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High-intensity Laser Induced Photo-proton Reactions

High-intensity Laser Induced Photo-proton Reactions
High-intensity Laser Induced Photo-proton Reactions

High-intensity Laser Induced Photo-proton Reactions Kay-Uwe Amthor,Ben Liesfeld,Friederike Ewald,Heinrich Schwoerer

and Roland Sauerbrey

Institute of Optics and Quantum Electronics,Friedrich-Schiller-Universit?t Jena,

Max-Wien-Platz1,07743Jena,Germany

amthor@ioq.uni-jena.de

Lynne Robson,Paul McKenna and Ken Ledingham

Department of Physics,University of Strathclyde,Glasgow G40NG,UK

Abstract:We demonstrate for the?rst time photo-proton nuclear reactions in various nuclei induced

by a high-intensity,high repetition rate table-top laser and measure ratios of photo-proton/photo-

neutron cross-sections.

c 2005Optical Society of America

OCIS codes:(270.6620)Strong-?eld processes;(350.4990)Particles

In recent years it was demonstrated that high-intensity lasers may be used to induce a number of nuclear reactions initiating a new area of research which we have called laser-induced nuclear physics[1,2].

While laser induced nuclear fusion was investigated almost since the invention of the laser,only the recent devel-opment of high-intensity CPA lasers has opened the?eld of laser-induced nuclear physics.It was shown about three years ago that laser induced(γ,xn)reactions may be utilized as a high-intensity laser diagnostic[3,4].At the same time laser induced(γ,f)of238U was also demonstrated using large single shot lasers at the Rutherford Laboratory and Livermore[5,6].Very soon after,H.Schwoerer et al.at the University of Jena demonstrated photo-?ssion of actinides using a compact laser but integrating the spectra over many laser shots[7].

Since high-intensity lasers may also accelerate protons up to energies of close to60MeV,laser induced(p,n) reactions are also possible now[8,9].This could lead to the laser induced compact sources of neutrons which would be of great bene?t to solid state physics.In addition laser-induced nuclear physics has lead to the discussion of im-portant applications of high-intensity lasers in the production of PET isotopes for medicine[10]and also for nuclear transmutation reaction studies[11,12].

Over the last few years using both large single-shot lasers and compact high repetition rate lasers the present team have consistently noticed that although proton rich(neutron de?cient)isotopes are relatively easy to produce neutron rich(proton de?cient)isotopes are less easy to produce.The reason for this is rather easy to see.Firstly,if we are us-ing laser-induced high energy photons,then by inspection of the nuclide chart,(γ,p)reactions often produce stable

https://www.sodocs.net/doc/1d4441952.html,parison of decay rates of protons and neutrons vs.the energy of the emitted nucleon for different Z.The data here has been taken

from[13]and modi?ed by adding the Coulomb potential.

Figure2.Experimental setup:The high-intensity laser pulse is focused into a He gas jet to generate a relativistic plasma channel.In the channel electrons are accelerated to multi-MeV temperatures and targeted onto a primary converter target of high https://www.sodocs.net/doc/1d4441952.html,ing the high-energy

bremsstrahlung photons nuclear reactions are induced in a secondary target.The stability of the channel formation is monitored using a

frequency-doubled probe beam.

isotopes and since our techniques only allow us to inspect radioactive species we cannot study these.In addition,if one observes the data shown in Fig.1,then clearly protons have a smaller probability of escaping from the nucleus than neutrons of similar energies–especially in the high-Z part of the nuclide chart–because of the Coulomb bar-rier.Although this graph must be used with great caution it seemed to us that it would be interesting to compare laser induced(γ,p)reactions with(γ,n)reactions.

The cross sections for(γ,n)reactions have been much studied over the years and most of the cross sections for high to low Z are known.On the other hand(γ,p)cross-sections are much more dif?cult to measure and have not been so widely studied and hence we felt that perhaps lasers could be used to compliment conventional accelerators. Recently it has been pointed out that in the photon energy range above the giant resonance8...10MeV,the mecha-nism for photon absorption is not well understood[14]and hence this gave the study further motivation.Again from Fig.1these cross sections may not be very different in the low-Z region of the nuclide chart and hence we attempted and shall continue to investigate the ratio of the cross-sections as a function of Z.

Laser induced photons have a spectrum which is quasi exponential with energies up to about30MeV for laser intensities of about1021W/cm2and so are ideally suited for nuclear studies in the region of the giant dipole reso-nance.

We have carried out an experiment to demonstrate for the?rst time laser induced(γ,p)nuclear reactions(Fig.2). The Jena table-top15TW CPA laser was focused into a He-gas jet.The nominal intensity was about5×1019W/cm2. Electrons were accelerated in a relativistic channel to energies in the range of5...40MeV.The electrons exhibit a largely exponential energy pro?le with a temperature in the range of10...20MeV.In a tantalum target the electron energy was converted into high energy photons that were then directed onto the secondary target whereγ-induced nuclear reactions take place.The secondary targets were then investigated byγ-spectroscopy in order to identify the isotopes characteristic for the(γ,p)and the(γ,n)reactions.

Results for titanium(Z=22)and zinc(Z=30)are shown in Fig.3a and b.Theγ-spectrum for the titanium target,shown in Fig.3a shows both,laser-induced(γ,n)reactions and laser-induced(γ,p)reactions.The intense

line of511keV is mainly due to a(γ,n)reaction of46Ti leading to45Ti.The intense line at159keV arises from

a(γ,p)reaction of48Ti leading to47Sc.Several weaker lines between900and1300keV may be af?liated to the (γ,p)reaction of49Ti leading to48Sc.Measuring the intensity of the radioactivity from the45Ti and the47/48Sc decays the ratio of(γ,p)/(γ,n),the relative cross-section for the two photo reactions,will be measured.The spectra shown were integrated over5000laser shots.

The spectrum obtained from zinc shows lines that may be attributed to(γ,n)reactions.The intense line at185keV, however,is due to the reaction68Zn(γ,p)67Cu.We have also performed successful experiments with magnesium

(Z=12)and molybdenum(Z=42)demonstrating the reactions25Mg(γ,p)24Na and97Mo(γ,p)96Nb.

