激光波长合束精度研究

对双光束波长合束精度进行了研究。用镀有特制光学薄膜的滤光片对波长为532和515 nm的两束激光进行合束,并对合束精度进行检测。基于此系统,建立了对应理论模型,并对合束及检测的误差来源和大小进行全面分析。两光束指向稳定性均为50μrad时,合束精度理论值为14.69″,指向稳定性所占比例为99.26%,系统对质心定位等不稳定因素(误差变化<3倍)抗性极好,精度变化<2.4‰;指向稳定性提高到23.51μrad时,合束精度理论值为7.09″,指向稳定性所占比例为96.77%,系统仍有较高抗干扰能力,精度变化<1%。分析表明,影响近场小功率合束精度的因素有激光指向稳定性、机械调节和质心定位误差,其中激光指向稳定性是主要因素。通过调节各因素的比例,可对合束的抗干扰能力进行控制。

高亮度半导体激光器的研制

针对高功率光纤激光器对高亮度、高功率光纤耦合半导体激光器的需求,研制了一种多单管半导体激光器,通过光束精密调试及空间和偏振合束等技术实现了高亮度、高功率光纤耦合输出。针对光纤芯径105μm,数值孔径0.22的光纤,研制了包含14只大功率单管的高亮度半导体激光器,并测试了其光电特性。实验结果表明:在工作电流为12A时,光纤的输出功率可达120W,对应亮度为9.1MW/(cm^2·sr),电光效率45%。

非线性调制影响束匀滑相位板离焦性能的研究

结合非线性强度和相位调制作用,研究束匀滑相位板整形焦光斑在焦面附近传输变换的特性。采用衍射光学理论方法来计算三维空间离焦面上的光场分布,引入光斑落点漂移和光强对称度两个指标参量来表征光斑在传输演化过程中的性能。研究分析了高通量激光辐照下非线性效应对连续相位板整形焦斑的影响,尤其是楔形透镜厚端和薄端的较大差异引起的小尺度自聚焦强度调制差异,该差异使得光斑传输至焦点后的一段距离后开始渐渐偏离光轴,同时其整体强度分布也出现不对称度偏置。结果表明,非线性强度畸变的影响远大于相位畸变的影响,在给定激光装置光路中5GW/cm2功率密度的入射条件下,焦点后4mm处光斑落点漂移超过0.1mm,光强左右不对称度偏置达到30%。