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基于高温LDAs泵浦Zigzag Nd:YAG大能量脉冲激光器OA

High-temperature LDAs-pumped Zigzag Nd:YAG high-energy pulse laser

中文摘要英文摘要

为满足特殊环境下激光系统对轻量化结构与高能量脉冲输出的双重需求,本研究设计并实现了一种采用高温半导体激光器阵列(Laser Diode Arrays,LDAs)侧面泵浦 Zigzag Nd:YAG 晶体的无水冷高能脉冲激光系统.振荡光在晶体内呈现"Zigzag"路径以增加增益长度,LDAs分别对两个晶体采用轴对称式泵浦,以改善增益分布均匀性.通过隔热材料实现 Nd:YAG晶体与 LDAs的热隔离,并分别采用半导体制冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)与强制风冷对 Nd:YAG晶体和 LDAs进行独立温控,确保热管理的稳定性与高效性.磷酸二氘钾晶体(Potassium Dideuterium Phosphate,DKDP)作为电光调 Q晶体.在不使用水冷,重复频率为 100 Hz(占空比为 2.5%)的条件下,实现了 129.2 mJ的脉冲激光输出,脉冲宽度为 9.0 ns,对应的光-光转换效率为 9.6%,斜效率为 13.1%,输出能量稳定性优于 2.26%,并在 150 Hz重复频率下取得了 87.6 mJ的能量输出.该激光系统为激光测距、激光照射等领域提供了一种环境适应性强、结构紧凑的新型光源解决方案.

To achieve simultaneous lightweight design and high-energy output under special environmental conditions,a compact,water-cooling-free high-energy pulsed laser system based on high-temperature laser diode array(LDAs)side-pumped zigzag Nd:YAG crystals is demonstrated for operation in demanding envir-onments.The zigzag beam propagation increases the effective gain length,while symmetric LDAs pumping of two Nd:YAG crystals improves gain uniformity.Thermal isolation between the crystals and LDAs is im-plemented,with independent temperature control achieved using thermoelectric coolers(TEC)for the Nd:YAG crystals and forced air cooling for the LDAs.A potassium dideuterium phosphate(DKDP)crystal is employed for electro-optic Q-switching.At a repetition rate of 100 Hz without water cooling,a maximum pulse energy of 129.2 mJ with a pulse duration of 9.0 ns is obtained,corresponding to an optical-to-optical efficiency of 9.6%and a slope efficiency of 13.1%,with energy stability better than 2.26%.An output en-ergy of 87.6 mJ is achieved at 150 Hz.This system provides a compact and environmentally robust light source for laser ranging and illumination applications.

赵千喜;王鹤鹏;吴从正;李岩;邹永刚;徐英添;张崇

长春理工大学 半导体激光重点实验室(国家级科技创新平台基地),吉林 长春 130013长春理工大学 半导体激光重点实验室(国家级科技创新平台基地),吉林 长春 130013长春理工大学 半导体激光重点实验室(国家级科技创新平台基地),吉林 长春 130013长春理工大学 半导体激光重点实验室(国家级科技创新平台基地),吉林 长春 130013长春理工大学 半导体激光重点实验室(国家级科技创新平台基地),吉林 长春 130013长春理工大学 半导体激光重点实验室(国家级科技创新平台基地),吉林 长春 130013陆军装备部驻长春地区第一军事代表室,吉林 长春 130033

信息技术与安全科学

半导体激光器阵列侧面泵浦Zigzag电光调Q无水冷

laser diode arraysside-pumpingZigzagelectro-optic Q-switchingwithout water cooling

《中国光学(中英文)》 2026 (3)

503-514,12

吉林省中青年科技创业卓越人才项目(No.20220508138RC)Supported by Outstanding Young and Middle-aged Talents Program for Technology Entrepreneurship of Jilin Province(No.20220508138RC)

10.37188/CO.2025-0147

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