重复频率3Hz、100mJ高光束质量钕玻璃放大器的研制

研制了具有放大纳秒方形激光脉冲的高光束质量、高稳定的激光二极管(LD)抽运的钕玻璃激光放大器。为了获得较高的输出能量,采用LD泵浦的"串联式双程放大"高增益组件进行能量放大。为了获得高光束质量的光斑,利用液晶空间光调制器(LCSLM)对光束近场分布进行空间整形,使之产生特定的空间分布,进而对后级放大器增益不均匀性进行光学预补偿。放大器工作波长为1 053nm,工作频率为3 Hz,输入1nJ的3ns方形激光脉冲,输出激光脉冲能量为100mJ、光束口径为10mm×10mm的方光斑,能量不稳定度小于2%(均方根),净增益大于109。光束的近场调制度小于1.3∶1,远场焦斑衍射极限小于2DL,远场角漂移小于9.5μrad。     

双电极对TEACO2激光器解码系统设计

双电极对脉冲TEACO2激光器具有增益高，输出能量大等特点，特别是在不需要高真空条件下可获得时间间隔连续可调的2个高强度光脉冲对。利用电光普克尔盒对双光束脉冲对进行脉冲编码，使其产生交替的左旋及右旋偏振光，在此基础上，设计双光束解码系统。该系统在目标识别、大气环境监测、激光冷却原子等应用中具有重要的价值.     

脉冲激光光束质量的同步测量

目的　研究评价脉冲激光光束质量的同步测量方法 .方法　通过分析脉冲激光光束和 CCD测量系统的特点 ,提出在低重复和高重复频率情况下的多种同步测量方法 ,并通过对钇铝石榴石 ( YAG)激光光束质量的评价实验加以验证 .结果　成功地在不同脉冲频率下对 YAG脉冲激光光束质量进行了评价 ,并计算出光束质量因子的数量级为 1 0 .结论　所提出的同步测量方法用于评价脉冲激光光束质量是有效的 .     

脉冲激光光束质量的同步测量

目的　研究评价脉冲激光光束质量的同步测量方法。方法　通过分析脉冲激光光束和CCD测量系统的特点,提出在低重复和高重复频率情况下的多种同步测量方法,并通过对钇铝石榴石(YAG)激光光束质量的评价实验加以验证。结果　成功地在不同脉冲频率下对YAG脉冲激光光束质量进行了评价,并计算出光束质量因子的数量级为10。结论　所提出的同步测量方法用于评价脉冲激光光束质量是有效的。     

基于59单元自适应光学系统的脉冲板条固体激光光束净化研究

光束质量是激光器的关键技术指标之一,利用自适应光学系统可以显著提升激光器的输出光束质量.本文研究了一种脉冲板条固体激光近场光强分布特性,利用哈特曼传感器测量了波前像差并进行了波前复原,修正了衍射极限倍数β值的计算方法.介绍了变形镜校正波前像差的理论模型,仿真计算了59单元变形镜对测量波前的校正情况,仿真计算校正后的远场峰值光强提高了3.2倍,衍射极限倍数β值提高了近3倍,校正效果明显.搭建了脉冲板条固体激光光束净化实验平台,开展了验证性实验研究,实验结果表明,利用59单元变形镜的自适应光学系统可以有效提升脉冲板条固体激光的输出光束质量,远场峰值光强提高了3倍,衍射极限倍数β值提高了约3倍,与仿真分析结果基本一致.本文的研究结论为后续将脉冲固体激光光束质量提升到近衍射极限水平提供了参考.     

