基于Nd∶GdVO_(4)晶体的双波长被动调Q激光器

提出了一种基于Nd∶GdVO_(4)晶体的双波长正交偏振被动调Q激光器。建立了对应的速率方程模型,研究了激光器输出双波长脉冲和不同输出镜反射率条件下泵浦功率对激光输出时域特性的影响。理论研究结果表明,通过调节输出镜反射率改变双波长阈值反转粒子数密度,当π偏振阈值反转粒子数密度小于σ偏振阈值反转粒子数密度且差值较小时,激光器可以输出双波长被动调Q脉冲激光,通过增大泵浦功率可以依次产生π偏振单一波长脉冲、双波长多对一脉冲、双波长一对一脉冲、双波长一对多脉冲以及σ偏振单一波长脉冲。搭建实验装置,设置π偏振输出镜反射率为0.60,σ偏振输出镜反射率为0.95,对泵浦功率和激光输出时域特性之间的关系进行验证。随着泵浦功率的增大,激光器依次输出具有上述时域特性的脉冲激光,与数值仿真结果一致。当泵浦功率为5.51 W时,激光器输出正交偏振双波长一对一脉冲激光,其中π偏振和σ偏振的波长分别为1063.23 nm和1065.52 nm,平均功率分别为323 mW和462 mW,脉冲峰值功率分别为11.62 W和20.35 W,脉冲宽度分别为185 ns和168 ns,脉冲重复频率为141 KHz。

脉冲功率装置的脉冲形成单元研究

介绍了所研制的脉冲功率装置的组成、脉冲形成单元的设计以及脉冲形成单元实验研究结果。研究了包含脉冲形成线的绝缘设计校验、装置的脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关的抖动的关系。实验结果表明:在3.6 MV脉冲电压作用下,脉冲形成线的前后尼龙隔板未出现表面闪络等绝缘问题,脉冲形成线的绝缘满足设计要求。主同步开关的抖动1.6 ns,脉冲输出开关的抖动小于3.1 ns,脉冲形成单元的整体抖动小于3.0 ns,满足装置同步性能要求。

声光调Q CO2激光器的输出特性

采用谐振腔内插入声光调制器(AOM)的方法获得了小型CO2激光器的高重频、窄脉宽、高峰值功率输出。通过分析CO2激光器声光调Q的工作原理,利用基于小信号增益和饱和光强的耦合输出数学模型给出了激光器最佳输出镜透过率的数值解,并运用相关实验装置对该数学模型进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明:该声光调Q CO2激光器的最佳输出镜透过率为39%。研究了激光器输出性能随脉冲重复频率的变化规律,当脉冲重复频率>1 kHz时,激光器输出峰值功率下降,这与CO2分子上能级寿命有关,并受声光调Q开关热效应的影响。实验中获得的激光器脉冲频率在1 Hz～100 kHz可调。在脉冲频率为1 kHz时,获得的激光脉冲宽度为156 ns,脉冲峰值功率为10 kW,且稳定性较好,非常适合于作激光与物质相互作用的光源。

Cr^(4+):YAG被动调Q激光器输出特性

采用理论与实验相结合的方法研究了激光二极管阵列泵浦的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG激光器的输出特性。重点分析了调Q晶体小信号透过率和反射镜的反射率对激光器的输出能量、脉冲宽度的影响。对数值模拟结果进行了实验验证,数值计算与实验结果基本一致。研究结果表明,在特定的激光晶体参数下,Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出能量与脉冲宽度由调Q晶体的小信号透过率和输出镜的反射率决定:输出能量随着小信号透过率增加而减小,对应于一个调Q晶体透过率,有一个最佳反射率使输出能量最大;脉冲宽度随着初始透过率与反射率的增大而增大。

