NEW 10 GW TUNABLE Nd-GLASS LASER SYSTEM WITH NARROWED LINEWIDTH

A new 10 GW tunable Nd-glass laser system with narrowed linewidth is reported. Thespecialities, mainly concerning physical ideas, optical path scheme and critical techniques,and output properties of this system are given.

Nd^(3+)掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测

通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系,建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现,在Nd^(3+)掺杂磷酸盐玻璃中,无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性,表明OH-对无辐射跃迁几率的影响大于稀土离子之间的能量传递过程。选择低浓度下的荧光寿命代替自发辐射跃迁寿命预测猝灭浓度,有效降低了多声子弛豫以及OH-的影响,预测发光猝灭浓度与实验值的绝对误差从0.82%降低到了0.16%。本文所提出的预测计算方法具有较高的准确性和普适性,这为理论预测激光玻璃的猝灭浓度提供了一定的指导意义,有助于新型激光玻璃的研究和探索。

光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究

精确的光谱定标是定量化反演地物信息的前提与基础。光栅色散型可见近红外成像光谱仪(VNS)主要用于海洋水色遥感和海岸带监测,采用推扫式成像方式,工作波段范围覆盖400~1 040nm,空间维视场像元总数为1 024,共设置256个光谱通道,光谱采样步长为2.5nm。针对仪器入轨后可能发生的光谱通道中心波长漂移或通道宽度展宽问题,基于光谱特征曲线匹配思想,提出了利用太阳大气廓线和星上定标器镨钕特征光谱进行在轨光谱定标的新方法。开展了在轨光谱真实性检验与定标的地面模拟实验,采用最小差值与相关系数联合算法对数据进行了处理。以大气氧气吸收763nm波段为例,介绍了在轨光谱定标的步骤。给出了太阳夫郎和费517nm、Pr-Nd玻璃685nm和氧气吸收763nm三个典型波段对应VNS的光谱通道的定标结果:三个通道穿轨视场Smile效应幅度相近,约为0.6nm;中心波长漂移方向和大小各异,分别为0.707,-0.369和0.293nm;对穿轨方向各像元的测量值进了二次曲线拟合,763nm通道标准偏差小于另外两个通道,三个通道的光谱定位精度较高优于0.176nm。为成像光谱仪开发出一种适用的在轨光谱定标算法。

钕玻璃介质中强激光束传输特性的初步研究

由入射强激光束的强度或相位调制引起的小尺度纹波在经过非线性介质后 ,将产生强烈的自聚焦效应。在非线性相位延迟 ( B积分 )超过一定值后 ,将严重影响光束的近场强度分布 ,甚至造成丝状破坏。数值模拟和实验研究了在一定强度调制下的光束经过钕玻璃介质发生自聚焦成丝效应的阈值条件 ,以及非线性传输的一般规律。可以通过模拟计算 ,给出高功率激光系统设计中的 ΔB判据。

烟火泵浦钕玻璃激光器出光实验研究

烟火泵浦是激光器小型化、便携化的一种解决方法。研制了一种用于钕玻璃激光器泵浦源的化学试剂,其主要成分为金属粉和碱金属含氧酸盐。设计了烟火泵浦钕玻璃激光器实验装置,激光器采用平-凹腔结构、紧包型侧面泵浦,输出镜反射率98%,钕玻璃棒尺寸8 mm×100 mm。采用A,B两种配方的泵浦源进行出光实验,A配方得到了波长为1053 nm能量为29 mJ的激光,B配方没有出光。分别计算了两种泵浦源的阈值辐射强度,并与测量得到的药剂辐射强度平均值比较。A配方所提供的辐射强度2.68×104W.sr-1,大于阈值2.37×104W.sr-1;B配方小于阈值,未能出光。这与实验结果吻合,证明烟火泵浦方法可行。

