浦固体激光器 侧面泵浦(Side Pump)固态激光器激光头是由三个二极管泵浦模块围成一圈组成泵浦

半导体泵浦Q开关倍频激光器

实验四半导体泵浦Q开关倍频激光器 一、实验目的 激光器为研究对象,让学生自己动 1、本实验以808nm半导体泵浦Nd:YVO 4 手,调整激光器光路,产生1064nm激光; 2、在腔中插入KTP晶体产生532nm倍频光,观察倍频现象,测量倍频效率、相位匹配角等基本参数; 3、要求掌握测量倍频效率的方法。 二、试验仪器 半导体激光器、耦合系统、Nd:YAG晶体、KTP晶体、输出镜、Cr4+:YAG晶体、功率计、探测器、示波器 三、实验内容 1.半导体泵浦固体激光器调Q实验 本实验采用的Cr4+:YAG是可饱和吸收调Q的一种,它结构简单,使用方便,无电磁干扰,可获得峰值功率大、脉宽小的巨脉冲。在不同的LD工作电流(1.7A、2.0A、2.3A),分别测量输出脉冲的脉宽、重频;并计算不同功率下的峰值功率,对不同功率下的输出脉冲进行对比 2.半导体泵浦固体激光器倍频实验 晶体和输出镜之间插入KTP倍频晶体,产生532nm倍频绿光。 在Nd:YVO 4 调节输出镜,LD调整架,使532nm绿光功率最大。 四、实验结果 (1)、实验数据记录: 电流(A)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1064功率0 0 0 0 0 0.019 0.048 0.077 524功率0 0 0 0 0 0.002 0.008 0.015 电流(A)0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1064功率0.113 0.150 0.202 0.267 0.330 0.373 0.406 0.432 524功率0.022 0.030 0.040 0.049 0.060 0.072 0.088 0.100 电流(A) 1.7 1.8 1.9 2 2.1 1064功率0.461 0.485 0.506 0.525 0.555 524功率0.111 0.120 0.128 0.131 0.137

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