成果名称: 高功率固体激光频率变换技术及其应用
完成单位: 深圳大学、大族激光科技产业集团股份有限公司
主要人员: 阮双琛、杜晨林、郭丽、曹洪涛、于永芹、孙玉芬、任席奎、何柏林、高云峰
介绍:

    本成果主要利用激光二极管(LD)泵浦掺钕钒酸盐激光晶体,采用非线性光学频率变换技术,研制高功率全固态紫外、可见光、近红外波段及其锁模激光器,在激光加工、激光医疗、激光全色显示、天文观测、军事等领域具有广泛的应用前景。本项目的主要创新性研究成果有:
1、采用三镜折叠V型腔结构和声光调Q技术,利用LD单端泵浦Nd:GdVO4晶体,以I类临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体,获得最高平均输出功率为6 W的671 nm波长准连续红光激光。
2、首次利用BIBO晶体对1342 nm波长激光实现了腔内倍频,获得了最高平均输出功率分别为1.22 W的连续波和4.38 W的准连续波671 nm红光激光。
3、利用LD双端泵浦Nd:YVO4晶体,以I类临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体,获得了最高平均输出功率为10.2 W的671 nm波长准连续红光激光。
4、利用LD单端泵浦YVO4-Nd: YVO4- YVO4复合晶体,获得了最高平均输出功率为4.45 W的1176 nm的一阶斯托克斯拉曼激光,相应的光-光转换效率为11.1%。
5、利用LD端面泵浦YVO4/Nd:YVO4/YVO4复合晶体,获得了最高平均输出功率为1.4 W的1314 nm的二阶斯托克斯拉曼激光,相应的光-光转换效率4.1%。
6、利用LD单端泵浦YVO4-Nd:YVO4- YVO4复合晶体,以I类临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体,获得了最大平均输出功率为8.05 W的587 nm波长自拉曼腔内倍频黄光激光输出,相应的光-光转换效率为12.38%。
7、通过LD端面泵浦YVO4/Nd:YVO4/YVO4复合晶体,并利用LBO作为1064nm基频光和一阶斯托克斯自拉曼1176nm激光的和频晶体,获得了最高平均输出功率为3.55 W的559nm黄绿光激光,相应的光-光转换效率为11.1%。
8、利用LD端面泵浦YVO4/Nd:YVO4/YVO4复合晶体,采用声光调Q技术,成功研制了一阶斯托克斯拉曼1176nm调Q锁模激光器,获得了最大输出功率为1.83 W的波长为1176 nm的一阶斯托克斯拉曼锁模激光输出,此时的锁模脉冲宽度为27.44 ps。
9、利用LD端面泵浦YVO4/Nd:YVO4/YVO4复合晶体,采用声光调Q技术,成功研制了二阶斯托克斯拉曼1313.4 nm调Q锁模激光器,获得了的最窄的输出脉冲宽度为5.7 ps。最大平均输出功率、最大单脉冲能量和最高峰值功率分别为1.33W、14.63 J和2.44 MW。
10、以Nd:YVO4复合晶体作为自拉曼介质,采用声光调Q,实现了人眼安全1.52 μm自拉曼激光器的输出,当重复频率固定为20 kHz,一阶自拉曼激光在24 W泵浦功率下获得最大输出功率为2.34 W,相应的光-光转换效率为9.75 %。
11、实现了Nd:YVO4复合晶体人眼安全二阶斯托克斯自拉曼1.76 μm激光输出,获得的1.76 μm拉曼激光最高功率为1.18 W,相应的光-光转换效率为3.69 %。
12、实现了Nd:YVO4复合晶体一阶斯托克斯自拉曼1.52 μm调Q锁模激光的输出,获得最大输出功率为1.06 W的1.52 μm自拉曼调Q锁模激光输出,相应的光-光转换效率为4.82 %。
13、实现了Nd:YVO4复合晶体1.76 μm二阶斯托克斯自拉曼调Q锁模激光器的运转,最大平均输出功率为0.215 W,相应的光光转换效率为0.98 %。利用锁模脉冲宽度估算公式,得到二阶拉曼锁模脉冲宽度为12 ps。
14、采用端面泵浦模式,通过半导体/固体两模混合总体方案设计,利用半导体激光可编程高速调制技术,使用4个40W二极管组成两个双端泵浦模块,通过合理的腔结构设计和腔内限模等技术,输出了25W高稳定、高光束质量的准连续355nm紫外激光器,其中倍频晶体、和频晶体均为LBO晶体,光光转换效率达到18%以上。
    本成果拓展了掺钕钒酸盐激光晶体的发射激光波长范围,实现了新型的超短脉冲激光产生技术,从而拓宽了其应用领域,并被大族激光科技产业集团股份有限公司所应用,产生了可观的经济效益。在项目执行期内,培养出硕士11名,博士2名, 博士后2名,在国内外重要学术期刊发表论文30余篇,被国内外同行大量引用,受到了相关领域专家的广泛关注和认可。
   

批准登记号: 粤科成登(2)字【2017】0206
登记日期: 2017-05-31
研究起止时间: 2003.07 至2016.12
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 深圳大学学术委员会
评价日期: 2017.05.20