2kJ高能量钕玻璃激光器的热管理技术分析

为了进一步提高激光器输出功率,针对脉冲串工作的2kJ高能量钕玻璃固体激光器,采用有限差分法,对比研究了传统恒温水冷方式和采用传统水冷与加热控制相结合的新型热管理技术下的激光棒温度分布情况。结果表明,采用新型热管理技术可以降低激光棒内的温度梯度,确保高能量激光输出。

掺Nd^(3+)激光材料的研究进展

介绍了掺Nd3+激光离子晶体、陶瓷、玻璃和微晶玻璃材料的研究现状,比较了各种掺Nd3+激光材料的性能,分析了不同的掺Nd3+激光材料的各自用途,评述了有代表性的掺Nd3+激光材料的光谱和激光特性,讨论了掺Nd3+激光材料研究和应用方面的发展趋势。

板条激光器VRM光腔输出激光光束质量实验比较

针对磷酸盐钕玻璃板条激光器，采用含不同ＶＲＭ的不同谐振腔型对输出激光光束质量进行了实验比较研究，与普通平凹腔的光束质量也作了比较。测量系统经过数据校核，结果是正确的，所得测量结果对ＶＲＭ在板条激光器中的应用有参考价值。

宽带啁啾光脉冲在CPA激光系统中的非线性传输

从麦克斯韦-布洛赫(Maxwell-Bloch)方程组出发,推导了描述宽带光脉冲在非线性色散介质中的传输放大方程;并采用傅立叶分步法,对宽带啁啾光脉冲在增益介质—钕玻璃中的传输和放大进行了计算模拟。数值计算结果表明:在小信号增益区间,啁啾脉冲存在明显的光谱红移现象;在增益饱和区,它的脉冲宽度随增益饱和程度的增大而逐渐变小,表明增益饱和效应能有效解决光谱增益窄化效应导致脉冲和光谱窄化的问题。

掺Nd^(3+)氟化物玻璃中的绿色上转换发光研究

本文报道了掺钕氟化物玻璃在 85 8nm半导体激光激发下的上转换发光。在观测到的各条谱线中 ,与三光子过程相联系的绿光发射在强度上占绝对优势 ,表明钕离子在合适的氟化物玻璃有可能成为有效的绿光发射的上转换材料。

掺Nd^(3+)碲酸盐玻璃光谱性质的研究

制备了Nd3+掺杂的碲酸盐玻璃,测量了试样的吸收光谱、发射光谱,计算了碲酸盐玻璃中Nd3+离子的强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),给出了Nd3+离子的发光特性(A,β,τrad,σ)的计算结果,研究了其荧光特性、浓度淬灭及其机制。研究发现组分70TeO2-20ZnO-(10-x)La2O3-xNd2O3(%,摩尔分数)碲酸盐玻璃具有高的发射截面和低声子能的特性。当x为0.5时荧光强度和发射截面最大,即在碲酸盐玻璃中Nd3+的最佳掺杂浓度为0.5%(1.93×1020ions.cm-3)。碲酸盐玻璃中Nd3+离子实测荧光特性与计算结果基本一致。

高光束质量磷酸盐钕玻璃板条多程放大系统的研究

建立了磷酸盐钕玻璃布儒斯特角板条激光振荡多程放大系统，其中，提出了用两棱镜折返光路的新型三程放大器，用Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ色心晶体作为被动Ｑ开关。实验得到高光束质量（Ｍ２ｘ＝１．４９和Ｍ２ｙ＝１．５７）和能量增益为２３的激光脉冲输出。实验数据与数值计算结果比较，符合得较好。

Fe对掺钕磷酸盐激光玻璃激光性能的影响

在理论分析的基础上,具体讨论了Fe质量分数小于10-4对1 053 nm处光吸收损耗和Nd3+无辐射跃迁几率的影响规律,发现Fe在1 053 nm处的光吸收损耗和Nd3+无辐射跃迁能量转移都与Fe质量分数成平方关系增长,Fe对1 053 nm光吸收的影响较大而Fe与Nd3+之间的能量转移不足50 Hz。这对生产过程中Fe含量的控制有重要指导意义。

