重复激光脉冲作用下薄膜损伤演化规律研究

为了深入研究重复激光脉冲的能量效应对光学薄膜的烧蚀机理,采用实验观测与热力学分析相结合的方法进行了研究。通过观察光学薄膜烧蚀形貌随入射激光脉冲数量增加发生改变的典型形貌特征,分析了激光与等离子体相互作用的热力学过程,得到了在激光重复脉冲作用下光学薄膜的损伤特性及其演化规律。结果表明,薄膜在重复脉冲作用下,其表面会变得粗糙,这会大大增加对激光的吸收效应,从而加速了薄膜的破坏,最终被完全去除而露出基底;同时,烧蚀物会在热膨胀作用下向激光作用区域外扩散,在激光烧蚀中心区域外进行沉积,而形成更大范围的污染。由于激光光强为高斯分布,重复脉冲作用的效应主要是对在光束中心区域的薄膜进行集中烧蚀,会不断增加烧蚀的损伤程度,而对烧蚀面积的增加效应极为有限。这一研究结果为重复激光脉冲对薄膜烧蚀机理的建立提供了参考。

激光脉冲重复频率对等离子体辐射特性的影响

为了提高激光诱导击穿光谱质量,采用Nd∶YAG激光器输出的纳秒脉冲激光激发产生土壤等离子体,采用光栅光谱仪和光电检测系统记录了元素谱线AlⅠ394.401nm,BaⅠ455.403nm,FeⅠ430.791nm和TiⅠ498.173nm的辐射强度和信背比,研究了激光脉冲重复频率(5,10和15Hz)对等离子体辐射特性的影响。实验结果表明,在相同的激光输出能量条件下,当采用15Hz的激光脉冲重复频率时,元素Al,Ba,Fe和Ti的谱线强度要比5Hz时的分别提高50.94%,112.7%,107.46%和99.38%,光谱信背比分别提高15.16%,24.08%,40.26%和72.06%。通过测量等离子体参数,解释了激光脉冲重复频率对等离子体辐射特性的影响机理。

高重复频率脉冲激光能量测量(英文)

设计了一种用于高重复频率脉冲激光能量测量的峰值保持电路。电路由电荷积分器、2阶低通滤波器、时间延迟触发器和峰值保持器组成,通过将光电流脉冲转换成电压脉冲,电压脉冲的峰值与对应电流脉冲所包含的能量成正比。实验测量结果表明:该电路可以测量脉宽<10 ns,重复频率≥2 kHz的重频窄脉冲激光的脉冲能量,且工作稳定,其线性动态范围≥140倍。该电路可应用于光电阵列探测系统中,能实现较高的空间分辨力。

重复脉冲激光造成扫描型CCD背景条纹的规律

为了描述重复脉冲激光使扫描型CCD输出视频产生背景条纹的规律,基于这种背景条纹现象的产生机理对理想矩形脉冲激光产生的条纹建立了数学描述模型。通过该模型,可根据相机的时间延迟积分级数、单级积分时间和激光脉冲的脉宽、脉冲重复周期等参量之间的关系来判断背景条纹能否出现并计算背景条纹的尺寸参量,计算精确度为1pix-el。利用重复皮秒脉冲激光和日光灯分别辐照扫描型CCD进行了实验,验证了上述模型计算结果的正确性。在该模型的基础上,结合背景光强与脉冲散射光强的关系,给出了条纹可见度的表达式,并通过实验验证了该表达式所反映出的条纹可见度随着相关参量变化的规律。

重复率脉冲激光作用下光学薄膜的激光损伤研究

利用介质薄膜中包裹物的热理论模型,结合S.Papernov等利用电子束蒸发技术在熔融石英上沉积含Au包裹物的HfO2薄膜实验,定出了Au的吸收截面。以包裹物Au为例计算了脉冲激光作用下不同包裹物半径对损伤阈值的影响,分析了重复率脉冲激光作用下薄膜损伤阈值的变化及重复频率与激光损伤阈值的关系。

连续激光溶脂和重复脉冲激光溶脂的有效性和安全性分析

目的:探讨连续激光溶脂和重复脉冲激光溶脂的有效性和安全性。方法:以离体脂肪细胞为研究对象,随机分为实验组和对照组,实验组以功率为8W、波长为980nm的半导体激光,以连续或不同脉宽的重复脉冲激光行激光溶脂术,记录不同能量时管壁温度及离心后的上层油脂量。结果:离心后上层油脂量重复脉冲激光组>连续激光组>空白对照组,且随着脉宽增加,上层油脂量越大,相应地,管壁温度越高。脉宽超过90ms,总能量超过1 500J(平均150J/ml)时,管壁温度超过42℃安全值。结论:①重复脉冲激光溶脂作用较连续激光好,且脉宽越大,溶脂效果越好;②重复脉冲激光溶脂较连续激光产生的温度高,且脉宽越大,温度越高;③脉宽90ms以下、能量小于1500J(150J/ml)是较为安全的溶脂激光设定参数。

高重复频率DPL激光辐照光学薄膜元件温升规律实验研究

光学薄膜是激光系统中最易损坏的薄弱环节。在高重复频率脉冲激光辐照下光学薄膜表面温度急剧上升,导致膜层应力、结构发生变化,最后出现宏观的灾难性损伤。文章采用红外热像仪实时测量了重复频率10kHz的DPL脉冲激光辐照下光学薄膜元件表面激光辐照中心点的温度变化,分析了影响薄膜元件温度变化的众多因素。结果表明,采用热导率较大的材料作基板的薄膜样品表面的温升较低;基板厚度越大的薄膜样品表面温升越低;薄膜表面激光辐照中心点的温度与样品的吸收峰值功率密度呈线性关系。

