声光调QCO_2激光器

为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调QCO2激光器。针对影响声光调QCO2激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调QCO2激光器优化设计的方法,并进行了验证实验。激光器脉冲重复频率为1Hz^50 kHz,在1 kHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180 ns,峰值功率为4 062 W,与理论计算基本一致。结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计,可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出。

工业用数控激光切管机研制

介绍了一种新型金属管材激光切割设备。该机采用激光头轴向移动,由电动卡盘带动工件旋转的方法合成切割轨迹,实现了分段式切割,对不同直径的工件无需更换卡块,并采用辅助空气冷却的切割方法实现了低氧压切割,耗氧量比传统设备节省了2/3。该设备最大单程切割长度1000mm,切割表面粗糙度≤6.3μm,孔位精度为±0.1mm/m,辅助氧气压力≤0.15MPa。

LD端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配

以光纤耦合半导体激光器作为泵浦源,5mm长的铯蒸气池作为激光增益介质,开展了端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配实验研究。分析了泵浦光聚焦光斑半径和聚焦位置对铯激光输出性能的影响。以激光器的工作斜效率和光光效率为指标对各模式匹配参数进行了优化,同时对激光器的阈值泵浦功率进行了研究。结果表明:在一定的激光振荡模束腰下,存在最佳的泵浦光聚焦光斑半径使斜效率最大。此外,聚焦位置在蒸气池中央时有利于提高斜效率和光光效率。对阈值泵浦功率的研究显示,阈值泵浦功率随泵浦光聚焦光斑半径的减小而减小,而且当泵浦光聚焦于蒸气池前端时有利于降低阈值泵浦功率。基于以上研究,获得了一组最佳模式匹配参数,即泵浦光聚焦光斑半径为333μm,激光振荡模束腰为167μm,泵浦光聚焦位置位于蒸气池中央。

基于光束扫描宽化技术的激光掩模微加工系统

利用Nd∶KGW激光器,采用光束扫描宽化技术和掩模微缩成像方法研制了用于微打标及微型零件雕刻成形的激光掩模微加工系统。系统采用计算机打印的塑料胶片或液晶作掩模,光束扫描面积为(有效掩模面积)30 mm×30 mm。微缩成像系统的缩小倍率分别为8～10倍(f=100 mm透镜)和15～20倍(f=50 mm透镜)。对该系统的加工尺寸和加工精度进行了分析。实验结果表明:系统达到的最小标刻宽度和加工图形精度均为10μm,与分析结果一致。系统的单次加工深度为0.07～0.1μm,最大加工深度为200μm,可满足工业微加工技术的基本要求。

冠脉支架的长度缩短率和狗骨头率分析

用有限元法确定了所设计的冠脉支架膨胀后的长度缩短率和狗骨头率,以检验结构是否合理。用有限元分析软件ANSYS模拟了支架单独自由膨胀过程,在不考虑球囊和血管壁的作用下研究了此支架从原始状态膨胀时的几何建模、网格划分、边界条件和载荷定义等技术。根据有限元模拟结果计算得到支架长度缩短率为10.9%,狗骨头率为2.57%。为了验证有限元分析的准确性,对实际加工出来的支架进行了膨胀实验。计算得到实际膨胀后两个参数与有限元模拟结果之误差分别为0.3%和1.32%,结果吻合较好,表明所设计的冠脉支架膨胀均匀、结构合理,同时也验证了用有限元法进行冠脉支架模拟分析是可行的。

小型多功能CO_2激光器

研制了一种小型多功能CO2激光器。该激光器可以单脉冲、重复频率或连续方式输出,并可实现输出脉冲频率的编码及波长调谐。激光器谐振腔采用光栅一级振荡,零级输出的工作方式,分别利用声光调Q技术和脉冲放电技术实现了百纳秒至亚毫秒量级的脉冲激光输出。介绍了该激光器中基于光学角反射器原理设计的光栅调谐定向输出装置,并对其进行了理论计算和论证,实现了不同波长激光的定向、定位输出,获得调谐激光输出谱线超过60条,谱线分辨率优于0.01μm。激光器脉冲重复频率1Hz～10kHz连续可调,输出波长9.2～10.8μm,激光器连续输出最大功率8W,重复频率1kHz时最小激光脉宽180ns,峰值功率4062W。该激光器在激光与物质相互作用研究领域,特别是在激光对物质作用与破坏机理的研究方面具有重要的应用价值。

