留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

椭圆高斯分布半导体激光器泵浦被动调Q激光器的优化

罗小贤,  赵柏秦,  纪亚飞,  庞艺

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2017 >  46(3): 305003-0305003(7)
罗小贤, 赵柏秦, 纪亚飞, 庞艺. 椭圆高斯分布半导体激光器泵浦被动调Q激光器的优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 305003-0305003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
引用本文: 罗小贤, 赵柏秦, 纪亚飞, 庞艺. 椭圆高斯分布半导体激光器泵浦被动调Q激光器的优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 305003-0305003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
shu
Luo Xiaoxian, Zhao Baiqin, Ji Yafei, Pang Yi. Optimization of passively Q-switched lasers pumped by ellipse Gaussian distribution LD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 305003-0305003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
Citation: Luo Xiaoxian, Zhao Baiqin, Ji Yafei, Pang Yi. Optimization of passively Q-switched lasers pumped by ellipse Gaussian distribution LD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 305003-0305003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
shu

椭圆高斯分布半导体激光器泵浦被动调Q激光器的优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
  • 1.

    中国科学院半导体研究所,北京 100083

详细信息
    作者简介:

    罗小贤(1988-),男,博士生,主要从事窄脉冲被动调Q固体激光器方面的研究。Email:luoxiaoxian11@mails.ucas.ac.cn

  • 中图分类号: O436.1

Optimization of passively Q-switched lasers pumped by ellipse Gaussian distribution LD

  • 1.

    Institute of Semiconductor,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100083,China

