双端键合复合结构被动调Q微型测距用激光器

班晓娜; 惠勇凌; 郭娜; 姜梦华; 雷訇; 李强

doi:10.3788/IRLA201948.0405003

双端键合复合结构被动调Q微型测距用激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.0405003

1.
北京工业大学激光工程研究院,北京 100124

基金项目:

国家自然科学基金（61378023）;北京市自然科学基金（4174085）;国家重大科研装备研制项目（ZDYZ2013-2）

详细信息

作者简介:
班晓娜(1992-),女,硕士生,主要从事固体激光器方面的研究。Email:banxiaona@emails.bjut.edu.cn

中图分类号: TN248.1

Double-end bonded composite structure passively Q-switched micro ranging laser

1.
Institute of Laser Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China

摘要: 报道了一种双端键合复合结构被动调Q人眼安全微型测距用激光器。实验将Er3+/Yb3+：glass和F2 glass以及被动调Q晶体Co2+：MgAl2O4三种材料进行光学热复合，构成双端键合复合结构。实验对比了双端键合复合结构和非复合结构激光器的输出特性，前者的激光性能参数均大幅优于后者。其中双端键合复合结构实现了重复频率10 Hz，单脉冲能量330 J、脉冲宽度5.5 ns，光束质量为1.4的人眼安全激光输出；而非复合结构激光器的单脉冲能量为245 J、脉冲宽度6.5 ns，光束质量为1.9。对双端键合复合结构增益介质和单块Er3+/Yb3+：glass进行热模拟，前者的热焦距相对于后者增长了51.2%，双端键合复合结构热效应明显改善。综合表明双端键合复合技术可以降低增益介质内部温度梯度，使热焦距变长，模体积增加，振荡光与泵浦光的模式匹配度提高，单脉冲能量增加。
- 双端键合复合结构 /
- 被动调Q /
- 微型化激光器
Abstract: A passively Q-switched human-eye safety micro-ranging laser with a double-end bonded composite structure was reported. The double-end bonded structure was formed by the heterogeneous material composite technology, including the gain medium Er3+/Yb3+:glass, F2 glass and passively Q-switched crystal Co2+:MgAl2O4. The output characteristics of the double-bonded composite structure and the non-composite structure were compared in the experiment. The former laser performance parameters are significantly better than the latter. The double-bonded composite structure achieved a human eye-safe laser output of pulse energy 330 J, beam quality 1.4, pulse width 5.5 ns with 10 Hz repetition frequency; the non-composite structure laser had a single pulse energy 245 J, pulse width 6.5 ns, and the beam quality 1.9. The thermal simulation of double-bonded composite structure gain media and monolithic Er3+/Yb3+:glass shows that the former has a 51.2% increase in thermal focal length relative to the latter, and the thermal effect of the double-bonded composite structure is significantly improved. The above shows that the double-bonded composite technology can reduce the temperature gradient inside the gain medium, make the thermal focal length longer, increase the volume of the mold, and improve the mode matching of the oscillating light and the pump light, so that the single pulse energy is increased.
- double-end bonded composite structure /
- passive Q-switching /
- miniaturized laser