中波红外激光技术最新进展

3～5μm中红外波段激光源是近年来备受国内外关注的研究热点,本文综合评述了产生中红外波段激光的5种主要方法(CO2激光倍频技术、泛频CO激光技术、光学参量振荡器、氟化氘激光器、Fe2+∶ZnSe固体激光技术)的国内外发展现状,总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题,指出了该技术的未来发展趋势。

中红外光学参量振荡器技术进展

35μm中红外激光器在环境污染检测、医疗、工业等领域具有重要的应用价值。本文总结了基于ZnGeP2、MgO∶PPLN晶体的光参量振荡器（OPO）的国内外发展现状,分析了其各自不同结构系统设计的优势和发展前景。指出高功率、小体积、轻重量的光学参量振荡器是未来重要发展方向,发展的技术核心是生长更大尺寸的中红外激光晶体以及研制更高性能指标的OPO泵浦源,并对中红外激光器的发展趋势进行了展望。

9.3μm脉冲CO_2激光倍频实验

介绍了利用9.3μm脉冲TEACO2激光通过AgGaSe2晶体二次谐波产生(SHG)技术实现4.65μm中红外波段激光输出的实验研究。根据非线性光学原理和倍频技术的基本要求,通过有针对性的技术手段选择TEACO2激光器的输出谱线并控制脉冲波形的时间分布,使之满足激光倍频实验对泵浦脉冲光源在波长和输出时间分布上的基本要求,并以此为基波光源进行了产生二次谐波的实验研究。实验结果显示,即使是相同的AgGaSe2倍频晶体材料,也会由于生产厂商的不同而具有完全不同的表面破坏阈值行为,而相同点是体损伤阈值均大于表面损伤阈值。实验获得倍频输出最大能量为12.9mJ;倍频输出最高平均功率为940mW。

高功率TEA CO_2激光器的双波长免调切换结构

为在一台激光器上切换输出10.6/9.3μm两种波长高能激光,采用输出镜镀膜选支方法获得了9.3μm单谱线输出,其脉冲能量与原10.6μm波长基本相当。设计出双波长密闭免调切换输出结构,利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对该结构的切换移动平台组件进行了静力学、热应力及热力耦合分析,并基于Matlab软件,运用最小二乘法对分析得到的位移变形量拟合出输出镜镜面绕坐标轴的偏转角度。分析计算得到结构的最大应力为101 MPa,镜面的最大变形量为6.95μm,镜面绕3个坐标轴的倾斜角度分别为0.07″,2.92″,0.009″。对研制出的实物装置进行发射试验,检测到两波长切换发射的指向性相对误差为8.7″。结果表明,该结构能够满足免调切换输出两种波长激光的性能参数要求。

紫外预电离放电引发的非链式脉冲DF激光器

采用紫外预电离的横向放电方式和稳定光学谐振腔,使用无毒无腐蚀性的六氟化硫(SF6)和氘气(D2)作为工作物质,研究了工作气体配比、总气压对放电引发非链式脉冲氟化氘(DF)激光器输出能量的影响。实验发现SF6与D2的最佳比例为10:1,最佳总气压为10.5 kPa。使用DF激光谱线分析仪对激光输出谱线进行了测量,得到了17条P支跃迁谱线,激光能量集中在3.876μm附近的几条谱线。利用烧蚀光斑的方法测得输出激光束水平方向、垂直方向的发散角均为1 mrad。在最佳工作条件下,充电电压为39 kV时,激光单脉冲输出能量达到最大值3.58 J,此时激光脉冲宽度为215 ns,峰值功率为16.65 MW,电光转换效率为2.08%。

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

为了研究非链式脉冲DF激光器的增益分布特性,在考虑谱线碰撞加宽和多普勒加宽对增益系数影响的基础上,运用变耦合率法给出了计算增益系数的简便公式。利用光阑移动扫描采样法,实验测量了不同输出镜透过率条件下DF激光器增益区横截面上各采样点的激光输出功率。对于每个采样点,计算得到两个独立的增益系数,其标准差小于3%。激光平均增益系数为2.594 3 m-1,非输出损耗系数为1.243 5 m-1。对各采样点的增益系数进行二维插值,结果显示在激光增益区横截面上增益系数呈现中央高、边缘低的超高斯分布。研究成果可为非链式脉冲DF激光器谐振腔和电极结构设计提供依据,并可为该激光器的气体放电均匀性分析提供参考。

非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论,运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示:非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环,远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环;大M数将导致近场光斑能量集中,大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响:腔镜倾斜使光束近场分布变差,倾斜角越大,光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究,实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致,实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。

