LD泵浦固体激光介质内增益分布与输出特性研究

通过改变二极管的泵浦方式,观察和研究不同泵浦方式对激光输出的影响。用MAT-LAB软件模拟增益介质内的增益分布以及平-平腔条件下的静态输出光斑,并分别与实验所得结果进行比对,来进一步分析研究不同二极管泵浦阵列条件下激光的输出特性。

转镜扫描测量超音速氧碘化学激光器二维增益分布

首次用二维多面体扫描镜测量了超音速氧碘化学激光器的二维增益分布，测得增益区沿气流方向较长，沿光腔高度方向靠近壁面的两侧存在明显的边界层效应，并且边界层的厚度随着远离喷管出口平面距离的增大而增加。

介质的增益与损耗对高功率激光小尺度自聚焦的影响

由光束在非线性介质中传输所满足的近轴波方程 ,应用 Bespalov-Talanov( BT)理论 ,导出了光束在两种介质中传输时 ,小尺度不稳定增长所遵循的微分方程。通过对比分析介质的增益和损耗对高功率激光的小尺度自聚焦行为的不同影响 ,得出了截止频率、最快增长频率、纹波的积分指数增益等特性随各参量的变化 ,求得了最大和最小的纹波增长的距离 ,以及介质的增益和损耗特性对成丝距离的影响。

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

为了研究非链式脉冲DF激光器的增益分布特性,在考虑谱线碰撞加宽和多普勒加宽对增益系数影响的基础上,运用变耦合率法给出了计算增益系数的简便公式。利用光阑移动扫描采样法,实验测量了不同输出镜透过率条件下DF激光器增益区横截面上各采样点的激光输出功率。对于每个采样点,计算得到两个独立的增益系数,其标准差小于3%。激光平均增益系数为2.594 3 m-1,非输出损耗系数为1.243 5 m-1。对各采样点的增益系数进行二维插值,结果显示在激光增益区横截面上增益系数呈现中央高、边缘低的超高斯分布。研究成果可为非链式脉冲DF激光器谐振腔和电极结构设计提供依据,并可为该激光器的气体放电均匀性分析提供参考。

影响相移光纤分布反馈激光器的增益阈值的因素

本文从理论上分析了在光纤光栅的调制度一样的情况下 ,影响光纤分布反馈激光器的增益阈值的几个因素 :相移量的大小 。

中远红外双波段激光器增益介质匹配

对中远红外双波段激光器中DF和CO2两种增益介质的匹配进行了研究。根据对DF和CO2两种增益介质分布的理论分析,发现DF相比于CO2介质增益峰值位置更靠前,激活区长度更短,据此设计加工了一台双波段激光器,使CO2气体注入孔位置可调,通过D2和CO2注入孔位置的差别来实现两种介质增益峰值位置的匹配。实验证明了这种设计是有效的,并确定了激光器共同光轴的最佳位置位于D2气注入孔下游3mm,CO2注入孔下游33mm处,此处双波段激光的输出功率均接近最大值。

Nd：YAG板条激光增益介质封装技术研究进展

为实现大尺寸、高储能的Nd:YAG板条激光增益介质模块的高可靠性工作,必须找到合适的封装工艺解决大尺寸无空洞、低热阻界面连接问题和界面低应力、低透射波前畸变问题。在充分了解板条激光增益介质和冷却单元的特性后,选择了延展性好的铟作为焊料,实验得到最佳焊料层厚度,通过改进封装工艺的钎焊技术将这两部分可靠地连接在一起。改进的封装工艺实现了钎焊面积大于40cm2,空洞率小于0.5%,最大空洞面积小于1mm2的技术指标,工艺重复性大于90%。通过对焊料层的优化实现了尺寸为150.2mm×30mm×2.5mm板条激光增益介质静态透射波前畸变小于1μm,成品率优于80%,静态透射波前畸变小于1.5μm的模块成品率接近100%的技术指标。采用改进封装工艺焊接的单模块Nd:YAG板条激光器稳定输出功率达到4000 W。

增益介质的色散对锁模激光器输出脉宽和啁啾的影响

利用时间域内各光学元件的传播矩阵 ,在考虑了增益介质的色散后 ,对锁模激光器输出的脉宽和啁啾做了理论方面的推导 ,并做了相关的数值模拟 ,结果表明 :当不考虑增益介质的色散时 ,其输出脉宽啁啾值为零 ;而考虑了增益介质的色散后 ,啁啾值随色散值的增加先增加而后降低 ,且存在一个最大值 。

四能级增益介质光子晶体激光器的时域有限差分模型与模拟

基于Maxwell-Bloch方程和速率方程相结合的模型,模拟包括四能级增益介质光子晶体激光器的光学特性.根据FDTD法的基本原理,给出方程的Yee氏离散方程.通过计算电场的时域特性,模拟光子晶体激光器的频谱特性、阈值特性、动力学演化等过程,模拟结果和理论结论一致,检验了该模型的有效性.

