Wide-Spectrum Mid-IR Generation by High-Powe Solid-State Lasers

高功率固态激光器产生宽光谱中红外

基本信息

  • 批准号:
    11694186
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.06万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Toward "Wide Spectrum Mid-IR Generation System" we have investigated in high average power and high peak power solid-state lasers with nonlinear wavelength conversion as following ; (1) Models for diode-pumped solid-state lasers : We applied M^2 concept to the solid-state laser optimization. The maximum slope efficiency of 58.6% was obtained in Nd : YVO_4 laser. Then we modified our model for Yb : YAG microchip and slab laser. (2) Development of high power lasers : We have developed new edge pumping scheme for power scaling in solid-state lasers. Byer group of Stan ford University has been demonstrated the edge pumped zig-zag slab laser for high-power system. In Nd : YAG slab laser we obtained 127 W output power with 57 % slope efficiency. However, the maximum power was limited below 40 W with 20 % slope efficiency in Yb : YAG slab. On the other hand, Taira group of IMS was investigated in the microchip scheme. Up to near 100 W output power with 49 % slope efficiency have been obtained in quasi-CW operation mode by edge pumped Yb : YAG microchip laser configuration. (3) Short pulse generation : In order to evaluate the potential of Yb : YAG as an ultra fast laser, we examined the tunability. With 400 μm Yb : YAG microchip we achieved the widest tunability, 〜85 nm, in Yb : YAG with high slope efficiency (60 %) and 3 W output power. This result indicates the possibility to develop under 〜100-fs (up to 〜15-fs) short pulse laser with Yb : YAG system. (3) Widely tunable mid-IR generation : The quasi-phase-matching (QPM) methods will open new horizons in the wavelength conversions fields. To improve poling methods for new QPM devices we developed in-situ poling system, then obtained a broad-band-QPM chip in periodically poled MgO : LiNbO_3. Additionally, we have held the small meeting with Prof. Byer and Prof. Fejer to discuss about the current technology and future possibility of the Solid-State Laser Systems.
针对“宽光谱中红外产生系统”,我们对高平均功率、高峰功率的非线性波长转换固体激光器进行了如下研究:(1)二极管泵浦固体激光器模型:将M^2概念应用于固体激光器的优化设计。在Nd:YVO_4激光器中获得了58.6%的最大斜率效率。然后我们修改了Yb:YAG微芯片和板条激光器的模型。(2)高功率激光器的发展:我们开发了新的边缘泵浦方案,用于固体激光器的功率缩放。美国斯坦福特大学拜尔研究组已经成功地研制出了边缘泵浦锯齿形板条激光器。在Nd:YAG板条激光器中,获得了127 W的激光输出,斜率效率为57%.然而,Yb:YAG板条激光器的最大输出功率在40 W以下,斜率效率为20%.另一方面,IMS的Taira组在微芯片方案中进行了研究。在准连续工作模式下,采用边缘泵浦Yb:YAG微片激光器结构,获得了近100 W的激光输出,斜率效率为49%。(3)短脉冲产生:为了评估Yb:YAG作为超快激光器的潜力,我们检查了可调谐性。在400 μ mYb:YAG微片上,获得了最宽的可调谐波长为~ 85 nm的Yb:YAG激光器,并获得了高斜率效率(60%)和3 W的激光输出。这一结果表明,Yb:YAG系统在100-fs(最高可达150-fs)短脉冲激光器上的发展是可能的。(3)宽调谐中红外产生:准相位匹配(QPM)方法将在波长转换领域开辟新的视野。为了改进新型QPM器件的极化方法,我们开发了原位极化系统,在周期性极化的MgO:LiNbO_3中获得了宽带QPM芯片。此外,我们还与Byer教授和费耶尔教授举行了小型会议,讨论固态激光系统的当前技术和未来可能性。

项目成果

期刊论文数量(60)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.S.Rutherford, et al.: "Yb : YAG and Nd : YAG edge-pumped slab lasers"Opt. Mat.. 26(13). 986-988 (2001)
T.S.Rutherford 等人:“Yb:YAG 和 Nd:YAG 边缘泵浦板条激光器”Opt。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Pavel, J.Saikawa, T.Taira: "Radial-pumped microchip high-power composite Yb : YAG laser : design and power characteristics"Jpn. J. Appi. Phys.. 40(1-1). 146-152 (2001)
N.Pavel、J.Saikawa、T.Taira:“径向泵浦微芯片高功率复合 Yb : YAG 激光器:设计和功率特性”Jpn。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Dascalu, T.Taira et al.: "Continuous-wave low power diode radial pumped microchip composite Yb : YAG laser"CLEO 2002 Technical digest. CWG(発表予定). (2002)
T.Dascalu、T.Taira 等人:“连续波低功率二极管径向泵浦微芯片复合 Yb:YAG 激光器”CLEO 2002 技术摘要(即将出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Saikawa.T.Taira et al.: "Tunable frequency-doubled Yb : YAG microchip lasers"Opt. Mat.. 19(1). 169-174 (2002)
J.Saikawa.T.Taira 等人:“可调谐倍频 Yb:YAG 微芯片激光器”Opt。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
平等拓範: "新材料による固体レーザーの超小型化と多機能化"セラミック協会論文誌. (印刷中). (2000)
Takanori Eidai:“使用新材料的固态激光器的超小型化和多功能化”日本陶瓷学会杂志(2000 年)。
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  • 通讯作者:
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