These results clearly demonstrate the occurance of laser induced(γ,p)reactions,and this widens the number of

c o u n t s Energy / keV 02004006008001000120014000

500

1000150020002500

3000

9001000110012001300020406045Ti

48Sc

48Sc 47Sc c o u n t s Energy / keV Energy / keV c o u n t s (a)(b)Figure 3.a)Spectrum obtained from Ti sample after irradiation.γ-lines associated with (γ,p)reactions are annotated in blue,lines associated

with (γ,n)reactions in red.b)Spectrum of the Zn sample with spectral lines annotated similarly.

nuclear reactions accessible with lasers.Interesting candidates for future experiments are the isotopes 110Cd ,108Pd and 110Pd ,because these isotopes may be subject of both laser induced (γ,p)and (γ,n)processes.Interestingly 58Ni is an isotope where the two reactions are reported to be very similar despite the Coulomb barrier.

References

1.Ledingham,K.W.D.,McKenna,P.,and Singhal,R.P.“Applications for nuclear phenomena generated by ultra-intense lasers”.Science 300(5622),1107–1111(2003).

2.Takabe,H.“Laser nuclear physics”.Journal of Plasma and Fusion Research 77,1094–1136(2001).

3.Spencer,I.,Ledingham,K.W.D.,Singhal,R.P.,et al.“A nearly real-time high temperature laser-plasma diagnostic using photonuclear reactions in tantalum”.Review of Scienti?c Instruments 73(11),3801–3805(2002).

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5.Ledingham,K.W.D.,Spencer,I.,McCanny,T.,et al.“Photonuclear physics when a multiterawatt laser pulse interacts with solid targets”.Physical Review Letters 84(5),899–902(2000).

6.Cowan,T.E.,Hunt,A.W.,Phillips,T.W.,et al.“Photonuclear ?ssion from high energy electrons from ultraintense laser-solid interactions”.Physical Review Letters 84(5),903–906(2000).

7.Schwoerer,H.,Ewald,F.,Sauerbrey,R.,et al.“Fission of actinides using a tabletop laser”.Europhysics Letters 61(1),47–52(2003).

https://www.sodocs.net/doc/1d4441952.html,ncaster,K.L.,Karsch,S.,Habara,H.,et al.“Characterization of Li-7(p,n)Be-7neutron yields from laser produced ion beams for fast neutron radiography”.Physics of Plasmas 11(7),3404–3408(2004).

9.Yang,J.M.,McKenna,P.,Ledingham,K.W.D.,et al.“Neutron production by fast protons from ultraintense laser-plasma interactions”.Journal of Applied Physics 96(11),6912–6918(2004).

10.Ledingham,K.W.D.,McKenna,P.,McCanny,T.,et al.“High power laser production of short-lived isotopes for positron emission tomog-

raphy”.Journal of Physics D 37(16),2341–2345(2004).

11.Magill,J.,Schwoerer,H.,Ewald,F.,et al.“Laser transmutation of iodine-129”.Applied Physics B -Lasers and Optics 77(4),387–390

(2003).

12.Ledingham,K.W.D.,Magill,J.,McKenna,P.,et al.“Laser-driven photo-transmutation of I-129-a long-lived nuclear waste product”.

Journal of Physics D -Applied Physics 36(18),L79–L82(2003).

13.Cohen,B.L.Concepts of Nuclear Physics (Mc Graw-Hill)(1971).

14.Lee,J.Y .,Lee,Y .O.,and Chang,J.H.“Differential cross sections for c-12(γ,p(0))and c-12(γ,n(0))in the continuum random phase

approximation”.Journal of the Korean Physical Society 36(5),323–326(2000).

半导体激光器准直管物镜设计

课程设计报告 课程工程光学课程设计 题目半导体激光器准直物镜设计 学院物理与电子工程学院 年级2010 专业光电信息工程 班级0503101 学号0503101 学生姓名 指导教师职称讲师 设计时间2012. 12. 24 ~ 2013. 2. 24

设计任务书

目录 1.题目设计与方案论证 (4) 1.1设计题目 (4) 1.2课题分析 (4) 2.半导体激器准直物镜设计与分析 (5) 2.1设定参数 (5) 3. 仿真结果及相关分析 (9) 3.1优化前的性能分析 (9) 3.2优化后的性能特性 (10) 4.小结与领悟 (16) 参考文献 (17)

第一章题目设计与方案论证 1.1设计题目 半导体激光器准直物镜设计 1.1.1题目要求 采用双胶合结构,D/f=1/3;通光口径5mm,半视场角0°,设计波长656nm。 1.2课题分析 1.2.1 ZEMAX的简单介绍】1【 ZEMAX是美国RandantZemax公司所发展出的光学设计软件,可做光学组件设计与照明系统的照度分析,也可建立反射,折射,绕射等光学模型。是一套综合性的光学设计仿真软件,它不只是透镜设计软件而已,更是全功能的光学设计分析软件,具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点,它也是一个完整的光学设计软件,是将实际光学系统的设计概念,优化,分析,公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能,可以在实践中对所有光学系统进行设计,优化,分析,并具有容差能力,所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。ZEMAX功能强大,速度快,灵活方便,是一个很好的综合性程序。 ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。 1.2.2半导体激光器准直物镜的相关参数 D/f=1/3;通光口径5mm,即D为5mm,f为15mm,半视场角0°,设计波长656nm

半导体激光器的研究

半导体激光器的研究 半导体激光器是近年来应用非常广泛的一种激光器。在本实验中我们将对半导体激光器的主要发光器件——激光二极管(LD)进行全面的实验研究。 【实验内容】 1.激光二极管(LD)的伏安特性测量。 2.LD的发光强度与电流的关系曲线测量。 3*.LD发光光谱分布测量。 4*.LD发光偏振特性分析。 【实验仪器】 激光二极管,电压表,电流表,激光功率计,分光计,格兰—泰勒棱镜等

