固体激光器涡旋光束产生实验系统设计与实现

高质量的涡旋光束在量子信息、激光雷达、激光通信等领域有着广泛的应用前景。为了用固体激光器直接产生涡旋光束,该文基于谐振腔模式与激光介质作用的速率方程,阐述了在二极管端面泵浦固体激光器中通过环形光泵浦产生拉盖尔-高斯涡旋光的原理。设计了环形光泵浦固体激光器产生涡旋光的实验方案并搭建了实验系统。实验产生了角向阶次为1阶、2阶的涡旋光束,相位涡旋手性可通过微调谐振腔输出镜调节。该实验能够使学生利用固体激光器直接产生涡旋光束并观察涡旋光束的相位特性,有助于学生加深对激光谐振腔模式理论及涡旋光束相位特性的理解,为相关专业学生的课程教学提供有力支撑。

谐振腔状态对高功率Nd:YAG脉冲固体激光器光束指向稳定性的影响

针对评估高功率固体激光器光束指向角不稳定性的需求,构建了考虑热分布和增益分布的激光光场数值计算模型,分析了谐振腔输出镜和反射镜失谐程度对光束指向稳定性的影响。定义了腔镜转动微扰因子和腔镜移动微扰因子,分别描述腔镜平行失谐和共轴失谐的程度,并在谐振腔光场计算中引入了微扰因子、热效应调制和增益调制。利用该方法研究了高功率Nd:YAG固体激光器在腔镜失谐状态下,谐振腔参数对光束指向稳定性的影响。抽运功率为10000 W,腔镜转动微扰因子和腔镜移动微扰因子分别在1×10^(−4)~50×10^(−4)和1×10^(-7)~50×10^(-7)范围内变化时,激光束指向偏移角均方根值在抽运脉冲时间内的波动范围为1×10^(-6)rad~5×10^(-3)rad。

太阳能直接泵浦固体激光器的研究进展(特邀)

太阳能直接泵浦固体激光器(solar direct pumped solid-state lasers,SDPSSL)是利用太阳能作为泵浦源抽运固体增益介质将太阳光直接转化为激光,具有结构简单、性能稳定、无污染等优点,在科学研究、工业以及**安全领域具有广阔的应用前景。首先介绍了太阳能直接泵浦固体激光器的工作原理和工作物质;然后主要报道了太阳能直接泵浦固体激光器在三个不同发展阶段的输出激光功率特性;最后分析了当前太阳能直接泵浦固体激光器存在的问题并展望了该激光器的发展前景。

高功率固体激光驱动器污染控制及片状放大器洁净度改进

针对高功率固体激光驱动器的安全运行,提出了覆盖驱动器建设全过程的污染控制方法,详细介绍了洁净清洗、洁净检测、洁净保护等保障污染控制效果的技术手段,并介绍了神光-Ⅲ主机装置片状放大器洁净度提升所采取的技术途径,以及片状放大器光照清洗实验中气溶胶等级随闪光灯照射次数的变化情况。实验结果表明,神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置(NIF)接近且优于其他同类装置,洁净度的大幅提升为装置的安全运行提供了有力保障。

免调试固体激光器的研究

描述了一种新型的免调试激光装置。它采用定向棱镜作为谐振腔的全反镜，在固体激光器中安装后不经调试就能实现激光运行，它具有抗失调能力强、远场光场能量集中、发散角小的特点，角度失调允量±２０°，棒轴平移量为Ｄ／４，发散角小于３ｍｒａｄ。在１００Ｈｚ高重复频率运行时，单脉冲Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ晶体被动调Ｑ输出能量达到３００ｍＪ，且光场分布均匀。

晶体热效应对LD端面泵浦固体激光器优化设计的影响

考虑了激光介质因受热不均匀而引起的热效应对激光器衍射损耗和谐振腔基模尺寸的影响 ,利用 M2 因子来描述泵浦光在激光介质中的传播规律 ,根据泵浦光在激光介质中的有效泵浦体积最小以提高泵浦效率这一判据 ,给出了含有泵浦光束质量因子 M2p 和激光介质参量在内的端面泵浦固体激光器的优化设计曲线 ,利用这些曲线可方便地指导完成激光器的最佳化参量选择 .利用上述理论 ,对 LD端面泵浦光纤耦合输出的 Nd∶ YVO4 激光器进行了研究 。

