Analytical Expression of the Threshold Pump Power of Erbium－doped Fiber Lasers Pumped at 980nm and 1480nm Wavelengths

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三能级光纤激光器速率方程组的阈值解析解

在考虑了泵浦损耗及激光损耗的情况下,解析求解了阈值泵浦下的三能级光纤激光器速率方程组,获得了泵浦功率阈值的显函数解析表达式,泵浦功率沿光纤变化的隐函数表达式,以及用功率变化表示的各个能级的粒子数密度随位置变化的显函数表达式。并利用这些表达式对光纤激光器的阈值特性进行了研究,研究表明:泵浦功率阈值随泵浦损耗系数增大而增大;激光上能级粒子数密度随归一化位置呈下降趋势,而下能级粒子数密度的变化与此相反;泵浦功率阈值越大(光纤长度越长),净增益系数随归一位置下降就越快。所获得的结果适用于单包层和双包层光纤激光器。

双包层光纤激光器泵浦阈值的解析表达式

对连续运行时双包层光纤激光器阈值的优化问题进行了分析。从速率方程组出发,在不忽略光纤损耗系数和保留再发射项主导部分的近似条件下推导出了双包层光纤激光器阈值泵浦功率的显函数解析表达式,得到了光纤激光器产生振荡所需的最小光纤长度的显函数解析解;还给出了泵浦光子数密度和上能级粒子数密度沿光纤方向随光纤长度变化的显函数解析解。最后和其他文献中在忽略泵光再发射项和激光损耗的近似条件下得到的结果进行了比较和分析。

腔型结构对LD端面泵浦Nd:YAG激光器输出特性的影响

在腔长为 2 47mm的LD端面泵浦Nd :YAG激光器的谐振腔中加入一片凸透镜 ,改变腔型结构 ,发现输出功率由 0 .3 5W增至 1.19W ,M2 因子由 1.0 9增至 2 .6,阈值功率由 2 .78W降至 0 .68W ,与腔长为 2 0mm的谐振腔阈值功率相同。分析表明 ,由于透镜的变换作用 ,使得泵浦端面上振荡光斑与泵浦光斑的比例发生变化 ,在晶体后端面处泵浦光斑确定的情况下 ,激光器的输出功率和阈值功率主要取决于该处的振荡光斑大小 。

高功率光纤激光器喇曼效应的数值分析

为了研究掺镱双包层高功率光纤激光器的结构参量对喇曼效应的影响,利用数值模拟方法求解有关抽运光、激光和斯托克斯波的稳态速率方程组,得到了激光和斯托克斯波在光纤轴向的分布特性,以及喇曼阈值抽运功率与光纤激光器结构参量的关系。结果表明,当光纤激光器采用大模面积、短腔长、小斯托克斯波辐射截面和长激光波长的结构参量时,能显著提高喇曼阈值抽运功率,降低喇曼效应。

双包层掺Yb^(3+)光纤激光器的关键技术

大功率光纤激光器作为第三代激光器的代表,在激光加工和激光武器方面有着重要应用。介绍了掺Yb3+光纤激光器的发展历程,理论上分析了光纤激光器的泵浦阈值和输出功率,讨论了实验过程中涉及到的大功率LD泵浦、光纤耦合和双包层光纤等关键技术,为同类激光器的改进设计和深入研究提供参考。

Nd : MgO : LiNbO_3 和Er : Ti : LiNbO_3 波导激光器的理论研究

首次报导了Ｎｄ∶ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３和Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器的理论研究结果．对于Ｎｄ∶ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３质子交换波导激光器，通过假设在波导宽度／深度方向上模场强度分布为Ｇａｕｓｓｉａｎ／Ｈｅｒｍｉｔｅ－Ｇａｕｓｓｉａｎ和Ｇａｕｓｓｉａｎ／Ｔｗｏ－ｈａｌｆ－Ｇａｕｓｓｉａｎ两种试探函数，给出了阈值泵浦功率和斜率效率的计算结果．对于钛扩散Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器，利用变分法计算了光波导信号和泵浦光模场强度分布高斯参数和有效折射率随波导条宽的变化关系，还计算了相应的有效泵浦面积与信号光及泵浦光之间的耦合效率．此外，直接从Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３光波导的荧光光谱计算了Ｅｒ３＋的受激发射截面，并计算了Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器的阈值泵浦功率和斜率效率．

泵浦光的离轴对激光器性能影响

利用光纤耦合激光二极管端面泵浦固体激光器,研究了在近阈值条件下,泵浦光偏离振荡光谐振腔轴线距离的变化对激光器输出模式、阈值功率、斜效率和光束质量的影响.实验结果表明,当泵浦光相对振荡光谐振腔轴线的偏离量增加时,激光振荡阈值、斜效率和光束质量因子将增大;激光输出模式从低阶向高阶厄米 高斯模转变,并且在相同的泵浦光偏离位置下,随着泵浦光电流的增大,晶体热效应显著,模式竞争加剧,会出现高阶向低阶厄米 高斯模的转变.