输出镜透过率对Cr∶YAG被动调Q激光器的影响

对LDA端面泵浦Cr∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器的输出特性进行了深入细致的研究,重点分析了输出耦合镜的透过率(T=3%、8%、20%、30%、40%)对平均输出功率、脉冲宽度、重复频率、以及单脉冲能量和峰值功率的影响。研究结果表明:在特定的激光参数下,Cr∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器的某些输出参数由输出镜透过率决定。T=8%时可以获得最大输出功率与重复频率,而T=20%时,可以获得最窄脉冲宽度、最高峰值功率以及最大单脉冲能量。

聚龙一号装置波形调节

在聚龙一号装置(PTS装置)上开展了系列波形调节实验,成功在负载上输出脉冲上升时间达到600ns、峰值电流大于5.0 MA的电流。聚龙一号装置在同步放电情况(短脉冲模式)下,负载电流的上升时间约90ns,峰值电流约10.0 MA。波形调节通过装置24台激光触发气体开关分时放电、脉冲输出开关短接等技术调整,实现负载上长上升时间的脉冲电流输出。波形调节根据需要实现的电流波形形状,通过全电路模拟计算,调整激光触发气体开关的触发时序和脉冲输出开关状态,在相应负载上输出接近需求的实验波形。聚龙一号装置波形调节实验研究表明,输出电流脉冲的前沿的最大值取决于24台激光触发气体开关最早触发时刻和最晚触发时刻的时间差,该时间差受制于激光触发气体开关的正常触发。激光触发气体开关能否被正常触发,除了取决于进入开关触发间隙的触发激光能量外,还取决于开关充气压力和加载于开关两端的电位差,该电位差与相关两路的渡越时间相关。通过波形调节研究,聚龙一号装置具备在不同实验负载上输出不同上升时间、不同波形形状的脉冲电流的能力。

增大调Q激光输出的理论和实验研究

利用LiF∶F-2 色心晶体作为可饱和吸收体 ,在带抗共振环 (ARR ,Anti Resonant Ring)的YAG激光器中进行调Q实验 .当LiF晶体置于ARR中心处 ,激光腔为凸 ARR非稳腔 .而当LiF置于凸面全反镜前 ,激光腔等效为一个普通的平 凸非稳腔 .由调Q速率方程出发 ,理论和实验证明 ,在相同的实验条件下 ,凸 ARR腔的激光输出能量大大高于普通的平 凸非稳腔的输出能量 .利用多种泵浦能量进行系列实验 ,验证了结论的可靠性 .

用预泵浦技术实现Cr^(4+)、Nd^(3+)双掺YAG激光器自调Q可控输出

对 LD泵浦 Cr4 + 、Nd3+ 双掺 YAG自调 Q激光器进行了研究 ,在连续泵浦和脉冲泵浦下获得了 1 .0 64 μm调 Q偏振激光脉冲输出 ,脉冲宽度 (FWHM)为 3 0 ns,单脉冲能量为 0 .5 μJ.采用直流预泵浦技术使 Q开关时间的不确定度从× 1 0 ms减小到 5 μs左右 ,并使激光 Q脉冲重复率从 1 k Hz提高到近 1 7k Hz,该方法也同样适用于其它被动调 Q激光器 .

单光束叠加脉冲Nd∶YAG激光器的研究

在使用叠加脉冲方式进行激光打孔时,为了在一台激光器上实现大能量的长脉冲与高峰值的短脉冲激光叠加输出,采用同一工作物质不同增益区域来分别获得两种特性的脉冲激光同轴叠加输出的方法、在单台激光器上获得了两种脉冲激光的叠加输出。结果表明,在双氙灯脉冲抽运Nd∶YAG激光器中,腔长840mm、使用双平-平腔结构、工作物质长度150mm的情况下,采用高电阻率的磷酸钛氧钾电光Q开关对中心光束进行调Q,得到了脉宽10ms的长脉冲与63ns窄脉宽脉冲序列的稳定叠加脉冲输出,在抽运频率9Hz的情况下,最高得到了93.4W的平均功率,叠加脉冲包络能量10.4J,峰值功率46.7k W。此结果说明输出的叠加脉冲激光可以很好地满足激光打孔的需求。