脉冲激光束质量的同步测量

研究评价脉冲激光束质量的同步测量方法,方法通过分析脉冲激光光束和ＣＣＤ测量系统的特点,提出在低重复和高重复频率情况下的多种同步测量方法,并通过对钇铝石榴石激光光束质量的评价实验加以验证。结果成功地不同脉冲频率下对ＹＡＧ脉冲激光光束质量进行了评价,并计算出光束质量因子的数量级为１０。     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器耦合效率与束腰关系实验研究

热透镜效应对大功率激光器的光纤耦合系统起着明显的作用。Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出的光束为多模光束,文章通过计算不同光束质量和散角的光束的束腰直径和束腰位置,对系统透镜的焦距进行优化计算,实验证明,修改后的光纤耦合系统的耦合效率相对原耦合系统有明显提高,耦合后的光纤末端输出能量明显提高,在使用小孔径的光纤时,可以获得更高能量的输出。     

脉冲能量对环状高斯光束成丝的影响

通过数值模拟分析了初始脉冲能量对环形高斯光束在大气中成丝的影响。研究表明,当增加初始脉冲能量时,环形高斯光束在大气中生成的等离子体通道的长度被延长;而当脉冲能量增大到一定值时,虽然等离子体通道的长度继续增加,但是等离子体通道的稳定性却有所下降。因此,对于环形高斯光束,合适的初始脉冲能量将有利于稳定的等离子体通道的远距离传输。     

远场激光烧蚀钛靶表面的冲击波压强分布特性

基于高功率激光正支共焦非稳定谐振腔的特点,利用快速傅里叶变换,得到空心光束激光光场的远场分布,分析了远距离输送激光能量产生的激光烧蚀力学行为的演化过程.利用有限元法,数值仿真了烧蚀冲击波压强的时空演化过程,得到了烧蚀冲击波在ns激光脉冲照射下的空间压强分布随时间的变化关系.当激光谐振腔初始输出单脉冲激光能量为500 J,脉冲宽度为10 ns,脉冲关闭后延迟时间分别为80 ns,160 ns和240ns时,烧蚀表面产生的最大压强分别达到2.10 GPa,1.75 GPa和1.36 GPa.     

大功率LD泵浦被动调Q Nd:YVO4/KTP倍频绿光激光器的研究

LD泵浦的全固态调Q绿光激光器具有高峰值功率、高平均功率、高脉冲能量、光束质量好、体积小、寿命长等特点，在材料加工、医疗、光谱和空间通讯中具有重要意义。本文用KTP晶体进行腔内和腔外倍频，得到532 nm高重复频率、高峰值功率的绿光输出。泵浦功率为15．3W时，平均输出功率达到了684mW；腔内倍频的准连续绿光的峰值功率最高达到3．08 kW。最后对腔内倍频实现高峰值功率输出的原因做了简要的探讨。     

高重复率LiF:F_2~-色心调Q的YAG倍频激光器

本文阐述了作者研制的LiF:F_2~-晶体色心调Q的YAG倍频激光器.该激光器输出高重复率、高峰值功率、窄脉宽的脉冲蓝绿激光,适用于机载激光雷达进行大面积、高深度、高精度的海洋探测.文中还介绍了这种激光器输出激光的偏振性、脉冲宽度和能量的稳定性等实验结果.     

用协同学的观点研究锁模激光脉冲的建立过程

该文用协同学的观点研究锁模激光脉冲的建立过程,认为锁模激光脉冲的建立过程是非线性的合作效应或者是自组织现象.从模式表象的激光方程出发,导出了锁模激光方程以及相应的福克-普朗克方程,得到了锁模激光的第一阈值和第二阈值.最后讨论了锁模激光光束质量的最佳条件,即在Dm≈1.5 Dthr.1时为获得高光束质量的锁模激光的最佳参数选择,计算结果与实验基本一致.     

500W固体激光器光束质量的研究

分析了500W脉冲固体激光器输出光束质量差,激光器工作不稳定的原因,运用激光光学的相关理论和分析方法,研究了含热透镜腔动态工作特性。通过热焦距测试实验,得到500W脉冲固体激光器热焦距变化的函数关系,找出500W脉冲固体激光器稳定工作的最佳腔参数和稳定工作区域。     

超短脉冲光束空间奇异性与频谱的关系

利用理论推导和数值模拟的方法对超短脉冲余弦高斯光束的频谱进行了研究.结果表明不同脉冲宽度的无啁啾余弦高斯脉冲光束的频谱以及相同脉冲宽度下啁啾余弦高斯脉冲光束的频谱有着很大不同,直观地看出了脉冲宽度和啁啾对超短余弦高斯脉冲光束频谱宽度的影响,说明了频谱宽度对超短余弦高斯脉冲光束空间奇异性有很大的影响.     