紫外激光作用频率对吸收玻璃的微孔加工研究

采用紫外激光烧蚀材料微孔具有效率高,成本低等优势。本文主要研究了在固定激光脉冲能量下,紫外激光脉冲重复频率对吸收玻璃的微孔加工特性的影响。研究发现,紫外重复脉冲对材料的去除主要是基于单脉冲效应:频率较低时,相应单脉冲的能量较大,激光烧蚀材料所产生的温度较高,激光等离子体冲击效应较强,这样将引起孔周围断裂;随着脉冲作用频率的增加以及相应能量的减小,热效应减小,使得烧蚀孔周围的断裂痕迹逐渐消失,且孔深度方向逐渐变浅。通过控制脉冲作用频率可以实现对孔的定性烧蚀。

高重复频率激光脉冲光束大小对吸收玻璃损伤特征的影响

针对高重复频率对吸收性滤光片损伤问题,研究了高重复频率(kHz量级)激光脉冲的光束半径大小对吸收玻璃的形貌特征和损伤机理.研究发现在总的激光作用个数、单脉冲能量和脉冲作用频率固定时,吸收玻璃的损伤特性发生很大变化:在光束半径较大时,激光能量分散,主要损伤形貌是熔化破坏;随着光束半径的减小,激光脉冲能量变得集中,热量的累积效果变得明显,逐渐变成熔化破坏和气化破坏;当激光光束半径小到一定程度,则会由于光强过大使得介质表面发生击穿而产生激光等离子体冲击波,同时由于热量沉积的集中使光束作用中心处产生超热液体,当满足相爆炸发生的条件时,气化物、液滴和固体颗粒的混合物会向外飞溅,在损伤凹陷的周围形成气化物、液滴的冷凝区和固体颗粒溅射区.

激光投影机激光辐射分类评定方法解析

该文对激光投影机单基色激光光源的激光辐射分类测试方法,作了详细的介绍与解析,可用于实验室对类似产品激光辐射的测试,也方便相关制造企业依据该测试方法,在研发设计激光产品时,作为参考,避免激光辐射对人体的伤害。

重复频率脉冲激光辐照金属材料热效应模拟分析

在不同占空比的重复频率脉冲激光辐照下,数值模拟了金属材料前、后表面的温升特性和烧蚀深度变化规律,考察了材料厚度和物性的影响。模拟结果表明,材料前表面温升曲线呈齿状;激光占空比越小或者材料越薄,材料后表面温度越高,烧蚀越深;与连续激光相比,重复频率脉冲激光更有利于金属材料的加热及烧蚀。

重复频率HF激光脉冲能量稳定性的理论分析

研究了重复频率HF脉冲激光器的气体介质对激光输出能量稳定性的影响规律。计算结果表明,激光器放电区内SF_6的解离率约为1.5%(略高于实验测量值),工作气体介质的消耗速率为2.2×10^(15)(cm^(-3)·s^(-1)),但消耗量比气体的初始量小3～4个量级。通过合理控制激光器内HF的分子浓度,并适时补充激光器气体介质,可以提高激光器输出能量的稳定性。激光器输出能量变化分为过渡阶段和维持阶段,其中过渡阶段决定了重复频率工作模式下HF激光器的总体出光能力。计算结果可为重复频率非链式HF脉冲激光器设计提供技术支持。

单频2μm波段全固态脉冲激光器技术进展

2μm波段单频脉冲激光是用于大气风场及大气CO2浓度探测激光雷达的核心光源,根据不同的应用需求,系统阐述了2μm波段连续单频激光器、高重复频率脉冲激光器、低重复频率脉冲激光器的研究历程,并着重分析了各自的技术特点,最后对单频2μm波段全固态激光器的发展趋势作了展望。

激光诱导等离子体点火方法研究进展

激光诱导等离子体点火(LIPI)具有点火位置可调、点火延迟时间短、无侵入式结构等优点,有取代电火花点火的潜力。从火焰核形成与发展的角度介绍了LIPI的基本物理过程,分析了点火过程中的能量沉积和转化。在现有研究的基础上,对包括激光烧蚀等离子体点火、多点激光等离子体点火、预电离辅助激光等离子体点火和重复频率脉冲激光等离子体点火的性能进行了评价,并分析了每种方法的优缺点。指出了当前激光等离子体点火系统存在的问题,包括点火机理不完善、对非预混燃烧系统的点火特性研究不足、最小点火能量高等,并提出了下一步的研究方向和建议。

Generation of picosecond vortex beam in a self-mode-locked Nd:YVO4 laser

In this paper, a self-mode-locked Nd:YVO_4 picosecond vortex laser is demonstrated, which can operate on the different Laguerre-Gaussian(LG) modes at 1 064 nm. A π/2 mode converter is utilized to realize the picosecond vortex laser with LG mode transformed from the high-order Hermite-Gaussian(HG) mode. For the proposed laser, the mode-locked pulse repetition rate is 1.81 GHz. The average output powers of LG_(12) mode and LG_(02) mode are 1.241 W and 1.27 W, respectively, and their slope efficiencies are 23.2% and 24%, respectively.