一种输出功率稳定及功率因数改善的激光电源

叙述了输出功率稳定、功率因数改善的激光电源的设计原理及电路构成。该电源输出功率可以不随电网电压变化而基本保持一定 ,从而可使激光输出能量稳定度大大提高。由于采用了功率因数改善的电路 ,该电源有效地抑制了谐波噪声 ,减少了电力设备的输入电流容量 。

高功率TEA CO_2激光器两波长激光切换输出技术

以TEA CO2激光器通常采用的平-凹光学稳定腔为基础,提出了一种新的波长选支方法——输出窗口镀膜选支方法。利用一台高平均功率TEA CO2激光器进行了选支实验研究,结合现有光学镀膜技术,得到了中心波长为9.3μm的激光单谱线输出,其单脉冲能量及平均功率与激光器原中心波长10.6μm单谱线输出的相应参数基本相当。研究发现,以相同单脉冲能量激光照射热敏纸时,中心波长9.3μm激光光斑与中心波长10.6μm的明显不同。同时,还设计出两波长窗口密闭免调切换装置,在一台激光器上实现了10.6,9.3μm两个中心波长激光同等功率水平的免调切换输出,切换位置误差小于5,″密封性能满足使用要求。

电光调Q660nm Nd∶YAG倍频激光器的研究

近年来,对660 nm红光的研究报道大多集中在连续或声光调Q准连续的输出,然而窄脉宽高峰值功率的脉冲输出在诸多领域也有着重要的应用。本文对腔内倍频的调Q速率方程进行了理论分析,采用Nd∶YAG作为激光增益介质,结合KD*P晶体电光调Q获得了1319 nm的基频光,再利用KTP晶体Ⅱ类相位匹配(匹配角为φ=0°,θ=59.8°)腔内双通倍频的方法,最终得到了660 nm红光脉冲输出,单脉冲最大输出能量为56 mJ,脉宽为45 ns,峰值功率达到了1.24 MW。拓宽了其在激光医疗等领域的应用,为进一步研究高能量高峰值功率的660 nm红光激光器奠定了基础。

线性模式下GaAs光电导开关的时间抖动特性

针对线性模式下GaAs光电导开关时间抖动特性的研究,对提高精密同步控制系统的输出性能具有重要意义.根据电脉冲的概率分布和时间与电脉冲波形的对应关系,结合载流子的输运过程,对光电导开关时间抖动进行了定性的理论推导.此外,通过搭建实验平台,利用正交光栅分光,将一束激光同时触发两路并联的GaAs光电导开关,改变触发激光脉冲宽度及外加偏置电压测试开关时间抖动,根据实验值的对比分析,得出在不同的外加偏置电压下,随着触发激光脉冲宽度的减小,开关时间抖动值随之减小.验证了触发激光脉冲宽度对开关时间抖动的影响及理论分析的正确性.研究结果对GaAs光电导开关时间抖动的进一步减小具有一定的指导意义.

基于同一调Q晶压的Nd:YAG 1064nm/1319nm脉冲激光器理论研究

Nd:YAG激光器输出的1064nm/1319nm激光在医学、光纤通讯、激光雷达等领域有着重要应用。从电光调Q速率方程出发,对1064nm/1319nm激光调Q进行理论研究,在电光调Q晶体(KD*P)上施加λ1319/4电压,使用MATLAB分别对1064nm和1319nm激光调Q输出进行模拟。结果表明,在同一KD*P晶体上施加相同的调Q晶压,虽然同一调Q晶压不能同时对1064nm和1319nm激光同时关门,但可以通过调节1064nm激光的泵浦速率来弥补相应损耗,使得同一调Q晶压可以实现对两种波长激光调Q输出。