用增益介质多层分布法模拟非稳腔光束特性

采用ＦＦＴ方法和多层增益介质模块处理法研究了非稳腔下具有非均匀流动介质的高功率气体激光器的光束特性和光束质量，该方法比增益介质近腔镜簿层处理法适用性更广。

工作物质内增益分布特性对激光器性能的影响

对二极管侧面泵浦和闪光灯泵浦条件下工作物质内增益分布特性进行了理论和实验研究 ,对各自的特点进行了对比。

增益开关分布反馈半导体激光器输出特性的研究

讨论了采用增益开关技术在分布反馈半导体激光器（ＤＦＢ－ＬＤ）上产生超短光脉冲的特性．理论分析表明，光脉冲特性仅与峰值反转率ｒ有关，峰值功率随ｒ升高而升高，脉宽随ｒ升高而降低．数值模拟发现存在最佳偏置点使峰值功率最高而脉宽最窄，增加调制功率有助于压窄脉冲．调制频率接近于激光器谐振频率时可获得最大峰值功率，调制频率上升至一定值后出现周期加倍现象．

介质不均匀性对激光模式相位与光强分布的影响

将不均匀介质势函数进行泰勒展开,取其前3项近似,与描述光腔模式的亥姆霍兹方程中的特殊函数结合,根据光腔边界条件推导出光腔模式的本征解、激光输出功率以及不均匀介质与激光模式的相位与强度分布关系表达式。将表达式应用于氧碘化学激光器的功率与输出耦合率的非线性拟合以及近场光强分布的分析,预测趋势与文献结果相符。

增益介质中的光场本征模-自由电子激光的三维解与光导

给出了等效折射率横向分布为二次型函数情况下的三维光场方程的本征模。它是非厄密算符的双正交基。利用这套双正交基可以实现微扰展开来处理自由电子激光的三维问题。以光导现象为例,得到了由于电子束中心偏离而引起光束重心的离轴行为的方程。

“固体激光增益介质”专刊序

激光作为20世纪“四大发明”之一,在科学研究、工业制造、航空航天、生物医疗、国防安全等领域发挥了变革性的、不可替代的关键核心作用。当前,激光技术“无所不在”,已广泛深入到人类生产、生活之中。激光增益介质是激光器的核心和基础,在激光技术的发展历程中发挥了“里程碑”作用。其中,固体激光材料主要是以稀土或过渡族金属离子等作为激活中心的单晶、陶瓷、玻璃等材料,激活离子为能量转换提供合适能级结构,产生高效的受激辐射,从而实现激光输出。以固体激光材料为增益介质的激光器具有高功率、高效率、高光束质量、结构紧凑等优点,成为激光技术发展的重要分支。

氧碘激光器小信号增益时空分布的实验研究

首次利用一台亚音速小型连续波化学氧碘激光器做探测光源，用放大法直接测量超音速化学氧碘激光器的小信号增益系数，测得了小信号增益系数随时间和气流方向的变化。

侧面抽运光参数对DPL激光器增益分布的影响

为了研究侧面抽运固体激光器时激光工作晶体中的增益分布特性,分析了侧面抽运结构特点,采用数值计算方法计算了单向侧面和三向侧面抽运光参数对激光晶体中增益分布的影响.研究结果表明:抽运光束腰半径越小,激光晶体的轴线上增益越大,激光晶体径向增益分布越集中;晶体的吸收系数越小,激光晶体中抽运均匀性就越好,但总的吸收效率下降;在吸收系数和束腰半径过小时,激光晶体不能完全吸收抽运光的能量,抽运光利用率降低;此时在晶体侧面抽运光出射面增镀抽运光的增反射膜,能提高抽运光的能量利用效率.

激光二极管侧面泵浦Nd:YAG的增益分布特性

对激光二极管侧面泵浦Nd:YAG的增益分布特性进行了分析,首先对单个激光二极管侧面泵浦建立计算机模型进行分析,并用Matlab进行数值模拟.然后对多个激光二极管侧面泵浦的情况进行了分析和计算机模拟,最后对计算机模拟的结果进行了分析讨论.

重频纳秒大能量激光增益介质初探

重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、军事防务等领域发挥着重要作用,本文详细介绍了Yb^(3+)或Nd^(3+)稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果,分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策,对其未来的发展前景进行了展望。

光学增益介质在微型激光器中的应用进展

微型激光器具有体型小、光束质量高、激光亮度强和响应速度快等优点,在军事、医疗和通信等领域展现出极大的应用潜力。增益介质作为微型激光器的核心部分,是一类具有放大自发辐射特性的材料。其本身的放大自发辐射特性对激光器性能起着至关重要的作用,直接影响微型激光器的阈值、激光能量、稳定性和波长调谐性等性能。近年来,各种新型具有放大自发辐射性能的材料被相继开发,并在各类微型激光器中崭露头角。本文首先介绍激光器中增益介质的放大自发辐射工作原理;然后系统综述微型激光器用各类光学增益介质的特性及不同模式谐振腔产生激光的研究现状,指出目前这些材料所存在的问题,并提出解决策略;最后对其未来发展进行展望,以期对微型激光器的研发有所裨益。