阅读材料 半导体激光器件 按照半导体器件功能的基本结构可分为:注入复合发光,即电—光转换;光引起电动势效应,即光—电变换。这里主要讨论前者。 半导体激光光源是半导体激光器发射的激光。它是以半导体材料作为激光工作物质的一类激光器,亦称激光二极管,英文缩写为LD。与其相对应的非相干发光二极管,英文缩写为LED。它具有工作电压低、体积小、效率高、寿命长、结构简单、价格便宜以及可以高速工作等一系列优点。可采用简单的电流注入方式来泵浦,其工作电压和电流与集成电路兼容,因而有可能与之单片集成;并且还可用高达吉赫(109 Hz)的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点,LD在激光通信、光纤通信、光存储、光陀螺、激光打印、光盘录放、测距、制导、引信以及光雷达等方面已经获得了广泛应用,大功率LD 可用于医疗、加工和作为固体激光器的泵浦源等。 半导体激光器自1962年问世以来,发展极为迅速。特别是进入20世纪80年代,借用微电子学制作技术(称为外延技术),现已大量生产半导体激光器。以半导体LD条和LD堆为代表的高功率半导体激光器品种繁多,应有尽有。 1 概述 1)半导体激光器的分类 从半导体激光器的发射的激光看,可分为半导体结型二极管注入式激光器和垂直腔表面发射半导体激光器两种类型;而从结型看,又可分为同质结和异质结两类;从制造工艺看,又可为一般半导体激光器、分布反馈式半导体激光器和量子阱半导体激光器激光器;另外,为了提高半导体激光器的输出功率,增大有源区,将其做成列阵式,又可分为单元列阵、一维线列阵、二维面阵等。 2)半导体激光器的工作原理 半导体激光器与其它激光器没有原则区别,只是因工作物质不同,而有其自身的特点。图示给出了GaAs激光器的外形及其管芯结构,在激光器的外壳上有一个输出激光的小窗口,激光器的电极供外接电源用,外壳内是激光器管芯,管芯形状有长方形、台面形、电极条形等多种。它的核心部分是PN结。半导体激光器PN结的两个端面是按晶体的天然晶面剖切开的,称为解理面,这两个表面极为光滑,可以直接用作平行反射镜面,构成激光谐振腔。激光可以从某一侧解理面输出,也可由两侧输出。 半导体材料是一种单晶体,各原子最外层的轨道互相重叠,导致半导体能级不再是分

高性能全固态大功率绿光激光器融资投资立项项目可行性研究报告(中撰咨询)

高性能全固态大功率绿光激光器立项投 资融资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司

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目录 第一章高性能全固态大功率绿光激光器项目概论 (1) 一、高性能全固态大功率绿光激光器项目名称及承办单位 (1) 二、高性能全固态大功率绿光激光器项目可行性研究报告委托编制单位 (1) 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) (一)项目可行性报告编制依据 (2) (二)可行性研究报告编制原则 (2) (三)可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、高性能全固态大功率绿光激光器产品方案及建设规模 (6) 七、高性能全固态大功率绿光激光器项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、高性能全固态大功率绿光激光器项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章高性能全固态大功率绿光激光器产品说明 (15) 第三章高性能全固态大功率绿光激光器项目市场分析预测 (15) 第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (15) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17) 项目占地及建筑工程投资一览表 (18)

六、项目选址综合评价 (19) 第五章项目建设内容与建设规模 (19) 一、建设内容 (19) (一)土建工程 (20) (二)设备购臵 (20) 二、建设规模 (21) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) (一)主要原辅材料供应 (21) (二)原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (21) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) (一)工艺技术来源及特点 (25) (二)技术保障措施 (25) (三)产品生产工艺流程 (25) 高性能全固态大功率绿光激光器生产工艺流程示意简图 (26) 三、设备的选择 (26) (一)设备配臵原则 (26) (二)设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30) (一)高性能全固态大功率绿光激光器项目建设期污染源 (30)

半导体激光器光束准直技术研究

半导体激光器光束准直技术研究 摘要:相较于其他激光器,半导体具有结构简单、功耗低、操作方便等优点, 且目前已广泛应用于激光领域,例如:激光通信、激光测距等。基于半导体激光 器的基本结构,在垂直于结平面方向上,它发出的光束的发射角大小大约为30o;而在平行于结平面方向上,它的发射角大约为10o。正是由于两者的发射角相差 太大,所以半导体激光器在应用过程中,利用特殊的光学系统对其输出光束进行 准直是非常有必要的。 本文开篇部分主要介绍了半导体激光器的发展现状和准直意义,中间部分主 要讲述了半导体激光器的基本原理与结构分类,最后大概介绍了一些半导体激光 器光束准直方法。 关键词:半导体激光束;准直;整形 一、半导体激光器的发展现状和准直意义 半导体激光器从二十世纪六十年代开始发展,较其他激光器落后几年,如今 半导体激光器的技术已相当成熟。二十世纪七十年代开始,人们重点研究了半导 体激光器的动态特性,使其主要朝着两个方面发展,其一是功率型激光器,主要 以提高光功率为主;其二是信息型激光器,主要以传递信息为主。近年来,人们 也研发出了高功率半导体激光器,其指的是脉冲输出功率在5W以上,且连续输 出功率在100mW以上。二十世纪九十年代,在泵浦固体激光器的作用下,高功 率半导体激光器的研发取得了实质性进展,主要指半导体激光器的连续输出功率 可以达到5W~30W左右,得到了很大的提高。现在,高功率半导体激光器在国内 外的发展已相当白热化,其中国外商品化的大功率半导体激光二极管阵列已达到 千瓦级别,而国内的样品器件要稍微落后一点,但也已达到了600W。 现如今,半导体激光器已广泛应用于各行各业,但是在应用过程中,出现了 一些问题,主要是由于半导体激光器的波导结构造成的。这些问题主要表现在三 个方面:其一,半导体激光束在快轴方向和慢轴方向的发射角之间相差太大,其 中在慢轴方向的发射角大概在10o左右,而在快轴方向上的发射角甚至可以达到60o左右;其二,半导体激光器具有固有像散,即半导体激光器在慢轴和快轴两 个方向上的束腰不在同一地方;其三,半导体激光器的远场的光斑为椭圆形的。 基于这些特点,在那些条件较高的领域,几乎都要利用特殊的光学系统对输出光 束进行准直。 二、半导体激光器的基本原理与结构分类 半导体激光器是利用半导体中的电子光跃迁导致光子受激辐射从而产生的光 振荡器和光放大器的统称。 受激辐射是指若入射光的能量满足式(2-1)且大于带隙能量Eg时,则导带 中的电子将发生跃迁以及价带中的空穴将发生光子辐射。而自发辐射是指没有入 射光的光子发射。式(2-1)如下, (2-1) 其中,h是普朗克常量,是角频率。 假如系统具有数量较多的电子,那么在热平衡状态下,低能级的电子数小于 高能级的电子数,即电子的能量分布是服从费米-狄拉克分布的,所以基本来讲, 光还是被吸收的。半导体激光束发挥作用主要依靠的是激光辐射,而激光作用的 基本原理就是光放大,其是靠系统的能量分布产生反转而形成的净的光辐射产生的。对于半导体激光器来说,其与别的激光器的基本原理是无本质差别的,且阈