[1]	Zhou Bingkun, Gao Yizhi, Chen Tirong, et al. Laser Principle[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 2000:4-24. (in Chinese)周炳琨, 高以智, 陈倜嵘, 等. 激光原理[M]. 北京:国防工业出版社, 2000:4-24.
[2]	Li Shaoyu. Eye safety lasers overview[J]. Laser Journal, 1996, 17(2):53-57. (in Chinese)李绍育. 人眼安全激光器综述[J]. 激光杂志, 1996, 17(2):53-57.
[3]	Feng Yutong, Meng Junqing, Chen Weibiao. Research development of eye-safe all-solid-state lasers[J]. Laser and Optoelectronics Progress, 2007, 44(10):33-38. (in Chinese)冯宇彤, 孟俊清, 陈卫标. 人眼安全全固态激光器研究进展[J]. 激光与光电子学进展, 2007, 44(10):33-38.
[4]	Xu Cuilian, Wang Binke, Liu Jing. Study on output characteristics of Er3+,Yb3+ codoped phosphate glass laser[J]. Study on Optical Communication, 2013, 175(1):36-38. (in Chinese)徐翠莲, 王斌科, 刘静. Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出特性研究[J]. 光通信研究, 2013, 175(1):36-38.
[5]	Xu Jia, Wu Sida, Liu Jiang, et al. Passively Q-switched erbium-doped fiber laser with grapheme oxide saturableabsorber[J]. High Power Laser and Particle Beams,2012, 24(12):2783-2786. (in Chinese)徐佳, 吴思达, 刘江, 等. 氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24(12):2783-2786.
[6]	Zhang Hui, Chen Yu, Wang Zhiteng, et al. Wavelength-tunable passively Q-switched erbium-doped fiber laser with grapheme-based saturableabsorber[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24(12):2807-2810. (in Chinese)张慧, 陈宇, 王志腾, 等. 石墨烯可调谐被动调Q掺铒光纤激光器[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24(12):2807-2810.
[7]	Liu Liping. Military prospect of 1.57m OPO eye-safe laser[J]. Laser Infrared, 2003, 33(4):300-303. (in Chinese)刘莉萍. 1.57m OPO人眼安全激光技术的军用前景分析[J]. 激光与红外, 2003, 33(4):300-303.
[8]	Luo Juping, He You. Discussing the exploiture of the 1.5m laser rangefinder applied in artillery safetyly[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(s):242-244. (in Chinese)罗举平, 贺有. 开发炮兵1.5m安全型激光测距机浅析[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(s):242-244.
[9]	Song Xinxiang, Zhang Xiaoxia, Dong Fengmei, et al. Er3+,Yb3+ co-doped phosphate glass laser and its applications[J].Laser and Optoelectronics Progress, 2004, 41(9):33-36. (in Chinese)宋新祥, 张晓霞, 董峰梅, 等. Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐激光玻璃及其应用[J]. 激光与光电子学进展, 2004, 41(9):33-36.
[10]	Wu Ruikun, Myers J D, Myers M J, et al. Diode pumped miniature eye-safe laser Q-switched by U2:CaF2 and CO2:MgA12O4[C]//SPIE, 2002, 4723:94-99.
[11]	Zhang Yulu, Hui Yongling, Jiang Menghua, et al. Experimental study on passively Q-switched microlaser of LD pumped codoped phosphate glass[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3):0305004. (in Chinese)张宇露, 惠勇凌, 姜梦华, 等. LD泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器实验研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3):0305004.
[12]	Jaroslaw M, Nabil B. Monolithic thermally bonded Er3+,Yb3+:glass/Co2+:MgAl2O4 microchip lasers[J]. Optics Communications, 2015, 356:166-169.
[13]	Cai Jinlu, Zhang Yulu, Guo Na, et al. LD pumped Er3+/Yb3+:glass/Co2+:MgAl2O4 composite material passively Q-switched miniature laser[J]. Journal of OptoeletronicsLaser, 2017, 28(9):946-950. (in Chinese)蔡瑾鹭, 张宇露, 郭娜, 等. Er3+/Yb 3+:glass/Co2+:MgAl2O4复合材料LD泵浦被动调Q微型激光器[J]. 光电子激光, 2017, 28(9):946-950.
[14]	Pfistner C, Weber R, Weber H P, et al. Thermal beam distortions in end-pumped Nd:YAG, Nd:GSGG, and Nd:YLF rods[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1994, 30(7):1605-1615.

