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全固态皮秒径向偏振激光器及其加工特性

彭红攀,  杨策,  卢尚,  陈檬

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彭红攀, 杨策, 卢尚, 陈檬. 全固态皮秒径向偏振激光器及其加工特性[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(1): 106003-0106003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106003
引用本文: 彭红攀, 杨策, 卢尚, 陈檬. 全固态皮秒径向偏振激光器及其加工特性[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(1): 106003-0106003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106003
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Peng Hongpan, Yang Ce, Lu Shang, Chen Meng. All-solid-state picosecond radially polarized laser and its processing characteristics[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(1): 106003-0106003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106003
Citation: Peng Hongpan, Yang Ce, Lu Shang, Chen Meng. All-solid-state picosecond radially polarized laser and its processing characteristics[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(1): 106003-0106003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106003
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全固态皮秒径向偏振激光器及其加工特性

doi: 10.3788/IRLA201948.0106003
  • 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（U1631240）;北京市基金重点B类项目（KZ201510005001）

详细信息
    作者简介:

    彭红攀(1985-),男,博士生,主要从事全固态皮秒径向偏振激光器方面的研究。Email:phphit@126.com

  • 中图分类号: O437

All-solid-state picosecond radially polarized laser and its processing characteristics

  • 1.

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

  • 摘要: 在自主研制的全固态皮秒激光器基础上，腔外加入偏振转换元件输出皮秒径向偏振激光，并对其进行侧泵Nd：YAG晶体放大，最终得到中心波长1 064 nm、平均功率1.95 W、重复频率1 kHz、峰值功率1.77108 W、光束质量2.95以及纯度92%的皮秒径向偏振激光器。用该激光器对0.5 mm厚不锈钢材料进行钻孔和刻槽实验，并与同等加工工艺参数条件下皮秒线偏振激光器钻孔圆度和刻槽深度进行对比，分析两种激光器对加工效果的影响。实验结果表明，相比皮秒线偏振激光，利用皮秒径向偏振激光进行加工，钻孔圆度更好、刻槽深度更深且槽侧壁更为平坦。该结果为皮秒径向偏振激光器在材料加工领域的应用提供参考。
    Abstract: An average power of 1.95 W picosecond radially polarized laser was obtained with 1 064 nm at 1 kHz, which based on an all-solid-state picosecond laser developed independently. The peak power of the radially polarized beam was up to 1.77108 W and the beam quality was measured to be M2=2.95 with the pulse width 11 ps, corresponding to the beam purity of 92%. The radially polarized seed beam was obtained by adding the polarization conversion element outside the laser cavity. In addition, the modulation attenuator caused two different polarization lasers to output the same optical power and then enter the subsequent optical system; and a 0.5 mm thick stainless steel was drilled and grouted by using the obtained picosecond radially polarized laser and picosecond linearly polarized laser under the same processing parameters, respectively. The difference on the circularity of the holes and the depth of the grooves were compared with each other when it was processed by the two polarized picosecond lasers. The results show that the picosecond radially polarization laser has better drilling roundness, deeper notch depth and flatter sidewall of the groove compared to the picosecond linear polarization laser processing results. This results provides a reference for the application of picosecond radial polarization laser in the field of material processing.
  • [1] Wei Tongda, Zhang Yunhai, Tang Yuguo. Effect of polarization, phase and amplitude on depletion focus spot in STED[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(5):1157-1564. (in Chinese)魏通达, 张运海, 唐玉国. 偏振态、相位和振幅对受激辐射损耗中损耗光焦斑的影响[J]. 光学精密工程, 2014, 22(5):1157-1564.
    [2] Zhan Qiwen. Cylindrical vector beams:from mathematical concepts to applications[J]. Journal of Systems Science Complexity, 2009, 27(5):899-910.
    [3] Wang Sicong, Li Xiangping. Wavefront manipulation of tightly focused cylindrical vector beams and its applications[J]. Chinese Optics, 2016, 9(2):185-202. (in Chinese)王思聪, 李向平. 紧聚焦对称矢量光场波前调控及应用[J]. 中国光学, 2016, 9(2):185-202.
    [4] Zhan Xiangkong, Li Zhengyong, Zhang Yin, et al. Radially polarized beam restructuring based on Stokes-vector measurement and interferometry[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4):0427002. (in Chinese)詹翔空, 李政勇, 张伊, 等. 基于Stokes矢量测量与干涉法的径向偏振光束重建[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4):0427002.
    [5] Li Manman, Yan Shaohui, Yao Baoli, et al. Optically induced rotation of Rayleigh particles by vortex beams with different states of polarization[J]. Physics Letters A, 2016, 380(1-2):311-315.
    [6] Li Pingxue, Xin Chenggao, Gao Jian, et al. Research progress and development of picosecond laser processing[J]. Laser Infrared, 2018, 48(10):1195-1203. (in Chinese)李平雪,辛承聪,高健, 等. 皮秒激光加工研究进展与展望[J]. 激光与红外, 2018,48(10):1195-1203.
    [7] Trtica M S, Gakovic B M, Radak B B, et al. Material surface modification by ns, ps and fs laser pulses[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(2):221-227. (in Chinese) Trtica M S, Gakovic B M, Radak B B, 等. 纳秒、皮秒和飞秒激光脉冲对材料表面的改性[J]. 光学精密工程, 2011, 19(2):221-227.
    [8] Jin Fangyuan, Chen Bo, E Shulin, et al. Ablation rate of high frequency picosecond laser micromachining quartz substrated Al film[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(11):3239-3243. (in Chinese)金方圆, 陈波, 鄂书林, 等.高频率皮秒激光微加工石英衬底铝膜效率[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(11):3239-3243.