准二能级阈值泵浦光纤激光器的理论分析

根据含损耗系数的稳态速率方程组,对掺准二能级稀土粒子光纤激光器的泵浦阈值进行了分析和完全解析求解。求得了泵浦阈值功率的显函数解析式,得到了泵浦光阈值功率随光纤位置变化的隐函数表达式,以及信号光功率和上能级粒子数随光纤位置变化的解析表达式。对所得的解进行了数值分析,并与已有的理论和实验结果进行了比较分析。结果表明:由于忽略了信号光和泵浦光损耗系数,不同近似条件下给出的泵浦阈值功率均比实验值低,但所导出的理论研究结果与已有实验结果的差异最小。

掺镱双包层光纤激光器的输出特性

运用速率方程组,推导了掺镱双包层光纤激光器的阈值泵浦光功率以及输出光功率的解析解。在研究阈值泵浦光功率的情况中,考虑了光纤中自发辐射的存在。对腔镜反射率和光纤长度进行了讨论,研究了激光器的最佳光纤长度。研究结果表明:腔镜反射率越小,阈值泵浦光功率和输出光功率越大。当激光器工作于最佳光纤长度时,输出光功率最大。

离心泵流动空化噪声测试

选择3个流量工况(80,92,100 m3/h)对离心泵进行空化试验,利用TST6200动态采集系统、Noise A 2.10噪声测试软件和灵敏度为-210 d B的水听器构成的噪声测试系统采集空化噪声信号,并利用照相机同时拍摄3个流量工况下水流中空泡的变化过程.采用功率谱法对空化噪声信号进行频域分析和处理,将整个频域分为高中低3个频段,统计各频段信号的平均功率,得到信号功率随汽蚀余量之间的关系曲线.研究结果表明:离心泵流动空化信号的特征主要集中在低频段,而在中高频段没有明显特征;利用功率谱法对空化噪声信号进行分析和处理,得到的结果能够很好地反映离心泵流动空化的发展过程;选择了2个功率带分别作为判断离心泵空化初生和临界空化时的阈值,利用该阈值可以对离心泵空化进行实时监测.

同带泵浦Ho^(3+)激光晶体1.2μm波段红外激光阈值功率（英文）

为探索同带泵浦掺杂Ho^(3+)激光晶体1.2μm波段红外激光输出,采用掺杂浓度为1 at%的Ho^(3+):LLF激光晶体作为激光增益介质,应用两种典型准三能级理论模型,计算了Ho^(3+)在5I6和5I8能级间跃迁辐射1.19μm激光的阈值功率,分析了泵浦光和激光束腰半径、激光晶体长度、吸收损耗、腔镜反射率等参量与阈值功率的变化关系,得出了吸收损耗是影响阈值功率最敏感因素的重要结论,确定了泵浦阈值功率的范围,为后续1.2μm波段红外激光实验研究提供了可靠的理论参考数据.

2μm人眼安全波段太阳光抽运激光器的理论研究

太阳光直接抽运激光器在空间光通信、遥感等领域有着重要的潜在应用,但是一直以来人们对太阳光抽运激光器的研究局限于以掺Nd3+粒子为增益介质的1μm波段.通过对现有固体激光工作物质的吸收谱进行分析,发现掺Tm3+离子在太阳辐射较强的可见光波段具有强的吸收峰,使2μm人眼安全波段实现太阳光直接抽运激光输出成为可能.本文对Tm:YAG和Tm:YAP两种常见晶体的吸收谱与太阳光谱匹配度进行了分析计算,得出两种材料用于太阳光抽运激光器的阈值抽运功率密度分别为1.14和1.434 kW/cm3.选择与抽运阈值功率密度低的Tm:YAG晶体作为增益介质,使用TracePro软件建立太阳光抽运激光器的二级抽运模型,并对模型进行优化,得到了锥形腔窗口与菲涅耳透镜的最佳距离、晶体棒的最佳长度以及锥形腔最佳锥度.本文的工作为实现太阳光直接抽运2μm激光输出做了理论上的准备.