激光调阻机的使用与维护

对激光调阻机各个参数的确定及维护要点作出说明。

高效率放电抽运KrF准分子激光器

248 nm放电抽运KrF准分子激光器在微电子学和医学等领域有重要的应用价值。在大多数应用中,激光器的最大输出效率和能量都是十分重要的参数。为了提高激光器输出效率和能量,实现KrF准分子激光器的稳定放电,采用新型开关电源和结构紧凑的张氏电极,并通过优化储能/放电电容比例和工作气体配比等方法,研制出了一台小型高效率放电抽运KrF准分子激光器。研究了开关电源对充放电特性的影响,以及气体配比对激光输出效率和能量的影响。该激光器的各项参数相比以往的产品有了较大改善,可重复频率为1~80 Hz,输出效率最高达2.5%,最大单脉冲输出能量380 mJ;当工作电压高于25 kV时,激光输出能量不稳定度约为1.8%。

近衍射极限输出的大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器

通过实验研究了大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器的输出特性。采用芯径尺寸为320μm×400μm、原子数分数为1%的Yb∶YAG,包层尺寸为7 mm×30 mm、原子数分数为0.5%的Er∶YAG,长度为77 mm的单包层矩形晶体波导,以及可饱和吸收晶体为初始透过率85%的Cr^(4+)∶YAG,获得了被动调Q脉冲能量0.84 mJ@8.7 kHz,脉冲宽度为23.8 ns,光束质量M2=1.12×1.06。实验结果证明,大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器可获得近衍射极限高峰值功率脉冲输出。

Q开关红宝石激光治疗机的设计研究

本文根据Ｑ开关红宝石激光治疗色素性疾病的原理，设计了用于治疗皮肤色素性病变的Ｑ开关红宝石激光治疗机。通过提高泵浦效率和充电精度，并采用强制水冷的方法冷却，使输出功率和工作稳定性得到提高，输出能量的不稳定度小于±２％ 。脉冲重复频率１ Ｈｚ。非调Ｑ运转时输出能量为２～１５Ｊ／ｐｕｌｓｅ，脉宽大于２ ｍ ｓ；调Ｑ运转时输出能量０．３～２．０ Ｊ／ｐｕｌｓｅ，脉宽为２５ ｎｓ。

准连续LD侧面泵浦的Nd：YAG双制式脉冲激光器

报道了采用5个峰值功率为100 W的准连续激光器二极管侧面泵浦Nd:YAG棒,通过泵浦电流触发铌酸锂晶体加压式Q开关,实现宽脉冲和窄脉冲交替输出的双制式脉冲激光。当泵浦能量为239 mJ、重复频率为40 Hz、泵浦脉宽500μs时,获得长脉冲、窄脉冲交替输出的双制式脉冲激光,其中长脉冲、窄脉冲输出能量分别为33.5 mJ和18.3 mJ、脉冲宽度分别为480μs和10 ns,光光转换效率分别为14%和7.7%。

调Q CO_2激光功率放大器的输出特性

利用描述CO_2激光器动力学过程的六温度模型理论,建立了计算调Q CO_2激光功率放大器输出特性的数学模型,进行了理论分析和数值计算,并讨论了分光比等参数对输出脉冲特性、输出光谱的影响。结果表明:该调Q CO_2激光功率放大器存在临界增益长度和临界光强分束比,低于临界值时无法获得激光输出;该调Q CO_2激光功率放大器的输出激光脉冲波形、峰值功率、脉冲宽度、输出光谱与光强分束比、抽运电子数密度等参数有关,光强分束比越小,输出的调Q激光脉冲宽度越大,峰值功率越低;该调Q CO_2激光功率放大器利用Q调制的高增益特性,通过控制调Q元件所在的低功率支路可以实现高平均功率的调Q脉冲CO_2激光输出,很好地解决了调Q CO_2激光功率放大器难以高功率运转的问题。