    [9] Li Chen, Stoian Razvan, Chen Guanghua. Laser-induced periodic surface structures with ultrashort laser pulse[J]. Chinese Optics, 2018, 11(1):1-17. (in Chinese)李晨, Stoian Razvan,程光华. 超短脉冲激光诱导周期性表面结构[J]. 中国光学, 2018, 11(1):1-17.
    [10] Wu Wei, Chen Guiming, Zhao Na, et al. Experimental study on the groove surface texture processed by laser on the surface of high-speed steel[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2):0206008. (in Chinese)武伟, 陈桂明, 赵娜, 等. 激光在高速钢表面加工沟槽表面织构的实验研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2):0206008.
    [11] Chang Chengcheng, Chen Xudong, Pu Jixiong. High-energy nanosecond radially polarized beam output from Nd:YAG ampliiers[J]. Optical Review, 2017, 24(2):188-192.
    [12] Li Zhengwei, Chen Meng, Li Gang. Side-pumped Nd:YAG mode-locked radially polarized laser[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(1):0102006. (in Chinese)李政委, 陈檬, 李港. 侧面抽运Nd:YAG锁模径向偏振光[J]. 中国激光, 2014, 41(1):0102006.
    [13] Beresna Martynas, Gecevicius Mindaugas, Kazansky Peter G, et al. Radially polarized optical vortex conve-rter created by femtosecond laser nanostructuring of glass[J]. Applied Physics Letters, 2011, 98(20):20110101-20110103.
    [14] Mikheev M, Idiatulin S. Influence of light polarization on laser destruction[C]//SPIE, 1998, 3573:36-38.
    [15] Jiang Jing, Chen Meng, Bai Zhenxu, et al. Influence of polarization on the hole formation with picosecond laser[J]. Optical Review, 2013, 20(6):496-499.
    [16] Niziev G V, Nesterov V A. Influence of beam polarization on laser cutting efficiency[J]. Journal of Physics D Applied Physics, 1999, 32:1455-1461.
  • [1] 叶盛, 赵上熳, 邢忠福, 彭志勇, 郑宇亭, 陈良贤, 刘金龙, 李成明, 魏俊俊.  激光技术在金刚石加工中的研究及应用进展 . 红外与激光工程, 2024, 53(2): 20230567-1-20230567-22. doi: 10.3788/IRLA20230567
    [2] 殳博王, 张雨秋, 常洪祥, 常琦, 冷进勇, 马鹏飞, 周朴.  光纤激光相控阵光束扫描技术发展 . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230250-1-20230250-14. doi: 10.3788/IRLA20230250
    [3] 刘玮, 臧庆, 任梦芳, 韩效锋, 扈嘉辉, 周健, 肖树妹.  应用于EAST TS诊断的高能高频Nd:YAG激光器设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220002-1-20220002-6. doi: 10.3788/IRLA20220002
    [4] 李牧野, 杨学宗, 孙玉祥, 白振旭, 冯衍.  单频连续波金刚石拉曼激光器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210970-1-20210970-11. doi: 10.3788/IRLA20210970
    [5] 张韵, 刘博文, 宋寰宇, 李源, 柴路, 胡明列.  增益分布对皮秒脉冲自相似放大的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20190565-1-20190565-10. doi: 10.3788/IRLA20190565
    [6] 蒙裴贝, 史文宗, 蒋硕, 齐明, 邓永涛, 李旭.  高斯镜参数对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200127-1-20200127-6. doi: 10.3788/IRLA20200127
    [7] 刘高佑, 魏迪生, 陈毅, 杨科, 密淑一, 李俊辉, 杨超, 王瑞雪, 段小明, 戴通宇, 姚宝权, 鞠有伦, 王月珠.  2 µm单掺Ho固体激光器及ZnGeP2晶体应用于中长波输出的研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2020, 49(12): 20201056-1-20201056-7. doi: 10.3788/IRLA20201056
    [8] 卢尚, 吕思奇, 陈檬, 彭红攀, 杨策, 张携.  单脉冲能量3 mJ、重复频率1 kHz皮秒超高斯光束的实现 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005012-1005012(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1005012
    [9] 张静, 段延敏, 张栋, 张永昶, 王鸿雁, 朱海永.  声光调Q内腔式Nd:YAG/RTP级联拉曼激光特性 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606006-0606006(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0606006
    [10] 张喜梅, 陈思梦, 施沈城, 周青青, 段延敏, 朱海永.  级联Nd:GdVO4自拉曼1 309 nm激光性能研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105002-1105002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.1105002
    [11] 段加林, 李旭东, 武文涛, 林森, 樊荣伟, 董志伟, 周志刚, 陈德应.  LD泵浦Nd:YAG 1.06 μm脉冲串激光及放大研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 105003-0105003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0105003
    [12] 李景照, 陈振强, 朱思祁.  基于Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体的高峰值功率短脉冲激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 606007-0606007(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0606007
    [13] 李旭东, 周益平, 闫仁鹏, 潘虎, 陈德应, 周忠祥.  应用于高速平面激光诱导荧光的激光器研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1205001-1205001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1205001
    [14] 马欲飞, 何应, 于欣, 陈德应, 孙锐.  用于激光诱导等离子体点火技术的激光源研究进展 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1136003-1136003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1136003
    [15] 杨成娟, 梅雪松, 王文君, 田延岭, 张大卫, 崔良玉.  皮秒激光功率变化对激光诱导晶体硅变化的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 106006-0106006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0106006
    [16] 罗宽, 王菲, 车英, 张国玉.  偏振变换法测量固体激光器的动态热焦距 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1017003-1017003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1017003
    [17] 金方圆, 陈波, 鄂书林, 王海峰, 邢妍.  高频率皮秒激光微加工石英衬底铝膜效率 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3238-3243.
    [18] 邹跃, 秘国江, 庞庆生, 毛小洁, 王建军.  PPSLT皮秒中波红外光参量发生器 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 712-715.
    [19] 王宏杰, 高金富, 高扬, 董玥, 吕福云.  光泽金属的激光精密刻蚀实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1473-1476.
    [20] 刘刚, 唐晓军, 赵鸿, 刘洋, 刘磊, 徐鎏婧, 王超, 陈三斌, 梁兴波, 王文涛.  固体激光器新型冷却热沉的设计和CFD数值研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1111-1116.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-10
  • 修回日期:  2018-09-12
  • 刊出日期:  2019-01-25

