Yb:CNGG有源反射镜的多程放大特性研究

高效、高平均功率固体纳秒脉冲激光器在光电对抗、激光雷达、材料改性、激光加工等诸多领域发挥着越来越重要的作用,然而目前大多数纳秒级高平均功率激光器采用Yb:YAG或掺Nd材料作为增益介质,材料的高饱和通量或低储能密度会导致激光器放大链路复杂,体积庞大。研究比较了一种更适合作为高平均功率、高脉冲能量激光器增益介质的无序石榴石晶体Yb:CNGG,研究了有源反射镜结构中Yb:CNGG的多程增益特性,分析了放大过程并建立了多程放大模型,在一定的泵浦条件下优化了晶体参数以实现更好的储能。开展了双程放大实验,在15 kW/cm2的泵浦功率密度下得到了1.53倍的增益。对比Yb:CNGG晶体与Yb:YAG晶体的多程放大能力,在相同的晶体参数和泵浦条件下,在入射能量1 mJ时Yb:CNGG可实现2.11 J的脉冲能量输出,优于Yb:YAG晶体1.41 J的能量输出。

大口径有源反射镜片状放大器增益特性实验研究

构建了一套氙灯抽运,大口径有源反射镜片状放大器实验装置。实验研究了布儒斯特角入射的有源反射镜钕玻璃放大器的增益特性。钕玻璃几何尺寸为890mm×450mm×50mm,掺杂浓度为1.2%(质量分数)。最佳延时下,测得不同电压下的小信号增益系数和储能效率。充电电压为22kV,氙灯放电脉宽为0.51ms时,储能效率为1.94%,小信号增益系数为0.0371cm-1。实验研究了横向放大自发辐射(ASE)和氙灯发光效率对增益特性的影响。

百焦耳级有源反射镜钕玻璃激光放大器

搭建了一套氙灯抽运的有源反射镜钕玻璃激光放大器系统。实验研究了有源反射镜钕玻璃激光放大器的增益特性及能量提取。钕玻璃几何尺寸为380mm×160mm×30mm,掺杂浓度为2.2%(质量分数)。充电电压为23kV时,实验测得系统的小信号增益系数为0.056cm-1,储能效率为2.0%。充电电压为22kV时,输出激光光斑尺寸为126mm×126mm,脉冲宽度为5ns;预放注入能量为6.67J时,激光放大系统获得最大为349J的能量输出。系统静态波前峰谷(PV)值为8.38λ。

有源反射镜式片状Nd∶LuAG增益介质热分析

对大口径有源反射镜式片状Nd∶LuAG陶瓷激光增益介质在高功率激光二极管(LD)抽运条件下的热效应及其引入的波前畸变进行了分析。片状Nd∶LuAG陶瓷尺寸为64mm×6mm,抽运峰值功率为58.5kW,抽运光斑大小为32mm×35mm,在激光光束的入射角度为15°时对有源反射镜式片状Nd∶LuAG增益介质的热效应和波前畸变进行仿真分析。仿真结果显示在抽运状态时片状Nd∶LuAG陶瓷的最高温度为55.6℃;水平方向和垂直方向引入的负焦距分别为F_H=-65.78m和F_V=-77.28m。模拟放大后激光波前畸变峰谷值为4.33λ(激光波长λ为1064nm),波前畸变主要为离焦量导致的像散。在此基础上搭建了相应的实验装置,测得抽运状态下Nd∶LuAG陶瓷的温度分布及引入的激光光束波前畸变。模拟分析数据与实验数据相吻合。模拟计算和实验分析结果为片状Nd∶LuAG陶瓷激光放大系统抽运均匀性的优化及激光光束质量的控制等提供了重要的参考依据。

向100kW进军的固体激光器——浅析国外高能固体激光技术发展现状与趋势

介绍了近10年来国外高能固体激光器的研发概况,包括固体热容激光器、紧凑有源反射镜激光器、边抽运板条激光器和光纤激光器,以及多台(光纤)激光器相干合成技术。此外,还简要介绍了美国空、海、陆三军和海军陆战队对固体激光器的兴趣、100kW固体激光武器在不同条件下的作用距离,以及相关中间成果的利用。