20W腔外倍频全固态Nd_YAG绿光激光器

文章编号:0253 2239(2003)04 0469 03 20W 腔外倍频全固态Nd YAG 绿光激光器* 冯 衍 毕 勇 张鸿博 姚爱云 汪家升 许祖彦 (中国科学院物理研究所,北京100080) 摘要: 研制了一台高光束质量的全固态N d YAG 激光器,采用KT P 腔外倍频,获得了大于20W 准连续绿光输出,峰功率可达1.15 105W,光束质量因子M 2值约为4。关键词: 全固态激光器;532nm 绿光;K T P 晶体;腔外倍频中图分类号:T N 248.1 文献标识码:A *中国科学院知识创新工程项目!大功率全固态激光器系统技术研究?资助课题。 E mail:biy ong92184@https://www.sodocs.net/doc/1d4441952.html, 收稿日期:2002 03 15;收到修改稿日期:2002 06 03 1 引 言 大功率全固态准连续绿光激光器因其在工业、娱乐、军事等方面的重要应用而得到广泛的重视。国际上报道的绿光平均功率最高为美国利弗莫尔实验室的315W [1] (采用KTP 和LBO 腔内倍频)。国内多家单位在进行这方面的研究,华北光电研究所采用KTP 腔内倍频获得大于50W 的绿光,天津大学获得40W [2]。但所有这些均没有模式指标。而在实际应用中,亮度通常是决定性指标,它与表征光束质量的参量M 2成反比,与平均功率成正比,因此光束质量与平均功率是两个同样重要的因素。我们采用腔内倍频,获得了大于20W 的准连续绿光输出,但光束质量不理想。为获得高功率、高光束质量激光,一般采用主振且放大的方式(M OPA),腔外倍频也成为产生绿光的最佳方案[3,4] 。TRW 公司的Pierre 等[4] 采用双通板条放大及KTP 腔外倍频,获得了175W,1.1倍衍射极限的输出。另外,在打标等具体应用中,针对不同材料和加工要求,需要不同波长的激光,因此,多个波长间的方便切换是很重要的。显而易见,腔外倍频与腔内倍频相比容易做到切换波长时的即插即用。 我们研制了一台高光束质量的全固态准连续Nd YAG 激光器,重复频率1~50kH z 可调,平均功率可达75W 。用KTP 对其进行腔外倍频,我们获得了高平均功率、高峰值功率、高光束质量的绿光输出。 2 实验装置 谐振腔采用双棒串接配置。两个激光头为侧面抽运的Nd YAG,二极管列阵从三向对称抽运,每个激光头所用列阵最大输出功率为180W;Nd YAG 棒长64mm,直径3mm,掺杂质量分数为 0.006。Q 开关是NEOS 公司生产的,中心频率27.12MHz,1~50kHz 连续可调。两个激光头之间加90#旋光片用来补偿热致双折射。根据最大抽运时激光晶体中的热透镜大小,在设计谐振腔参量时可使最大抽运条件下的模体积较大,因此没有用光阑限模,不损失激光功率,从而获得较好的模式。在10kHz 时,1064nm 最大输出功率为75W,脉宽小于80ns,M 2?3.9。测量M 2的同时,可以计算得到输出镜处激光腰斑直径约为0.8mm 。 倍频采用KT P %类临界相位匹配( =90#, =23.5#),晶体尺寸分别为3mm 3mm 8mm 、3mm 3mm 16mm 、3mm 3mm 20mm,两端镀1064nm 和532nm 增透膜,未经透镜聚焦,直接置于输出镜后。旋转KTP 晶体使绿光输出水平偏振,旋转半波片使绿光输出最大。经过KTP 的剩余基频光与倍频光由布氏棱镜分光后测量(图1)。 3 结果与分析 图2是不同重复频率下,三块KT P 晶体在相同抽运条件下的平均输出功率。在15kHz 时,20m m 晶体的输出最大。但在较低频率,10kHz 以下,长晶体的效率明显地下降。这种现象可能是由温度效应引起的相位失配造成的。低重复频率时,脉冲峰值功率高,倍频输出达到饱和需要的作用长度降低,相位失配引起的反过程提前来临。 第23卷 第4期 2003年4月 光 学 学 报 ACTA OPT ICA SIN ICA V ol.23,No.4Apr il,2003

半导体激光器设计

半导体激光器设计 摘要:半导体激光器产生激光的机理,即必须建立特定激光能态间的粒子数反转,并有光学谐振腔。由于半导体材料物质结构的特异性和其中电子运动的特殊性,一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处,另一方面所产生的激光光束也有独特的优势,使其在社会各方面广泛应用。从同质结到异质结,从信息型到功率型,激光的优越性也愈发明显,光谱范围宽,相干性增强,使半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。 关键词:受激辐射;光场;同质结;异质结;大功率半导体激光器 、八— 0刖言 半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器,又称半导体激光二极管(LD), 是20世纪60年代发展起来的一种激光器。半导体激光器的工作物质有几十种,例如砷化傢(GaAs),硫化镉(CdS)等,激励方式主要有电注入式,光泵式和高能电子束激励式三种。半导体激光器从最初的低温(77K)下运转发展到室温下连续工作;从同质结发展成单异质结双异质结,量子阱(单,多量子阱)等多种形式。半导体激光器因其波长的扩展,高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展.半导体激 光器的体积小,重量轻,成本低,波长可选择,其应用遍布临床,加工制造,军事,其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。 1半导体激光器的工作原理 1.1激光产生原理 半导体激光器是一种相干辐射光源,要使它能产生激光,必须具备三个基本条件:(1)增益条件:建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布,在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带,因此在半导体中要实现粒子数反转,必须在两个能带区域之间,处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多,这靠给同质结或异质结加正向偏压,向有源层内注入必要的载流子来实现。将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激

