中波红外激光器干扰效果对比实验研究

使用两种不同频率(1 kHz与15 kHz)的中波红外激光器对同一目标进行了远距离(15 km)干扰效果对比实验,分析了激光器频率与干扰效果的关系,计算了到达探测器的激光功率密度。实验结果表明:在激光器波长、平均功率一致的情况下,高重复频率(15 kHz)中波激光器的干扰效果要明显优于低重复频率(1 kHz)的中波激光器,实验结果对光电对抗装备的研制具有一定的指导意义。

用于定向红外对抗的中波红外激光器技术

针对定向红外对抗系统对中波红外激光器在激光波段、激光功率、激光束散角、激光重复频率以及调制波形等方面的具体要求,通过对光泵半导体激光器、量子级联激光器和基于光学参量振荡的固体以及光纤激光器的技术特点与发展现状的分析比较,和对双折射相位匹配与准相位匹配的特点和最新发展动态的梳理,提出用高功率高光束质量的1 064nm固体激光器或光纤激光器泵浦基于掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)的光学参量振荡器的中波红外激光器方案,其波段转换效率可达到16%以上。

中波红外激光器的近场远场测试方法及应用

高重频3～5μm中波红外固体激光器由于其多方面的潜在应用而受到了广泛的重视。但该波段激光器输出具有较大的技术难度并且人眼不可见,因此对于此种激光器的近远场测试方法的报道很少。文中首先简要介绍此类激光器的产生原理,然后对激光器近场参数进行了详细测试。最后,在室外180 m距离上通过单点探测器采样进行了中波红外激光器的远场绝对功率密度测量,并与Fresnel衍射积分的理论结果进行了对比。理论和实验结果表明,此激光器波长为3.9μm,具有高平均功率和高重频的特点,功率不稳定度为10%。远场测试结果和理论计算都表明此激光器在远场具有准高斯的光强分布。考虑大气影响,测试得到远场平均能量密度为6.367 nJ/cm2,比大气经验模型计算的结果大1.3倍。该研究将对测试中波红外激光器的参数提供有益的参考,并对此激光器圆场探测器干扰阈值评估具有一定的借鉴作用。

机载定向红外对抗系统的中波红外激光器及关键技术

介绍了国外定向红外对抗系统(DIRCM)的中波红外激光器装备的应用情况。依据机载定向红外对抗(DIRCM)系统对中波红外激光的输出功率、光束质量、激光波段、工作温度、体积和重量等指标的需求,分析了不同体制的中波红外激光器在机载DIRCM系统中使用所需解决的关键技术,给出了机载DIRCM系统中波红外激光器发展趋势。

全固态中波红外激光器研究进展

高性能的3~5μm全固态中波红外激光器在激光医疗、激光雷达、环境监测和光电对抗等领域具有广阔的应用前景。目前,全固体激光器获得3~5μm中波红外激光的技术途径主要有3种:量子级联、直接泵浦增益介质及非线性频率转换。本文首先简要介绍了这3种技术途径产生中波红外激光的原理;其次,介绍了量子级联在实现高功率中波红外激光方面的研究现状和面临的瓶颈问题;再次,选取直接泵浦增益介质和非线性频率转换2种技术途径中的几种代表性晶体,论述了其在中红外激光平均输出功率、脉冲能量和脉冲宽度3个方面的研究成果;最后,对比了3种技术途径的优缺点,总结并展望了技术发展趋势。

成像法中波红外激光远场功率测量系统

设计开发了一套基于成像法的中波红外激光远场功率测量系统,给出了成像法测量远场激光功率密度分布的基本原理。利用漫反射靶板将激光的功率分布信息采集至中波红外热像仪,并在靶板的特征位置上安装功率探测器,将光斑图像灰度信息与激光功率探头所测的实际功率值进行信息融合,得出灰度值与功率密度的映射关系,进而推测激光远场功率密度分布。此系统测量误差小,且系统简单、可靠,适于各种条件下的中波红外激光远场功率密度测量,可满足目前大功率红外激光干扰装备的测量需求。

大容差中波红外激光通信终端光学天线研制

为了降低激光通信光学系统公差要求,节省研制成本,减小大气散射对激光通信链路的影响,采用波长工作在大气窗口的中红外激光器作为激光通信光源,研制了与之匹配的中波红外激光通信终端光学系统。首先,利用激光通信能量链路传输方程,根据中波红外激光器光束参数和接收端探测器灵敏度,计算出光学天线口径、发散角等设计参数,并给出激光通信收发光学系统波像差要求。接着,利用ZEMAX软件进行了中红外激光通信收发光学系统的设计与公差分析,对两系统进行了加工、测试,完成了系统研制。测试结果显示,中红外激光通信发射光学天线光学传递函数与理论值最大偏离9.3%,接收光学系统波像差RMS为0.075λ(λ=4.7μm),满足设计要求。结果表明:采用中红外激光作为激光通信光源可降低光学天线的加工装调难度。

光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器

为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器(OPO),泵浦源为基于主振荡功率放大(MOPA)结构的线偏振掺Yb光纤激光器(YDFL)。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。