全固态皮秒径向偏振激光器及其加工特性

doi: 10.3788/IRLA201948.0106003
  • 1. 北京工业大学 激光工程研究院,北京 100124
    • 作者简介:

    彭红攀(1985-),男,博士生,主要从事全固态皮秒径向偏振激光器方面的研究。Email:phphit@126.com

  • 收稿日期: 2018-08-10
  • 修回日期: 2018-09-12
  • 刊出日期: 2019-01-25
基金项目:

国家自然科学基金（U1631240）;北京市基金重点B类项目（KZ201510005001）

  • 中图分类号: O437

摘要: 在自主研制的全固态皮秒激光器基础上，腔外加入偏振转换元件输出皮秒径向偏振激光，并对其进行侧泵Nd：YAG晶体放大，最终得到中心波长1 064 nm、平均功率1.95 W、重复频率1 kHz、峰值功率1.77108 W、光束质量2.95以及纯度92%的皮秒径向偏振激光器。用该激光器对0.5 mm厚不锈钢材料进行钻孔和刻槽实验，并与同等加工工艺参数条件下皮秒线偏振激光器钻孔圆度和刻槽深度进行对比，分析两种激光器对加工效果的影响。实验结果表明，相比皮秒线偏振激光，利用皮秒径向偏振激光进行加工，钻孔圆度更好、刻槽深度更深且槽侧壁更为平坦。该结果为皮秒径向偏振激光器在材料加工领域的应用提供参考。

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