高稳定全固态绿光激光器的研究

高稳定全固态绿光激光器的研究 -------------------------------------------------------------------------------- 来源: 雅信通 霍玉晶何淑芳林彦 北京清华大学电子工程系固体激光与光电子技术研究所 前言 全固态绿激光器具有能量转换效率高、功率大、光束质量好、体积小、寿命长、使用方便等优点,在彩色显示、激光医疗、水下通讯等方面有重要的应用,是国内外光电子技术研究与开发的热点之一。全固态腔内倍频绿激光器通过高效率的腔内倍频获得绿激光输出,它的结构紧凑,转换效率高,是获得绿激光的主要器件之一。但是此类绿激光输出功率波动一般都很大。腔内倍频绿光激光器输出功率的稳定性成为目前全固态绿光激光器的研究重点课题之一[1,2]。 本文报到我们研制的全固化微型全固态绿光激光器和分离元件的全固态脉冲绿光激光器,以及提高它们输出功率稳定性的最新结果。 1、全固化的微型全固态连续绿光激光器 在本文中,“全固化”是指激光头的全部元件被用环氧树脂粘合为一个整体,整个器件中没有任何需要调整的元件,这种器件的使用十分方便。本文研制的全固化的微型全固态连续绿光激光器采用LD端面抽运Nd:YVO4激光晶体得到1064nm近红外激光,再用KTP晶体作腔内倍频得到532nm绿激光输出。其原理如图1所示。 它采用北京半导体研究所生产的808nm的1W的LD作为抽运光源。由于所用LD的输出功率比较小,因此提高器件的光-光转换效率是提高器件性能的关键。为此,采用半导体制冷器作为温度控制元件,对LD的温度进行控制,以使其工作波长和激光晶体的吸收波长峰值准确重合,提高对抽运光的吸收效率。在本实验中把LD的工作波长调整到808.5nm。采用中科院福建物构所生产的Nd:YVO4晶体作激光介质,掺杂浓度为3at%,a轴方向切割,长度为1mm,横截面尺寸为3×3mm2。采用端面同轴抽运方式使LD的抽运光束和所产生的1.064mm激光光束在空间上更好地耦合,以提高抽运效率。采用焦距为3mm的非球面透镜把LD的光束聚焦到Nd:YVO4晶体内部,焦点处光斑直径为100mm,抽运光从LD到Nd:YVO4晶体内部的总耦合效率为92%。采用平凹稳定型谐振腔提高器件的效率和稳定性。为了提高抽运光利用率,采用凹面后反射镜和平面输出镜组成激光谐振腔。Nd:YVO4晶体的入射端面是曲率半径为50mm球面。后反射镜直接镀制在此面上。它对1064nm的反射率>99.8%,对808nm光的透射率>99.5%。Nd:YVO4晶体的另一端为平面,镀同时对1064nm和532nm 的双波长增透膜,剩余反射率<0.25%。平面输出镜对1064nm光的反射率>99.8%,对532nm 光的透射率>97%。平面输出镜的背面镀有对532nm光的增透膜,剩余反射率<0.25%。采用北京人工晶体研究院生产的KTP倍频晶体作腔内倍频器,按类临界相位匹配角切割,它的横截面为3×3mm2,通光方向长5mm,两个通光面同时镀对1064nm和532nm的增透膜,每个面的剩余反射率<0.25%。为了提高器件的稳定性,用环氧树脂把全部元件粘接为一个整体,同时用一个半导体致冷器对它们进行整体控温。HSH型微型绿激光器的外形尺寸如图2所示。可以看到,它的体积很小,使用是很方便的。 用滤光器滤除输出光束中的808nm的抽运光和1064nm的基频光后,用Ocean Optics, Inc. 公司的HR2000CG-UV-NI光谱仪测量绿激光的波长,用清华大学研制的HH型F-P共焦球面扫

激光准直仪操作规程

激光准直仪操作规程 激光准直测量系统由半导体激光器、光学分光及转向系统、光电接收系统及 液晶显示模块组成。激光光束经转向系统后出射两条相互平行的基准光束,作为导轨的安装检测基准。该系统利用二维PSD作为光电接收器件,采用液晶显示模块显示导轨偏差,可快速、直接、准确地测量导轨安装的偏移量,从而提高导轨安装的精度和速度。实验结果显示测量系统在X,Y方向上的标准偏差分别为: 0.002mm,0.005mm。 1、主要参数 2、主机由半导体激光器、空间位相调制器、壳体、底座、和电源所组成。 3、激光准直仪的特点与工作原理 1)仪器的特点是采用了空间位相调制器。激光束在任意测距上,其横截面均为一组良好的、红黑反差很大的同心圆环,中心光斑亮且小,利于定位。而且在不同测距进行测量时是不用调焦的,实现了无调焦运行差。 中心光斑直径随着工作距离的增大而增大,符合下列参数: L=2.5米时?0.1mm L=20米时?1.2mm L=50米时?2.5mm 2)将仪器固定在主机的回转轴上后用百分表测量仪器端部的测环在盘车处于不同位置时的差值,通过调整仪器底座上的调整螺钉,使其差值越来越小,只要主机轴系配合良好,可以调至±0.02~0.03mm。然后利用置于远离主机15米左右的平面反射镜,将仪器射出的激光束反射至位于仪器附近的测微光靶。在主机盘车时调整仪器壳体上的四只调整螺钉,(必要时适当调整反射镜的角度),使反射回来的激光束画的圆的半径越来越小,最后调至±0.1mm以内为止,此时应再次检查盘车360°时,百分表所显示波动值的范围和测微光靶的测量差值,准确无误时即可用此光轴代替主机的机械轴。 3)二维测微光靶