中波红外激光器的光束指向红外图像检测法

由于中波红外(3～5μm)探测器在军事上的广泛应用,基于中波红外激光器的定向红外发射装置已经成为发展的重点,而其中的激光束指向稳定性就成为非常重要的参数。对于一种光学参量振荡(OPO)产生的中波红外激光器进行了指向稳定性的测试,测试采用了中波红外成像系统及边缘提取与阈值的图像算法,获得了此种激光器的指向稳定性数据。实验结果表明,此激光器在常温下的最大指向偏移量为1.1mrad,平均值为0.3mrad。激光二极管(LD)抽运源晶体及非线性OPO晶体的温控还有进一步提高的可能性。研究结果将为中波红外激光器的研制、光束整形与光束指向测量与稳定技术提供参考。

激光差频技术实现高平均功率3.8μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和“8字腔”锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。

中波红外固体激光器的指向监视系统

高重频3~5μm中波红外固体激光器由于其多方面的潜在应用而受到了广泛的重视，但由于其本身固体激光的特性，在传输过程中难免受到本身腔体温度梯度及外界环境振动的影响，而产生指向上较大的抖动和漂移，难以用于对指向精度要求较高的场合，需要在激光器出口处加入监视对准系统来抑制激光指向的抖动和漂移。因此，拟采用两种不同的探测器（四象限探测器和热释电探测器）作为此种激光器的监视对准元器件，对其在监视对准系统中的性能进行了对比试验分析。结果表明：两种监视系统得到的激光指向抖动的P-V值都在9″左右，热释电探测器的指向监视误差为5.39″。四象限探测器相比于热释电探测器具有更高的响应带宽，而热释电探测器由于基于图像的方法更加直观，因此，对于中波红外激光器而言，可以根据实际使用需要来选择相应的探测器以搭建指向监视系统。

双端泵Nd:YVO_4固体激光器泵浦的高功率光参量振荡器

报道了基于双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器泵浦的基于周期性畴极化反转氧化镁掺杂铌酸锂晶体(PPMgLN)的光参量振荡器(OPO)。双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器采用激光二极管作为双端泵浦源,在25 kHz重频下获得了平均功率为23.5 W的1064 nm近基模线偏振激光输出。使用该激光器泵浦一个基于PPMgLN的OPO,获得了平均功率为3.54 W的3.83μm中红外激光输出。OPO的斜率效率为65.2%,其中,从1.064μm到3.83μm的斜率效率为18.1%。该系统结构十分紧凑、成本低、实用性强,在4 h内的稳定度小于4%,具有较高的应用价值。

高功率Ho:YAG激光器及其泵浦的磷锗锌、硒镓钡和硒化镉中长波红外非线性光学频率转换研究进展

2μm、中波红外(3~5μm)和长波红外(8~12μm)波段位于大气传输窗口和人眼安全范围内,涵盖众多气体原子和分子的共振吸收峰,在光谱学、遥感、通信、地球大气环境监测和光电对抗等领域具有重要的应用价值。目前,获取中长波红外波段激光的方法分为线性和非线性两种。首先分析了两种方法在中长波红外激光领域的国内外最新研究进展。之后详细地介绍了哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室在非线性光学频率转换领域近三年取得的研究成果,包含Ho∶YAG调Q激光器及其泵浦的磷锗锌(ZnGeP_(2),ZGP)、硒镓钡(BaGa_(4)Se_(7),BGSe)和硒化镉(CdSe)三种非线性晶体在中长波红外非线性光学频率转换器中的应用。相信随着2μm超短脉冲激光器的发展,高功率超短脉冲中长波红外激光技术会成为未来的研究热点。

GSMBE-Grown InGaAs/InGaAsP Strained Quantum Well Lasers at 1.84 Micron Wavelength

GSMBE grown 1 84 micron wavelength InGaAs/InGaAsP/InP strained quantum well lasers are reported. Lasers with 800 micron long cavity and 40 micron wide planar electrical stripe have been operated under the pulsed regime at room temperature. At 20℃, the threshold current density is 3 8kA/cm 2 and the external different quantum efficiency is 9 3%.

基于光纤激光器泵浦的高功率准连续Ho∶YLF激光器

2μm激光器作为中波红外固体激光器的泵浦源方案之一,由于可以获得较高的中波红外激光输出,因此逐渐得到重视。设计了一种基于1 940nm光纤激光器泵浦的高平均功率准连续Ho∶YLF激光器,并对其进行了实验研究,表明在Ho离子掺杂浓度0.5%、晶体长度35mm、晶体控温20℃时,采用双棒串接、平凹腔L型结构获得了36 W的准连续2.067μm激光输出,其最高光光转换效率为51.4%,重复频率20kHz,脉冲宽度121ns,谱线宽度小于3nm。实验结果验证了采用1 940nm光纤激光器泵浦作为泵浦Ho∶YLF获得高功率准连续2μm激光的可行性。

Ho∶YAG激光泵浦的磷锗锌光参量振荡器

介绍了由Ho∶YAG声光调Q激光器输出2.1μm激光脉冲泵浦ZGP光参量振荡器。利用1.9μm激光器作为Ho∶YAG激光器的泵浦源,调Q重复频率为15kHz时,激光器输出功率21.5 W单一波长窄线宽激光。由Ho∶YAG激光器泵浦ZGP-OPO,最大输出中波红外激光8.85 W,激光脉冲宽度14.5ns,激光器输出斜效率高达80.9%。该激光器在气体检测及光电对抗等领域有广泛的应用前景。