[1]	韩雪, 吕游, 彭嘉宁, 郭嘉祥, 惠勇凌, 朱占达, 雷訇, 李强. LD泵浦Er³⁺/Yb³⁺:Lu₂Si₂O₇ 晶体kHz微型激光器 . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20220811-1-20220811-7. doi: 10.3788/IRLA20220811
[2]	齐子钦, 毛文杰, 王鸿雁, 朱小龙, 裘馨楠, 陆欢洽, 朱海永. 端面抽运Nd:YAG/Cr⁴⁺:YAG/KTA被动调Q级联拉曼激光器 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230079-1-20230079-6. doi: 10.3788/IRLA20230079
[3]	袁振, 令维军, 陈晨, 杜晓娟, 王翀, 王文婷, 薛婧雯, 董忠. 高单脉冲能量被动调Q锁模Tm, Ho: LLF激光器 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210349-1-20210349-6. doi: 10.3788/IRLA20210349
[4]	张斌, 李颖, 刘丙海. 基于金纳米笼和MoS₂的1 123 nm被动调Q Nd: YAG激光器 . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20200084-1-20200084-6. doi: 10.3788/IRLA20200084
[5]	潘伟, 陈华龙, 王铁斌, 张宏伟, 金亮, 张贺, 徐英添, 邹永刚, 石琳琳, 马晓辉. 不同浓度Ti:Bi₂Te₃的调Q光纤激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190542-1-20190542-7. doi: 10.3788/IRLA20190542
[6]	明淑娴, 魏志伟, 刘萌, 罗爱平, 徐文成, 罗智超. 调Q和调Q锁模脉冲共存双波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805009-0805009(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0805009
[7]	梁佩茹, 宁秋奕, 陈伟成. 调Q锁模类噪声方波脉冲掺铒光纤激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 803009-0803009(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0803009
[8]	范灏然, 于永吉, 朱贺, 邢爽, 王宇恒, 金光勇. 500 kHz波长锁定878.6 nm LD双端泵浦Nd:YVO₄声光调Q激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 606001-0606001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0606001
[9]	郭娜, 惠勇凌, 蔡瑾鹭, 姜梦华, 雷訇, 李强. LD泵浦的kHz,Er³⁺,Yb³⁺:glass被动调Q微片激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1005002-1005002(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1005002
[10]	李阳, 李述涛, 李耀, 王超. 正交增益型被动调Q激光器的设计与实现 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 606003-0606003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0606003
[11]	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
[12]	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 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 305003-0305003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0305003
[13]	张宇露, 惠勇凌, 姜梦华, 雷訇, 李强. LD泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 305004-0305004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0305004
[14]	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
[15]	何洋, 陆君, 陈飞, 李殿军, 郑长彬, 谢冀江, 郭劲. 声光调Q CO₂激光器的实验研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2280-2285.
[16]	王涛, 杜团结, 庄凤江, 吴逢铁. 全固态调Q激光器产生脉冲Bessel光束 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3505-3509.
[17]	李绍良, 徐静, 张志强, 吴亚明. 一种微型化制造的双腔结构芯片原子钟⁸⁷Rb蒸汽腔 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1463-1468.
[18]	金光勇, 宋雪迪, 吴春婷, 陈薪羽, 于凯. 室温6.11 mJ脉冲LD单端抽运Tm:YAG调Q激光器 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3252-3256.
[19]	岱钦, 崔建丰, 毛有明, 吴凯旋, 张濛. LD 脉冲泵浦被动调Q 窄脉冲大能量全固态激光器 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2066-2069.
[20]	苏艳丽, 罗旭, 张学辉, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强. 重复频率连续可调谐的Cr⁴⁺:YAG被动调Q微片激光器 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 355-359.

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双端键合复合结构被动调Q微型测距用激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.0405003

作者简介:
班晓娜(1992-),女,硕士生,主要从事固体激光器方面的研究。Email:banxiaona@emails.bjut.edu.cn

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双端键合复合结构被动调Q微型测距用激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.0405003

1. 北京工业大学激光工程研究院,北京 100124

作者简介:
班晓娜(1992-),女,硕士生,主要从事固体激光器方面的研究。Email:banxiaona@emails.bjut.edu.cn

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Double-end bonded composite structure passively Q-switched micro ranging laser

1. Institute of Laser Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China

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doi: 10.3788/IRLA201948.0405003

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双端键合复合结构被动调Q微型测距用激光器

doi: 10.3788/IRLA201948.0405003

1. 北京工业大学 激光工程研究院,北京 100124

作者简介: 班晓娜(1992-),女,硕士生,主要从事固体激光器方面的研究。Email:banxiaona@emails.bjut.edu.cn

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Double-end bonded composite structure passively Q-switched micro ranging laser

1. Institute of Laser Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China

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班晓娜(1992-),女,硕士生,主要从事固体激光器方面的研究。Email:banxiaona@emails.bjut.edu.cn

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作者简介:
班晓娜(1992-),女,硕士生,主要从事固体激光器方面的研究。Email:banxiaona@emails.bjut.edu.cn