半导体激光束准直系统的研究

第20卷 第1期 1999年 应 用 光 学 V ol.20,No.1 1999半导体激光束准直系统的研究X 王秀琳 黄文财 郭福源 (福建师范大学激光研究所,福州,350007) 【摘要】 根据二维高斯光束的传输与变换特性,从波像差理论出发,合理设计半导体激光束的准直物镜,并利用几何光学方法推导出正确的校正像散及旋转对称化变换的计算公式。 关键词 半导体激光束 准直 校正像散 旋转对称化 引言 随着半导体激光器技术的不断发展,半导体激光器已逐步取代He-Ne激光器,广泛应用于各个领域。但由于半导体激光器输出光束为像散椭圆高斯光束,必须经过校正像散后获得共腰椭圆高斯光束才可应用。在科研、准直等应用领域中,要求光束为圆光斑高斯光束,才能取代He-Ne激光器。因此,必须对校正像散后的光束进行旋转对称化。本文通过详细分析半导体激光束束内功率的分布特性,确定准直物镜的数值孔径,合理设计准直物镜的光学结构及参数,利用几何光学方法正确推导出实现像散校正的柱面透镜的焦距计算公式,并从理论上分析了柱面透镜位于准直物镜之前和之后两种校正像散方案的优缺点。最后采用结构简单的棱镜实现椭圆光斑旋转对称化。 1 半导体激光束准直系统 1.1 半导体激光束经圆形光孔的耦合效率 半导体激光器输出的光束为像散椭圆高斯光束,如图1所示。弧矢平面的曲线被旋转90°后绘制于子午平面上,其光强分布为 I=I0ex p -2 x2 X2s+ y2 X2 t (1)式中,I0为光阑面上光束中心点强度;X s、X t 分别为弧矢和子午方向上光束半径。 图1 半导体激光束特性示意图 由(1)式可知,半导体激光束半强度处的全宽度角H1/2与远场发散角H0=K/P X0的关系如下: H0=H1/2/2ln2(2) 在高斯光束传播过程,远场区X=Z?H0,则子午和弧矢方向上光束半径之比X t/X s 可由子午和弧矢方向上半强度处全宽度角之 1 X福建省自然科学基金资助项目

532nm低噪声激光器

532nm低噪声激光器-200mW------------------------------------------------- 注: (1):壳体温度 -------------------------------------------------------------------1---------------------------------------------------------------------- 上海熙隆光电科技有限公司上海市闵行莘庄工业开发区申旺路518号东南2楼邮编:201108

光学参数与特性-------------------------------------------------------------- 注: (2): 激光二极管 -------------------------------------------------------------------2---------------------------------------------------------------------- 上海熙隆光电科技有限公司上海市闵行莘庄工业开发区申旺路518号东南2楼邮编:201108

产品型号--------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------3---------------------------------------------------------------------- 上海熙隆光电科技有限公司上海市闵行莘庄工业开发区申旺路518号东南2楼邮编:201108

104W内腔倍频全固态Nd_YAG绿光激光器

文章编号:025322239(2004)07292524 104W 内腔倍频全固态Nd ∶YAG 绿光激光器 3 徐德刚 姚建铨 郭 丽 周 睿 张百钢 丁 欣 温午麒 王 鹏 (天津大学精仪学院激光与光电子研究所光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300072) 摘要: 报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd ∶Y A G 绿光激光器,针对KTP 晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP 晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP 晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd ∶Y A G 棒的热致双折射效应和KTP 晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20W 激光二极管阵列侧面抽运 Nd ∶Y A G 棒和Ⅱ类相位匹配KTP 晶体(在27℃时相位匹配角为<=23.6°;θ=90°,尺寸为7mm ×7mm ×10mm ) 内腔倍频技术,谐振腔腔长为530mm ,KTP 晶体的冷却温度为4.3℃,抽运电流为18.3A 时,实现平均功率达104 W 、脉冲宽度为130ns 的532nm 激光输出;其重复频率为20.7kHz 。光光转换效率为10.2%。 关键词: 激光器;Nd ∶Y A G 激光器;532nm 绿光;KTP 晶体;内腔倍频;低温冷却中图分类号:TN248.13 文献标识码:A  3国家863计划(2002AA311190)、教育部天津大学、南开大学科技合作项目、天津市光电子联合科学研究中心项目 (013184011)资助课题。 E 2mail :xudegang @https://www.sodocs.net/doc/1d4441952.html, 收稿日期:2003207202;收到修改稿日期:2003212202 104W L as e r Di ode 2P u mp ed I nt r aca vi t y F r eq ue nc y 2Do u bled N d ∶YA G Gr ee n L i g ht L as e r Xu Degang Y ao J ianquan Guo Li Zhou Rui Zhang Baigang Ding Xin Wen Wuqi Wang Peng (Key L abor a tor y of Op to 2Elect ronics I nf or m a t ion a n d Tech nical Scie nce Mi nis t r y of Ed uca t ion ,I ns t i t u te of L asers a n d Op toelect ronics ,College of Precision I ns t r u me n t a n d Op toelect ronics  Engi neeri ng ,Ti a nj ui n U ni versi t y ,Ti a n ji n 300072) (Received 2J uly 2003;revised 2Decembe r 2003) A bs t r act : An ave rage 104W green beam ope ration by int racavit y f requency doubling of Nd :Y AG lase r ,which is p umped by eight y 20W high 2powe r lase r diodes is reported.A t ype Ⅱp hase matched KTP cr ystal (<=23.6°,θ=90°unde r t he condition of 27℃,its size is 7mm ×7mm ×10mm )is applied for f re quency doubling of Nd ∶Y AG lase r.The len gt h of resonator is 530mm.The KTP cr ystal is placed in t he special cooling device.Unde r t he p umping current of 18.3A ,KTP crystal is cooled to 4.5℃.A maximum green powe r of 104W was gene rated at 20.7kHz repetition rate and 132ns p ulse widt h when p umping current of lase r diodes is 18.3A ,leadin g to 10.2%of optical -optical conve rsion efficienc y.Key w or ds : lase rs ;Nd ∶Y AG lase r ;green beam at 532nm ;KTP cr ystal ;int racavit y f requency doubling ;st rong cooling 1 引 言 高功率绿光激光器在可调谐激光器的抽运源、 流场显示、海洋探测、光电对抗、污染检测、大功率大 能量的激光加工以及军事应用(激光雷达,激光制导等)等科研和工业领域中得到了广泛的应用。利用激光二极管抽运Nd ∶YA G 晶体棒内腔倍频技术是获得高效高功率稳定绿光光源的重要途径之一。发达国家在这方面已经进行了很多的研究[1~5],国内由于国外高功率半导体激光器禁运、价格等条件限制,一直落后于发达国家。近年来,随着国产半导体 第24卷 第7期 2004年7月 光 学 学 报ACTA OPTICA SIN ICA Vol.24,No.7 J uly ,2004

