1实验装置
激光器实验装置如谐振腔采用凹-平腔腔镜M1为1. 06 m全反镜，曲率半径为200 mm，其前表面（平面）镀808 nm增透膜，后表面（凹面）镀808 nm高透膜和1. 06 m高反膜（反射率大于99 %） M2为1. 06 m平面耦合输出镜，其内表面镀1. 06 m部分反射膜实验所用Nd LuVO 4晶体的尺寸为3 mm 3 mm 6 mm，沿a轴方向切割， Nd3+浓度为0. 9at. % ，两个通光面均镀808 nm和1. 06 m增透膜（透过率大于99% ）为了去除激光晶体在大功率泵浦下产生的大量的热量，减小激光晶体的热效应， Nd LuVO4晶体侧面用铟箔包裹置于紫铜块内，并用半导体制冷器和循环水冷却，实验过程中温度控制在20左右作为饱和吸收体的Cr4+YAG晶体，对1. 06 m的初始透过率T073% Cr4 +YAG晶体尽量靠近腔镜M 2，即靠近谐振腔的束腰位置，以获得较高激光功率密度腔外的M3是一分束器，大部分激光输出被反射到功率计，剩余的透过光入射到与500 M示波器相连的快速光二极管探头，用于同步监测激光脉冲参量泵浦源为光纤耦合输出的大功率半导体激光器，光纤输出口径为1. 55 mm，室温下的峰值波长在808 nm附近从光纤输出的泵浦光经过特定的光学聚焦系统，在激光晶体中心附近被聚焦成半径约为260 m的泵浦光斑由M1、M2所构成的激光谐振腔的腔长约为40 mm.
2实验结果及讨论
测量了被动调Q平均输出功率随入射泵浦功率的变化关系，如实验中使用了两种输出镜，对1. 06 m的透过率分别为T = 30% ， 50%当使用T= 30%的输出镜时，阈值泵浦功率为2. 6 W，在19. 1 W的泵浦功率下获得了4. 15 W的最大平均输出，斜效率为25. 2% ，光光转换效率为21. 7 %相应地，当使用T = 50 %的输出镜时，阈值泵浦功率为3. 3 W，在19. 1 W的泵浦功率下获得了4. 58 W的最大平均输出，斜效率为29% ，光光转换效率为24%上述结果与传统的激光谐振腔理论相符，即耦合输出镜的透过率越大，则阈值泵浦功率越高，激光输出斜效率越大由可知，无论T = 30%还是T= 50% ，随着泵浦功率的增大，激光平均输出功率均线性增加是19. 1 W泵浦功率下用示波器记录的单脉冲波型，相应的脉冲宽度为84 ns是对于两种不同透过率的输出镜，脉冲宽度随泵浦功率的变化关系当泵浦功率从阈值增加到19. 1 W时，对于T = 30%的输出镜脉冲宽度从150 ns缩短到108 ns，脉冲重复频率从30 kHz增加到125 kHz；对于T= 50%的输出镜脉宽从152 ns缩短到84 ns，脉冲重复频率从5 0 kHz增加到12 5 kHz根据上述结果，可以确定在19. 1 W的最高泵浦功率下，调Q脉冲的单脉冲能量和峰值功率：对于T = 30%的输出镜分别为33. 2 J和307. 4 W，对于T = 50%的输出镜分别为36. 6 J， 436. 2 W造成实验中单脉冲能量和峰值功率偏低的原因主要有两方面： 1） Nd LuVO4晶体的受激发射截面（ 14. 6 10- 19cm2）大，上能级寿命（ 95 s）短，不利于能量储存； 2）实验条件未经优化，尤其是Cr4+YAG可饱和吸收体的掺杂浓度和厚度如果采用掺杂浓度更低的c切Nd LuVO 4晶体，或者参照Nd Gd xY1- xVO 4晶体的例子
，采用Nd Lu x Gd 1- x VO 4或N d Lu x Y 1- x VO4混晶，都有望在保持上能级寿命基本不变的情况下降低受激发射截面，从而使其被动调Q激光性能得到明显改善。
3结论
利用Cr 4+ YAG晶体作为可饱和吸收体，采用大功率半导体激光器作为泵浦源，在平凹型直腔中实现了Nd LuVO4晶体的1. 06 m被动调Q脉冲激光输出当耦合输出镜的透过率T = 50%时，在19. 1 W的泵浦功率下获得了4. 58 W的最高平均输出功率，相应单脉冲能量为36. 6 J，峰值功率为436. 2 W. |