中红外固体激光技术研究进展

波长在3～5mm波段的中红外激光由于处于大气窗口波段,同时又是众多原子及分子的吸收峰,因此在光谱学、医学、通信、遥感、环境监测及红外对抗领域有着广泛而重要的应用前景。目前,固体激光器实现中红外激光输出的途径按照工作介质划分主要包括以Fe:ZnSe晶体为代表的过渡金属掺杂硫族化合物激光器、以MgO:PPLN晶体为代表的光参量振荡器,及以ZGP晶体为代表的光参量放大器3种类型。本文分别介绍它们的技术路线及近年来的最新研究进展,讨论了高能高功率中红外固体激光器的关键技术问题,并对其发展趋势进行了展望。

高功率固体激光装置的发展与工程科学问题

在激光聚变需求牵引下 ,高功率固体激光技术走过了 30多年的发展历程。在世界范围内 ,美、日、法、中、英、俄等国先后建造了 2 0多台大型装置 ,输出能量初期仅百焦耳级 ,后来增大到数万焦耳 ,固体激光技术得到长足发展。近几年来 ,几个大国都在建造巨型激光装置 ,如美国和法国正分别建造国家点火装置NIF和兆焦耳激光器LMJ ,我国在研制神光 -Ⅲ激光装置 ,俄国也在计划建造Iskra - 6激光装置。这一代激光装置的研制不但在科学技术上提出了许多新需求 ,从而把激光科学技术发展推向新的历史阶段 ,而且就其规模、投入、周期和风险而言 ,是前所未有的大光学科学工程。

大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计

介绍一种大功率半导体激光泵浦固体激光器(DPSSL)脉冲驱动电源的设计电路及其控制方法。根据半导体激光器的工作特性,采用前级电容充电电路与后级脉冲电流产生电路相结合的电路结构。由于LCC谐振电路具有软开关特性和抗负载短路、开路的能力,又能够实现对储能电容恒流充电的功能,因此其适合做为脉冲电源中储能电容的充电电路;后级脉冲电流产生电路选择大功率MOSFET做为主控器件,利用MOSFET饱和区的漏极电流可控性,通过栅极电压控制产生负载脉冲电流。控制部分采用模拟与数字相结合的控制方式,使脉冲电源控制更加灵活,引入脉冲电流指令给定积分器,可以更有效地控制脉冲电流上升过程,抑制电流过冲,提高控制精度,使脉冲驱动电源产生类似矩形波的大功率脉冲电流。搭建了脉冲功率为28kW的实验平台,实验达到的指标:脉冲电流幅值80A,脉冲电压350V,脉冲宽度100μs,重复频率100Hz。

毛细管电泳-473nm固体激光诱导荧光检测系统的建立

以发射波长473nm的半导体激光泵浦固体激光器(LD DPSSL)为激发光源,研制了一种小型模块化激光诱导荧光检测器。以异硫氰酸荧光素(FITC)为荧光探针,毛细管电泳柱上检测(0.05mmi.d)评价了该体系,得到了5×10-12mol L的浓度检出限。利用该系统考察了氨基酸、实际样品中B族维生素的检测。

空间固体激光器的研究进展

近年来,空间激光技术由于在地球科学和深空探测等领域具有重要的应用前景而引起了广泛的关注。回顾了国外空间固体激光器的发展状况和历程,总结了空间固体激光器在各领域的应用情况,以激光雷达和激光高度计为主,介绍了空间固体激光器的性能、指标及其发射后出现的问题。最后简要分析了空间固体激光器研制的关键技术及发展趋势。