准分子激光前端光束形态控制技术研究

在高功率准分子激光系统中,前端光束形态直接决定着系统输出的光束形态,并直接与靶物理需求密切相关。主要介绍了窄脉冲准分子激光前端光束形态控制的实验研究进展,基于散射法获得了满足系统要求的部分相干源, 直接利用三束激光脉冲堆积获得了平顶整形脉冲,并结合放大实验结果对上述实现方法进行了评价分析。     

双曲正弦-高斯型超短脉冲光束及其传输特性

在傍轴近似条件下,给出了一组超短脉冲光束的解析解,称为双曲正弦-高斯型超短脉冲光束.对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究.结果表明双曲正弦-高斯型超短脉冲光束光强的横向分布在脉冲中部为双曲正弦-高斯型,而在脉冲头部和尾部则为高斯型,该脉冲光束的脉冲波形在传输中始终为双曲正弦-高斯型.该脉冲在轴上传输时有脉冲极性反转现象,在轴外有脉冲延迟现象.     

激光微光束仪的设计和研制

红宝石脉冲激光微光束仪用于生物活细胞的微照射和解剖.本文详细分析和讨论了仪器总体设计的特点.论述激光微光束的理论计算.为了获得小的聚焦光斑直径和高的聚焦效率,较佳的折衷方案是选择低倍的显微镜目镜和高倍大数值孔径的显微镜物镜.而且,为了获得小的聚焦光斑尺寸,物镜必须严格校正球差,并且激光器应是基模运转的.文中还详细讨论了减少激光束通过显微镜光能量损失的方法,以提高聚焦系统的效率.     

高斯正支共焦非稳腔光束质量测量结果与分析

利用美国Spiricon公司生产的M2-200 Beam Propagation Analyzer(M2仪)测量了氙灯泵浦Nd:YAG的正支高斯非稳腔脉冲激光器的腔长变化对输出光束质量的影响。简要叙述了M2仪的使用方法和测量过程,介绍了几种评价光束质量的物理量。通过观测和分析,正支高斯非稳腔腔长的变化会影响输出光束的质量。实验中发现,当腔长为78 cm时光束质量最佳,此结果与理论值78.6cm很相近。误差主要来自两个方面:一是谐振腔内等效透镜主面位置测量不准确;二是腔内含有晶体棒时,腔长计算不精确。离焦比较大时光束质量明显变差,M2和发散角都很大;与腔镜的失谐灵敏度相比,高斯共焦非稳腔对腔长的失谐灵敏度小,失谐容忍度大。通过测量结果的对比得出,用M2因子评价光束质量是一个较好的选择。     

逆变式高频窄脉冲微弧氧化电源的设计

为增强微弧氧化过程中电弧的可控性,从脉冲能量控制角度,设计了一种逆变式高频窄脉冲微弧氧化电源.该电源在传统的两级逆变电路结构基础上,增加了阻抗匹配电路,实现了变极性模式下回路及负载中能量的快速释放与存储.文中还详述了实现多种模式输出的协同控制策略及对应的电路工作模式,分析了电源的负载特性,并通过仿真和实验波形验证了该负载特性等效模型的有效性.实验结果表明,通过提高电源输出脉冲频率(最高20 k Hz)及减小脉冲宽度(最窄20μs),可实现对脉冲能量的精密控制和提高系统的能量利用率;高频窄脉冲处理模式获得的膜层表面孔隙率和表面粗糙度更低.     

200 W高光束质量全固态Nd:YVO4板条激光器研究

为了获得高光束质量的中功率激光,利用激光二极管阵列双端抽运Nd:YVO4,采用折叠混合腔结构的板条结构,获得激光的最大输出功率为202W,光-光转换效率为47.5%;光束质量M2因子在水平方向和垂直方向分别为1.72和2.25.