掺Nd^(3+)增益导引-折射率交叉导引光纤激光器阈值特性分析

研究了单端泵浦条件下掺Nd^(3+)增益导引-折射率交叉导引(GG-ICG)光纤激光器的阈值特性。建立了单端泵浦条件下改进的速率方程,通过解析解得到了阈值泵浦功率,并分析了阈值泵浦功率与Nd^(3+)掺杂浓度(N),光纤长度(L),纤芯半径(a)以及输出镜反射率(R2s)之间的关系,并给出了理论解释。研究结果表明,当N=1×1020cm-3,L=1 cm,a=45μm,R1s=1,R2s=0.85时,对应的激光阈值最低,为2.95 W。研究结果对光纤激光器的优化设计具有重要的意义。

基于SPC理论的灌浆压力网络监测报警系统

为了解决灌浆压力控制中传统的阈值压力报警方式存在误报且多为抬动发生后才进行报警的问题,以灌浆施工中存在大量的趾板帷幕灌浆的河北丰宁抽水蓄能电站(一期)为例,运用统计过程控制(SPC)理论,开发了基于SPC理论的灌浆压力网络监测报警系统。该系统通过对灌浆压力值进行采样监测,识别样本点位置及其变化趋势,依据统计过程控制形成压力控制图,并结合灌浆过程设定不同阶段压力判定规则,从而实现灌浆压力的监测、报警与预测。结果表明:相对于传统的压力阈值报警系统,该系统的报警用时降低了25%,报警有效率提高了8%;采用SPC+阈值报警算法进行灌浆压力监测报警,能够提前预判异常信息,便于工程参建方进行灌浆过程管理和控制。研究成果可为将SPC算法应用于其他工程参数的管控提供参考。

Ho:YAG激光器阈值特性理论分析

利用准三能级理论,建立了端面泵浦Ho∶YAG激光器阈值理论模型,推导出Ho激光阈值泵浦功率表达式,并分析了阈值泵浦功率与介质吸收效率、输出镜透过率的关系.结果表明:Ho∶YAG激光器属于低阈值激光器,合理选择激光器参量,采用1 907nm泵浦或1 930nm'翼泵浦'方式,可使Ho激光阈值泵浦功率处于毫瓦级水平;选择合适透过率的输出耦合镜,可实现Ho∶YAG激光输出波长在2 092nm和2 124nm之间转换.

基于双程泵浦结构的低阈值光纤拉曼随机激光器的仿真研究

光纤拉曼随机激光器是近几年来兴起的一种新型光纤激光器,短腔光纤拉曼随机激光器具有超高效率输出的优良特性,但其激射阈值较高。提出了一种新型的基于双程泵浦结构的光纤拉曼随机激光器,通过在光纤尾端放置反射泵浦波长的反射镜提高泵浦利用率,可以在保持最大光光转化效率的同时,显著降低随机激光的阈值,进一步提升了短腔光纤拉曼随机激光器的输出性能。通过仿真详细研究了双程泵浦下泵浦光和激光功率分布的变化,激射阈值随光纤尾端反射镜反射率的变化以及在不同光纤长度下双程泵浦结构对阈值降低的效果,为该结构光纤拉曼随机激光器的设计提供了理论指导。

Effects of 946-nm thermal shift and broadening on Nd^(3+):YAG laser performance

Spectroscopic properties of flashlamp pumped Nd^3＋：YAG laser are studied as a function of temperature in a range from-30℃ to 60℃. The spectral width and shift of quasi three-level 946.0-nm inter-Stark emission within the respective intermanifold transitions of ^4F3/2→^4I9/2are investigated. The 946.0-nm line shifts toward the shorter wavelength and broadens. In addition, the threshold power and slope efficiency of the 946.0-nm laser line are quantified with temperature.The lower the temperature, the lower the threshold power is and the higher the slope efficiency of the 946.0-nm laser line is,thus the higher the laser output is. This phenomenon is attributed to the ion-phonon interaction and the thermal population in the ground state.

南宁抽水蓄能电站生态流量阈值的确定及下放方案

为研究南宁抽水蓄能电站施工期及蓄水期坝址下游满足生态用水及其他用水需求的阈值,笔者根据南宁抽水蓄能电站下游河道的水资源条件和生态保护目标以及其他用水要求,分析计算了施工期及蓄水期坝址下游生态流量的用水组成,得出满足下游生态及其他用水的合理阈值,并据此提出生态流量的下放方案及监测措施。

具有自动重连的过流保护电路设计

针对现有的过流保护技术的不足以及电子系统在空间应用中受到单粒子锁定效应影响的问题,设计一种自动重连接的过流保护电路。电路由检流电阻、电流检测器、比较器、负压电荷泵电路、状态控制处理电路、功率MOSFET等构成。结合过流保护电路的原理,详细分析电流检测与比较单元、状态处理单元及输出单元各自在电路中的功能与作用,并对实际电路进行上电测试,验证其在不同电流条件下的具体工作表现。测试结果表明,该设计在低于200mA及高于800mA的过流阈值设定下,均可实现有效的过流保护功能,且误差精度皆控制在可接受范围内。