  • 摘要: 在考虑泵浦光束和初始反转粒子数椭圆高斯分布的条件下，确定了新的调Q耦合速率方程。在椭圆高斯分布近似下，通过数值分析的方法针对脉冲能量进行优化，首次得到了归一化的脉冲能量和反射镜反射率等关键参数与无量纲变量z的关系曲线。文中以半导体激光器贴近端面泵浦，Cr4+：YAG作为饱和吸收体的Nd：YVO4被动调Q激光器为例进行了脉冲能量优化计算，在小信号透过率为75%，反射率91.8%时，对应最大脉冲能量1.5 J，峰值功率81 W，脉冲宽度18.4 ns。选用小信号透过率为73.4%的饱和吸收体和反射率为87%的反射镜进行实验验证，得到的脉冲能量为1.25 J，峰值功率为76.4 W，脉冲宽度为16.3 ns。理论计算与实验结果基本相符。
    Abstract: New coupler Q switch rate equations were obtained by taking account that the intracavity photo density and the initial population-inversion density are both ellipse Gaussian distributed. The space dependent rate equations were solved numerically. The key parameters like maximum energy, optimized reflectivity, and optimized small signal transparency were determined under the ellipse Gaussian distribution approximation, and a group of general curves were generated for the first time. The optimal calculations for a diode laser near end pumped passively Nd:YVO4 laser was presented to demonstrate the use of the curves and related formulas, the maximal pulse energy of 1.5 J, peak power 81 W, and pulse width 18.4 ns can be obtained when small signal transparency T0 is 75% and reflectivity 91.8% after calculation. The pulse energy of 1.25 J, peak power 76.4 W and pulse width 16.3 ns was obtained by using a saturable absorber with 73.4% small signal transparency and a 87% reflector in experiments. Experiments agree with theoretical results well.
  • [1] Kajava T T, Gaeta A L. Q switching of a diode-pumped,Nd:YAG laser with GaAs[J]. Opt Lett, 1996, 21(16):1244-1246.
    [2] Dai Qin, Cui Jianfeng, Mao Youning, et al. Passively Q-switched narrow-pulse high-energy all solid-state lasers pumped by LD pulse[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7):2066-2069. (in Chinese)岱钦, 崔建丰, 毛有明, 等. LD脉冲泵浦被动调Q窄脉冲大能量全固态激光器[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7):2066-2069.
    [3] Yu Jin. High repeat frequency pulse Q-switch Nd:YVO4/Cr:YAG pumped by quantum LD[J]. Optics and Precision Engineering, 2000, 8(1):23-25. (in Chinese)余锦. 量子阱二极管泵浦的Nd:YVO4/Cr:YAG高重复率被动调Q激光器[J]. 光学精密工程, 2000, 8(1):23-25.
    [4] Dong Lei, Liu Xinyue, Chen Hao. Properties of pulse single-frequency laser and extra-caivty double frequency green laser[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5):800-805.
    [5] Degnan J J. Optimization of passively Q-switched lasers[J]. Quant Electron, 1995, 31(11):1898-1891.
    [6] Xiao G, Bass M. A generalized model for passively Q-switched lasers including excited state absorption in the saturable absorber[J]. Quantum Electron, 1997, (33):41-44.
    [7] Zhang Xingyu, Zhao Shengzhi, Wang Qingpu, et al. Modeling of passively Q-switched lasers[J]. Opt Soc Amer B, 2000, (17):1166-1175.
    [8] Li Dechun, Zhao Shengzhi, Li Guiqiu, et al. Optimization of passively Q-switched lasers by taking into account intracavity laser spatial distribution[J]. Optical and Quantum Electronics, 2005, 37:927-942.
    [9] Li Dechun. Optimization of the key parameters of all solid-state Q-swtiched lasers[D]. Jinan:Shandong University, 2007. (in Chinese)李德春. 全固态调Q激光器关键性能参数的优化[D]. 济南:山东大学, 2007.
    [10] Dong Xiaolong, Gao Lanlan, Zhang Fan, et al. Simulation of actively Q-switched pulse parameters in Nd:YVO4 and Nd:YAG[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(7):1986-1990. (in Chinese)董小龙, 高兰兰, 张帆, 等. Nd:YVO4与Nd:YAG主动调Q脉冲参数模拟[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(7):1986-199.
    [11] Liu Shenliang, Zhang Ning, Li Jiageng, et al. Impact of Cr4+:YAG small signal transmission on passively Q-switched laser pulse[J]. Laser and Optoelectronics Progress, 2007, 44(6):38-42. (in Chinese)刘深亮, 张宁, 李加庚, 等. Cr4+:YAG小信号透射率对被动调Q激光脉冲的影响[J]. 激光与光电子学进展, 2007, 44(6):38-42.
  • [1] 易立, 单勇, 张靖周, 吴忠诚.  太阳辐射对直升机整机红外辐射特性影响的数值研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230146-1-20230146-12. doi: 10.3788/IRLA20230146
    [2] 吴伟, 罗自荣, 杨慧哲, 曹玉君, 尚建忠.  基于星点图椭圆度分布的光学系统装配误差计算方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210391-1-20210391-9. doi: 10.3788/IRLA20210391
    [3] 贾平, 陈健, 田大鹏.  航空光学成像气动光学传输效应计算研究综述（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220713-1-20220713-15. doi: 10.3788/IRLA20220713
    [4] 吴松航, 董吉洪, 徐抒岩, 于夫男, 许博谦.  快速反射镜椭圆弧柔性铰链多目标优化设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200286-1-20200286-9. doi: 10.3788/IRLA20200286
    [5] 李晓静, 郑子云, 史戈平, 高永亮.  制备光学金刚石膜的微波谐振腔设计及优化 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 156-163. doi: 10.3788/IRLA201948.S216001
    [6] 李钰鹏, 王智, 沙巍, 吴清文, 赵亚.  空间引力波望远镜主镜组件的结构设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818004-0818004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0818004
    [7] 于学丽, 丁双红, 贾海旭, 辛磊.  主动调Q腔内和频拉曼激光器的数值模拟 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906001-0906001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906001
    [8] 唐彦琴, 顾国华, 钱惟贤, 陈钱, 张骏.  四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206003-0206003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0206003
    [9] 徐记伟, 周军.  毫米波迷彩隐身涂层发射率分布数值计算 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 321002-0321002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0321002
    [10] 张玲, 沈正祥, 刘娜, 余俊, 王占山.  基于多元约束的小型软X射线偏振望远镜光学设计及优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718002-0718002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718002
    [11] 皇甫军强, 贾海旭, 杨丽丽, 丁双红.  LD泵浦被动调Q腔内和频拉曼激光器速率方程 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606006-0606006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0606006
    [12] 郑妍, 孙玉锋, 邢砾云, 代广斌, 常天英, 夏良平, 王敏, 郎金鹏, 崔洪亮.  基于表面等离子体共振原理的小型化实时在线海上溢油监测系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3446-3453.
    [13] 郝惠敏, 张勇, 权龙.  三电极碳纳米管传感器的极间距优化 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3061-3065.
    [14] 刘祥意, 张景旭, 陈宇东, 吴小霞, 李剑锋, 郝亮.  大口径主镜支撑液压缸用弹性膜片优化设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 188-194.
    [15] 邸志刚, 贾春荣, 姚建铨, 陆颖.  基于银纳米颗粒的HCPCFSERS传感系统优化设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1317-1322.
    [16] 崔文达, 杜少军.  角谱传输数值模拟中参数优化分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2935-2940.
    [17] 王波, 陈东林, 周留成, 何卫锋.  激光冲击波加载金属材料中心压应力缺失效应 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3521-3526.
    [18] 王洪, 陈赞吉, 吴衡, 葛鹏.  自由曲面LED汽车前照灯光学透镜设计方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1529-1534.
    [19] 王杏涛, 张靖周, 单勇.  飞行器8~14μm波段红外特征的数值研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 6-12.
    [20] 任利锋, 张靖周, 单勇, 刘喜岳.  旋翼气动加热对直升机红外特征分布的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 53-60.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  523
  • HTML全文浏览量:  72
  • PDF下载量:  102
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-05
  • 修回日期:  2016-08-10
  • 刊出日期:  2017-03-25

椭圆高斯分布半导体激光器泵浦被动调Q激光器的优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
  • 1. 中国科学院半导体研究所,北京 100083
    • 作者简介:

    罗小贤(1988-),男,博士生,主要从事窄脉冲被动调Q固体激光器方面的研究。Email:luoxiaoxian11@mails.ucas.ac.cn

  • 收稿日期: 2016-07-05
  • 修回日期: 2016-08-10
  • 刊出日期: 2017-03-25

  • 中图分类号: O436.1

摘要: 在考虑泵浦光束和初始反转粒子数椭圆高斯分布的条件下，确定了新的调Q耦合速率方程。在椭圆高斯分布近似下，通过数值分析的方法针对脉冲能量进行优化，首次得到了归一化的脉冲能量和反射镜反射率等关键参数与无量纲变量z的关系曲线。文中以半导体激光器贴近端面泵浦，Cr4+：YAG作为饱和吸收体的Nd：YVO4被动调Q激光器为例进行了脉冲能量优化计算，在小信号透过率为75%，反射率91.8%时，对应最大脉冲能量1.5 J，峰值功率81 W，脉冲宽度18.4 ns。选用小信号透过率为73.4%的饱和吸收体和反射率为87%的反射镜进行实验验证，得到的脉冲能量为1.25 J，峰值功率为76.4 W，脉冲宽度为16.3 ns。理论计算与实验结果基本相符。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计