基于ZEMAX的半导体激光准直仿真设计

引言 半导体激光器( laser diode, LD) 以其体积小效率高易于集成可高速直接调制等优点,被广泛用于激光雷达激光测量激光照明激光制导激光打印以及高密度信息记录与读取等领域。但是半导体激光器发射的激光光束具有在垂直和平行于结平面两个方向发散角不同光斑形状不规则( 如一般是椭圆型或长条型) 存在固有像散等缺点,这使得半导体激光3 维扫描成像雷达的测程测距精度大大受影响,为了适用于远距离空间激光测距,必须对半导体激光发散光束进行准直。作者主要采用椭圆面柱透镜,对905nm 的半导体激光做准直整形处理,使得激光的发散角尽可能的小,接收物体表面的激光光斑尽可能的小,而且规则,从而达到提高测程和测距精度的目的。 1.理论分析及计算 采用 OSARM 公司的型号为 SPL LL90 _3 的半导体激光器查看使用说明书得 到: SPL LL90_3 型号的半导体激光器在弧矢( 平行于结平面) 方向上的发散角 = 15°,在子午( 垂直于结平面) 方向上的发散角= 30°,整个激光器的峰值功率为70W半导体激光器有源区只有约 0. 1 m ~ 0. 2 m 的厚度,可以近似看作沿慢轴方向的线光源根据半导体激光束两个方向的发散角不同的特点,采用两个互相垂直的柱透镜组分别对两个方向的光束进行准直,选用的两个柱面镜面型为椭圆面如图1 所示,半导体激光器发出的子午光线先经过母线平行于激光束慢轴方向的柱透镜后变成准平行光束( 平行光束不可能实现) 由于第 2 个柱透镜 M2对于子午光线的发散角无影响,可看作平板玻璃图2 显示弧矢光线经过第1 个透镜 M1 时,光束会发生偏移,但不会影响光束的发散角,在经过第 2 个柱透镜时,弧矢光也同样得到准直,输出准平行光。

全固态激光器

全固态激光器全固态激光器(DPL)具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点,市场需求十分巨大。全固态激光技术是目前我国在国际上为数不多的从材料源头直到激光系统集成拥有整体优势的高技术领域之一,具备了在部分领域加速发展的良好基础。引言高功率、小型化的全固态蓝绿激光器在海洋探测、水下通信等军事领域或者医学方面都具有重要的地位,这些应用一般都需要高功率蓝绿激光。目前,常用的1064 nm Nd∶Y AG激光器的倍频效率一般只有50%左右[1~4],因此通过提高倍频效率来提高整机的电光效率显得非常重要。如何提高非线性光学频率变换的效率一直是激光技术界的研究热点。David Eimerl[5]提出了正交频率变换的概念受到关注,他们按照正交频率变换的方式使用两块KD*P晶体,对于基波是Nd∶YLF激光输出经掺Nd磷酸盐玻璃放大器放大后的1053 nm激光脉冲,在基波功率密度为200 MW/c…半导体激光泵浦的全固态激光器是20世纪80年代末期出现的新型激光器。全固态激光器的总体效率至少要比灯泵浦高10倍,由于单位输出的热负荷降低,可获取更高的功率,系统寿命和可靠性大约是闪光灯泵浦系统的100倍,因此,半导体激光器泵浦技术为固体激光器注入了新的生机和活力,使全固态激光器同时具有固体激光器和半导体激光器的双重特点,它的出现和逐渐成熟是固体激光器的一场革命,也是固体激光器的发展方向。并且,它已渗透到各个学科领域,例如:激光信息存储与处理、激光材料加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光投影显示、激光检测与计量及军用激光技术等,极大地促进了这些领域的技术进步和前所未有的发展。这些交叉技术与学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。全固态激光器是其应用技术领域中关键的、基础的核心器件,因此一直倍受关注。近年来,由于大功率半导体激光器迅速发展,促成全固态激光器的研发工作得以卓有成效地展开,并取得了诸多显赫成果。已经确认,传统灯泵浦固体激光器的赖以占据世界激光器市场主导地位的所有运转方式,均可以通过半导体激光器泵浦成功地加以实现。通常应用在激光打标机、激光划片机、激光切割机、激光焊接机、激光去重平衡、激光蚀刻等系统中。由于全固态激光器具有高光电转换效率、高功率、高稳定性、高可靠性、寿命长、体积小等优势,采用全固态激光器已成为激光加工设备的趋势和主流方向。全固态激光器的研发与应用概况近几年,美国、德国、特别是日本都在加大力量发展全固态紫外激光器,特别是中大功率全固态紫外激光器的开发应用。由于1064nm或532nm波长激光对材料的加工主要是产生气化或熔融等热作用,所以加工出的产品往往很难达到精细、光滑,甚至有些材料(如陶瓷、硅片等)在加工时会引起碎裂,因此,全固态紫外激光器在激光微加工、激光精密加工有着广泛推广应用的趋势。目前国外工业发达国家,全固态紫外激光器已开始成为工业用标准激光器。据文献报道:日本M.Nishioka公司已研发出40W的266nm全固态紫外激光器;三菱公司也在市场上推出了18W 355nm 25kHz全固态紫外激光器产品;另外相干公司的A VIV系列激光器已做到在266nm,30kHz时,平均功率大于3W,在355nm,40kHz时,平均功率大于10W;光谱物理公司的YHP-series系列激光器也达到在266nm,20kHz时,平均功率大于1.5W,在355nm,20kHz 时,平均功率大于3.5W;Lightwave electronics公司所推出的Q301-SM激光器也达到了在355nm,10kHz时,平均功率大于10W的技术指标。总体来说,国外全固态紫外激光器技术及应用设备已趋向成熟,但价格昂贵。高功率半导体激光列阵单光纤耦合模块可直接作为光源广泛应用于激光医疗、信息产业、激光加工、国防工业、激光武器和战术装备等领域。作为泵浦光源将是泵浦全固态激光器的核心器件,是一种高光-光转换效率(大于30%)的高功率泵浦全固态激光器的商用半导体激光光源模块,是替代灯泵浦激光器的理想产品。目前,国外半导体激光器单根光纤耦合模块的最高研究水平是耦合进入1个芯径400μm,输出功率200W。耦合进入1根800μm的光纤,输出功率700W;耦合进入1根1.5mm的光纤,输出功率超过2000W。国外出售的单光纤耦合模块产品水平如:Apollo公司产品为