二极管泵浦准三能级固体激光器的新进展

对比了掺Nd3+、Yb3+、Ho3+、Tm3+等稀土离子的准三能级固体激光的特性,分析了它们在圆棒、板条、薄片、光纤等构型的固体激光器中的工作性能。着重总结了高平均功率掺Yb3+固体激光器的最新进展,最后简要介绍了本研究小组在高功率Yb:YAG/YAG复合板条激光器和光纤激光器两方面的最新研究结果。

高重频固体激光器在光电对抗中的应用研究

针对激光半主动制导武器导引头脉冲录取波门的技术特点,提出了应用LD泵浦的高重频固体激光器对激光制导武器进行高重频激光干扰的欺骗式干扰方案。分析了方案的技术原理,并对其主要技术指标进行了初步论证。

大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展

从二极管泵浦固体激光器 ( DPSSL)的优势出发 ,指出了 DPSSL向大功率方向发展并在某些领域取代其他类型激光器的趋势 ;概括介绍了大功率 DPSSL的诸多应用领域和广阔的市场前景 ;并深入分析了实现大功率 DPSSL 输出的几种成功方案 ;指出了国内及早进行大功率 DPSSL研究的紧迫性。

中厚钢板大功率固体激光切割模式

对30mm厚钢板进行大功率固体激光切割试验,研究了主要工艺参数对切割特性的影响,揭示了中厚板激光切割的传热机理.结果表明,中厚板激光切割时呈现窄缝和宽缝两种切割模式,氧气压力和激光离焦量对窄缝-宽缝切割模式转变有很大的影响.窄缝横截面呈现出较平直的"I"型,宽缝横截面呈现出上宽下窄的"V"型.

热管在LD端面泵浦固体激光器散热系统中的应用

基于热管的传热原理,计算了热管的等效导热系数.采用电加热器作为模拟热负载,在实验和数值计算上比较了热管散热器和水冷方式的散热效果;在激光二极管端面泵浦固体激光器中,模拟并比较了热管散热和水流散热方式对晶体温度分布以及热透镜焦距的影响.结果表明,使用热管散热器在该系统中具有一定的散热效果,而且它可以克服水冷方式带来的水流温度波动、设备复杂庞大等缺点,为激光二极管端面泵浦固体激光器中晶体散热提供了一种解决途径.最后,提出了一种热管式热沉设计方案,利用热管的高导热性,将其做成热沉取代铜直接用于夹持晶体和散热.

半导体泵浦固体激光陀螺的研究进展

本文对半导体泵浦固体激光陀螺近年来研究进展作了分析和评述，表明半导体泵浦固体激光陀螺是一种全新可行的檄光陀螺方案。

红外激光泵浦掺稀土固体材料直接输出蓝绿激光

介绍利用红外或红色激光泵浦掺稀土固体材料直接输出蓝绿激光的途径和研究进展;较为详细地介绍了红外激光泵浦掺稀土非线性激光晶体通过自变频过程,以及红外激光泵浦掺稀土固体块状、光纤和微珠材料通过频率上转换过程实现蓝绿激光输出的研究结果,并与其它输出蓝绿波段激光的器件和方法进行比较,着重对比分析了YAl3(BO3)4,GdAl3(BO3)4,Ca4YO(BO3)3和Ca4GdO(BO3)3等典型的非线性激光基质晶体以及氟化物光纤等典型的上转换激光介质材料。对该领域目前面临的主要问题和发展方向进行了探讨。

大功率二极管泵浦固体激光器

介绍了近几年来 ,大功率DPSSL的研究状况 ,对各种新出现的DPSSL的核心部件———二极管泵浦头的设计结构作了简要的描述 ,分析。

二极管泵浦固体激光雷达技术及其应用

二极管泵浦固体激光雷达是最近几年成像激光雷达发展的重点 ,它采用高重复频率、高峰值功率的二极管泵浦固体激光器、高灵敏度的雪崩二极管探测器 ,其主要优点是体积小、价格低 ,可用扫描成像或非扫描成像 ,探测大多采用直接探测体制 ,在军事和国民经济中都有着广阔应用前景。文中简要介绍了二极管泵浦固体激光雷达的研究及其在军事中的应用 ,包括精确制导、风速测量和直升机防撞等。以几种典型激光雷达为例 。