TEA CO_2激光器串联谐振式充电电源研究与设计

介绍了TEA CO2激光器串联谐振充电电源技术,对全桥串联谐振变换器的工作原理进行了数学分析,推导出充电回路上的瞬态和平均充电电流与谐振元件参数之间的关系。采用SG3525和IR2110等集成电路,设计出适合高压大功率TEA CO2激光器的高效实用型充电电源。

Tm:YLF板条与块状晶体热效应对比分析

根据热传导理论建立了板条和块状晶体的热传导方程,通过对热传导方程的求解以及数值模拟,对比分析了高泵浦功率下Tm:YLF板条和块状晶体的温度分布,热应力和热透镜效应。计算结果表明,板条晶体更适合高功率激光输出,可为提升激光器功率提供必要的理论指导。

多波长半导体激光阵列端泵Nd∶YAG脉冲激光器

研制了无温控多波长激光二极管阵列端面泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器。采用4 000 W多波长准连续激光二极管阵列作为泵浦源,快轴准直镜与透镜导管作为泵浦耦合系统,端面泵浦6 mm×60 mm的Nd∶YAG晶体,并采用RTP晶体进行电光调Q实验。在重复频率5 Hz、室温(25℃)时,激光器获得了最大输出能量74.4 m J、脉宽15 ns的1 064 nm脉冲激光输出,光光转换效率达到11%。在25~55℃的工作温度下,对多波长LDA的光谱特征与激光器的输出特性作了测试,激光器输出能量随着工作温度的上升而先迅速下降再逐步保持稳定,当重复频率分别为5 Hz和10 Hz时,激光器对应的最低输出能量分别为48 m J与37 m J。

1J高光束质量免水冷脉冲Nd∶YAG激光器

研制了一种TEC制冷LD侧泵高能量、高光束质量、电光调Q全固态Nd∶YAG激光器。在主振荡器中晶体棒的尺寸为φ7 mm×100 mm,Nd原子数比例为1.1%,LD泵浦的最大峰值功率为15 kW,在重复频率为10 Hz时,获得了350 mJ输出能量,脉冲宽度为9.7 ns,光束质量因子M 2在水平和垂直方向分别为3.3和3.8。使用主振荡功率放大结构,提高了最终的输出功率。第一级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ7.5 mm×134 mm,在输出重复频率10 Hz、泵浦电流80 A、泵浦脉冲宽度200μs时,得到最大单脉冲能量700 mJ,脉冲宽度10 ns。第二级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ8 mm×100 mm,泵浦电流为80 A。最终我们获得了最大的单脉冲能量1085 mJ,脉冲宽度10 ns,能量不稳定度小于3%,测量的光束质量因子M 2在水平和垂直方向分别为3.9和4.8,实现了焦耳级高光束质量Nd∶YAG激光器的小型化、无水冷化。

高功率光纤激光器反向光放大和损伤特性数值分析

利用速率方程模型对主振荡-功率放大器结构的1μm波段掺镱(Yb)高功率光纤激光器中存在连续波反向信号光时的功率特性进行了理论分析,结果显示反向信号光功率会被高功率激光放大器所明显放大,10 kW级的光纤激光器中,100 W的反向信号经过放大器后功率会被放大至k W量级;与此同时,反向信号放大过程对反转粒子数的消耗会导致激光器的正向输出功率的严重下降。另外,反向信号放大也会导致放大器输出端的激光功率过强,加剧泵浦吸收和受激发射过程,增加该处的热负载、导致温度大幅上升100℃以上,对稳定性产生潜在影响。反向信号导致振荡器提供的正向种子光功率波动和下降时,正向信号不能充分饱和有源光纤中的增益,会进一步加强反向信号在主放大级中的放大作用,进而对系统造成更严重的影响。提高正向种子光功率、增强正向信号对激光增益的饱和作用,有助于抑制反向信号的放大过程,但需综合考虑种子源稳定性、热负载、热致模式不稳定和受激拉曼散射等因素合理选择种子光功率。

光电探测器前置放大电路设计与研究

光电探测器前置放大电路设计的好坏直接影响到整个系统的探测精度.介绍了光电探测器前置放大电路的设计与研究,主要阐述了光电转换电路、放大电路带宽、放大电路噪声、放大电路稳定性以及其他一些需要注意的问题,并设计了一种能够有效降低噪声和温飘,具有大的动态输入范围的放大电路.