可调焦绿光激光器

可调焦绿光激光器能较大幅度的提高工作效率。 波长:532nm 635nm 650nm(可定制) 管芯功率:0~200mw(按要求定制) 工作电流:0~2000mA(可定制) 工作电压:5V 12V 24V 36V 外形尺寸:Φ16×55mm Φ16×80mm Φ22×85mm Φ26×110mm(可选择) 光束发散度:0.3~1.5mrad 出光张角:10 o~135o 光线直径:≤0.5mm @0.5m;≤1.0mm @3.0m;≤1.5mm @6.0m; 直线度:≤1.0mm @3.0m 光学透镜:光学镀膜玻璃或塑胶透镜 工作温度:-10~75℃ 储存温度:-40~85℃ 工作介质:半导体 等级:Ⅲb 可选配:专用支架、电源 智能多参数检测报警仪、一氧化碳检测仪、煤矿专用一氧化碳测定器、矿用便携式一氧化碳检测报警仪 相关产品:测定器、报警器、氧气报警器、氧气测定器、一氧化碳报警器、煤矿测定器、煤矿报警器、悬挂式激光指向仪、防爆激光指向仪、本安型激光指向仪、隧道用激光指向仪、矿井激光指向仪、绿光激光指向仪、红光激光指向仪、800米指向仪、1000米指向仪、1300米指向仪、1500米指向仪、直流指向仪、交流指向仪。 产品特点:CTH1000煤矿用一氧化碳测定器是一种采用进口电化学传感器和单片机微处理器系统的新型全数字式气体检测仪器,无需打开机壳便可进行校准标定。具有声光报警、零点跟踪,整机功耗低、精度高、寿命长、外形美观、便于携带。 用途及适用范围:本仪器广泛适用于煤矿井下存在易燃易爆可燃性气体混合物的工作环境中连续监测一氧化碳气体的浓度,并在达到设定浓度时进行声光报警。 防爆型式:矿用本质安全型:防爆标志ExibI mb 主要技术指标(CTH1000煤矿用一氧化碳测定器) 1、测量范围:(0~1000)×10-6; 2、基本误差: 仪器的基本误差应符合表1的规定。

常用激光器简介

几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来,发展极为迅速,受到许多国家的极大重视。特别是近两年,以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速,已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”,而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年,Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器,输出功率仅为1毫瓦,其效率为0.01%。不到两年,现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17 %,电源激励脉冲输出功率为825瓦,采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近,有人认为,进一步提高现有的工艺水平,近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中,主要的工作物质由CO?,氮气,氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦,可以加速010能级热弛预过程,因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用,为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件:放电管中,通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时,放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞,N2分子把自己的能量传递给CO2分子,CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点: (1)工作波长处于大气“窗口”,可用于多路远距离通讯和红外雷达。 (2)大功率和高效率( 目前,氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦,其效率为0.17 %,原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%,而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%)。 (3)结构简单,使用一般工业气体,操作简单,价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用,输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外

温度对微型全固态绿光激光器性能影响的研究

第!"卷第#期 激光与红外$%&’!"()%’#*""" 年+月,-./012)30-0/4 -56578 9 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999(*""": 激光器:文章编号;<""<=>"?+@*"""A "#="**!="! 温度对微型全固态绿光激光器性能影响的研究 霍轶杰(杨成伟 @清华大学电子工程系(北京<"""+#A 摘要;系统地研究了各元件的温度变化对,4泵浦的微型全固态)B C D $E #F G H I 绿光激光器性能的影响(对其机理进行了分析J 讨论了用简单低成本的整体控温技术实现微型器件最佳性能的可能性(并实现了高性能微型全固态)B C D $E #F G H I 绿光激光器K 用N L 连续绿激光稳定输出K 关键词;绿光激光器J ,4泵浦J 微型全固态中图分类号;H )*#+’<文献标识码;- O P Q P R S T UV WX U P Y W Z [\P W T P V Z ][P ^P W X Q _P ^‘P S R X \S P V Wa S P P Wb R Q P S c P S Z V S ^R W T P d e E D f =g f h (D -)i j k h l 6=m h f @4h n o p 8N h l 8%q /&h r 8p %l f r /l 6f l h h p f l 6(H 7f l 6k 5o e l f s h p 7f 8t (u h f g f l 6< """+#A v w Q X S R T X ;H k h f l q &5h l r h %q h &h N h l 878h N n h p o 85p h %lN f l f o 85p h 6p h h l&o 7h p n 5N n h Bx t&o 7h p B f %B h k o 7x h h lp h =7h o p r k h B7t 78h N o 8f r o &&t ’H k hN h r k o l f 7N k o 7x h h lo l o &t y h Bo l B8k hn %77f x f &f 8tq %p N o l 5q o r 85p h%q N f l f o 85p h B h s f r h m f 8kk f 6kn h p q %p N o l r h f 7B f 7r 577h B ’N L %q 6p h h l&o 7h p %58n 58n %m h p k o 7x h h lN h o 75p h Bm k h l8k h &o 7h p n 5N n h Bx t !*l N )B C D $E #F G H I 腔内频激光器性能的影响(最后得出研制高性能微型绿光激光器的方法K *实验装置 本实验用,4纵向同轴泵浦)B C D $E #晶体得到<"!#l N 近红外激光(用G H I 晶体对其倍频得到 >!*l N 的绿激光K 近红外激光器的实验装置如图<所示K 其中(用连续输出功率为l N 的,4作为泵浦光源(它的发光面积为<"""<#N J 用!"!"l N 泵浦光是高透射@H &M >%A ~对<"!#l N 光是高反射@0&M M ’+%A ~同时对>!l N 光是高反射的@0&M !%A 的反射镜(另一个通光表面上镀有同时对<"!#l N 和>!*l N 光的增透膜@ 剩余反射率0’"’>%A J 用焦距为!N N 的非球面透镜把,4光的+" 被耦合到激光晶体内部J 采用平凹激光稳定谐振腔K 其凹面反射镜的曲率半径为>"N N 的介质膜反射镜(它对<"!#l N 光是高反射的@0(M +%A K 用热敏电阻分别固定在,4的热沉~激光晶体~倍频晶体的表面J 采用半导体致冷器作为温度控制元件J 用驱动器为,4提供稳定度优于

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