放电引发非链式DF激光器脉冲特性研究

研究了工作气体分压比、总气压、充电电压及输出镜反射率对激光单脉冲能量、脉冲宽度及峰值功率的影响。实验结果表明:对于输出能量,工作介质SF6和D2的分压比为10∶1及输出镜反射率为30%时最佳,正常辉光放电状态下提高充电电压有利于增加单脉冲能量,且对于每个电压存在使能量最大的最佳气压值。激光脉冲宽度随工作气体分压比及总气压的增大不断变窄,但随充电电压和输出镜反射率的升高不断变宽。综合考虑输出能量和激光脉宽,激光峰值功率的总体变化趋势与能量一致,但二者取得最大值所对应的气体参数及输出镜参数存在差别。

非链式HF/DF激光器的研究进展

HF/DF激光器是中红外波段能提供最高能量输出的激光光源,也是中红外波段应用非常广泛的相干光源。本文介绍了近几年国内外关于非链式HF/DF激光器的研究进展及其成果应用,分析了非链式HF/DF激光器在应用方面的优缺点,总结了实现非链式HF/DF激光输出的关键技术和存在的问题,指出了该技术的未来发展方向。

声光调Q CO_2激光器波长调谐理论分析与实验研究

采用旋转光栅法实现了声光调Q CO_2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO_2激光波长调谐特性,发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系,结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97°(闪耀波长10.59μm)和28.71°(闪耀波长9.60μm)的光栅实验研究了声光调Q CO_2激光器波长调谐特性,分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示:光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线,该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 k Hz时,获得10.59μm激光脉冲宽度为160 ns,平均功率4.2 W,脉冲峰值功率26.25 k W,且稳定性良好。

CO2激光调Q技术

调Q技术是实现小型CO2激光器短脉冲输出的重要手段,近年来随着短脉冲CO2激光器在激光测距、测速、成像雷达、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用等领域应用需求的不断增长,激光调Q技术越来越受到国内外专家的关注而成为红外激光技术的研究热点之一。本文就目前用于CO2激光器中实现短脉冲输出的5种主要调Q技术(机械调Q技术、电光调Q技术、声光调Q技术、被动调Q技术、复合调Q技术)的国内外发展历程和现状进行了综合评述,总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题,并简要分析了该技术的未来发展趋势。

用316L不锈钢薄壁无缝管制备冠状动脉支架

介绍了激光精细雕刻冠脉支架的工艺流程，包括结构设计、激光精密切割、高真空热处理等；对冠脉支架的结构设计原则进行了讨论，并基于此原则设计了新型的冠脉支架结构。分析了激光切割316L不锈钢切口质量的影响因素及高真空热处理对冠脉支架性能的影响。确定激光精细雕刻的加工参数为：波长1064nm，光斑直径2～3mm，脉宽12～300μs，脉冲频率0．1～5000Hz，平均功率15W，脉冲能量2～180mJ。真空热处理工艺为：动态真空度3～5kPa，氩气保护，流速10mL／min，热处理温度1020～1040℃，保温时间1～2min，随炉冷却。冠脉支架实物样品撑开试验表明，此新型冠脉支架结构是可行的，但还需进一步优化。

非链式脉冲DF激光器的关键技术(英文)

基于化学反应的非链式脉冲DF激光器是产生3.5～4.1μm波段的有效相干辐射光源,具有存储能量水平高等优点。这些优点使得该激光器倍受中红外领域激光研究者的重视。为了更好地提高非链式脉冲DF激光器的输出性能,研制高能量水平的DF激光器,本文详细介绍了自引发大体积放电技术、混合气体配比技术、循环冷却技术等DF激光器关键技术,重点介绍了自引发大体积放电技术。这几种技术将为研制高性能DF激光器提供理论指导。

声光调Q CO_2激光器的实验研究

为满足13.5 nm极紫外光刻（EUVL）等领域的应用需求,研制了高重复频率、高稳定性的声光调Q CO2激光器。首先,对声光Q开关的工作原理进行了分析,并实验研究了调制信号电压与衍射效率的关系。接着,研究了调制信号占空比对脉冲波形的影响,通过选择适当的占空比消去了脉冲拖尾。然后,对不同重复频率下的脉冲宽度、功率和脉冲幅值稳定性进行了测量和分析。最后,对激光器的光束指向稳定性进行了测量。实验结果表明：该激光器实现了重复频率1～100 k Hz连续可调的脉冲输出,在重复频率1 k Hz时,获得最小脉冲宽度252 ns和最大峰值功率7 579 W的激光脉冲输出。通过设计以殷钢管为主体的支撑架,使得激光器的脉冲幅值不稳定性小于3%,光束指向稳定性为46.6μrad。该声光调Q CO2激光器可作为高性能种子源在EUVL等领域中得到应用。