强光作用下CCD串扰特征研究

开展了不同CCD参数、不同激光参数条件下强光辐照CCD实验,观察到了CCD串扰现象。从实验结果中获得以下结论,CCD串扰与入射光波长相关,任一列的串扰线灰度值分布与对应列上光强成正比,任一行上的串扰线灰度值总和N与光强成正比,任一行上的串扰线灰度值与行间转移时间成正比,串扰线灰度值总和N与焦面处光斑形状、CCD积分时间无关,并给出了描述CCD串扰特性的数学表达式。

CCD对飞秒激光与连续激光响应特性实验研究

开展了可见光CCD对脉宽为100 fs的808 nm高重频、低重频激光与808 nm连续激光的线性响应对比实验。实验结果表明,当CCD处于线性响应范围时,CCD对脉宽为100 fs的激光与连续激光的能量响应率之比均接近1,说明响应特性无差别。同时由CCD原理可知,响应输出与积分时间内接收到的激光能量成正比,说明CCD的能量响应率与脉冲宽度、激光重复频率无关。

移动式电子系统总体设计与电气布局

介绍了电子设备方舱基本总体设计流程及其相关的基本原则.论述了电气总体设计与电源选择、电磁兼容以及电缆布线设计、布线施工一致性的关系.提出了电子设备方舱总体设计的基本方法,并举例说明通过电缆布线设计解决电磁兼容问题的方法.

基于LCP径向偏振光输出的掺镱MOPA脉冲光纤激光器

为实现光纤激光器径向偏振光的高效输出,提出并搭建了基于液晶聚合物(LCP)的纳秒脉冲掺镱(Yb)主振荡器功率放大(MOPA)系统。该系统采用空间相位转换法,利用LCP涡旋半波片将全光纤MOPA激光器输出的高峰值功率、窄线宽、线偏振、高斯形分布的纳秒脉冲信号转换为横向强度呈空心环状分布的拉盖尔-高斯光。MOPA激光器系统由窄线宽连续种子源、电光强度调制器和后续的5级YDF放大器组成,通过实验获得了20.1 W的稳定LP01模输出。而后的LCP涡旋波片用作空间模式转换器,最终获得的平均输出功率为19.5 W,脉宽为10 ns,重复频率为10 kHz,横向剖面呈规则空心环形的径向偏振光输出,模式转换效率可达97%。另外,通过PBS测量法测得径向偏振光的模式纯度约为88.5%,兼具高功率与高纯度的优势。

慢速A/D转换中工频干扰的去除

工频干扰是各类信息设备及信号处理中最常见的一种干扰信号,若不去除将大大影响测量精度.首先分析工频干扰对模拟信号的影响,然后根据干扰的特点设计了控制电路来控制A/D转换器的采样频率,实现了采样频率与工频同步,从而达到有效地去除工频干扰.最后用标定的方法,得出了A/D转换器输出数值与输入模拟信号间对应的理想数学关系式.

350 mJ LD侧面抽运Nd:YAG无水冷调Q激光器

研制了一台无水冷激光二极管(LD)侧面抽运高能量、高光束质量全固态Nd:YAG调Q激光器。激光器采用半导体制冷器(TEC)进行整体冷却,有利于激光器的小型化、便携化。实验使用的Nd:YAG晶体棒尺寸为φ7mm×100mm,掺Nd的原子数分数为1.1%,LD抽运的最大峰值功率为15kW。在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350mJ、脉冲宽度为9.7ns、光-电转换效率为6.7%、能量稳定度小于5%的1064nm激光输出,水平和垂直方向的光束质量M2分别为7.7和12.3。

700 mJ紧凑型激光二极管抽运Nd:YAG主振荡功率放大系统

报道了一种紧凑型激光二极管(LD)侧面抽运的高能量全固态Nd:YAG主振荡功率放大系统。放大系统整体采用半导体制冷器进行冷却,实现了激光系统的紧凑化和小型化。主振荡器使用了直径为7 mm、长度为100mm、掺杂浓度(原子数分数)为1.1%的Nd:YAG晶体棒,在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350mJ、脉宽为9.7ns的激光输出。功率放大级使用直径为7.5mm、长度为134mm、掺杂浓度为1.1%的Nd:YAG晶体棒作为增益介质,放大后得到了能量为700mJ、脉宽为10ns的激光输出。