熔石英和磷酸盐钕玻璃表面三角形微裂纹对入射光的散射分析

采用时域有限差分方法(FDTD)模拟了石英玻璃和掺钕磷酸盐激光玻璃表面三角形微裂纹对入射光调制后的分布。TE模式光波入射,最大调制电场幅值出现在玻璃体内部;TM模式光波入射,最大调制电场幅值则发生在裂纹的缝隙中。两种入射光模式下,后表面的调制电场幅值增大倍数在相同裂纹条件下均比前表面大。TE模式入射时,当入射光在裂纹和玻璃表面相继发生全反射时,得到的调制电场幅值最大;后表面最大调制电场幅值随着裂纹在界面投影长度的增加、开口宽度的变大及裂纹深度的增加而分别增大。

磷酸盐钕玻璃板条多通放大系统时间特性的研究

在理论和实验上研究了磷酸盐钕玻璃三通放大系统的时间特性。对闪光灯放电脉冲波形、被动调Ｑ和脉冲放大作了计算模拟，实验证实了计算结果是正确的。

磷酸盐激光玻璃中杂质离子铁和铜对激光效率的影响

实验研究了Fe和Cu离子对N31型激光玻璃在激光波段1053 nm激光斜率效率的影响。研究发现,随着Fe离子含量的增加,激光斜率效率呈e指数快速下降,激光阈值呈二次方程形式快速增加,并得出Fe离子含量与斜率效率和激光阈值之间的经验关系式。同时发现,在相同掺杂浓度条件下,Cu离子比Fe离子更加严重地降低钕玻璃的激光性能。研究结果对如何提高激光玻璃的增益性能和定量控制原材料的杂质含量具有一定指导意义。

热容型钕玻璃棒激光器工作物质的温度和热应力研究

阐述了闪光灯抽运钕玻璃棒热容型激光器重频工作方式下瞬态温度分布模型和热应力分布模型，进行了数值模拟，并和常规冷却模式下的温度、热应力分布进行了比较。结果表明：热容型激光器工作物质中心温度低于表面温度，温度梯度较小；中心应力为张应力，表面为压应力，且应力大小比冷却模式下小得多。由于工作物质承受的压应力的破坏阈值远高于张应力，所以热容型激光器比常规冷却模式激光器可以工作在更高的抽运功率上。

不同宽带脉冲在钕玻璃放大器中的幅频效应

宽带脉冲在钕玻璃放大器中传输时,由于受到增益窄化和增益饱和效应的影响,脉冲频谱将受到调制,从而产生边带丢失或者频谱两侧失衡,进而导致脉冲时间波形产生调制。针对不同的宽带光源模型,数值模拟了放大器输出波形的幅度调制,分析了增益带宽、输入脉冲带宽及增益曲线中心波长相对输入脉冲中心波长的偏差等因素对输出脉冲调制度的影响。结果表明:不同的宽带光源脉冲经过钕玻璃放大器后,均会产生不同程度的幅度调制;啁啾堆积脉冲比正弦相位调制脉冲产生的幅度调制小。

用光腔衰荡光谱法判断钕玻璃体损伤的产生

运用光腔衰荡光谱技术测量钕玻璃在激光辐照下其透过率的变化,判断出钕玻璃体损伤的产生。实验采用直腔型衰荡光腔,通过检测钕玻璃在强激光辐照下产生应力时其透过率的变化,测试出了钕玻璃在强激光辐照下产生体损伤的激光能量密度。该测试方法灵敏度高,且对测试元件无破坏作用。

掺Nd^(3+)含磷氟铝酸盐玻璃光谱特性

本文报导了Nd^(3+)在含磷氟铝酸盐玻璃中的吸收和萤光光谱,并计算了Nd^(3+)的部分吸收光谱性质.根据吸收乐谱性质,应用J-O模型计算了Nd^(3+)离子的发光特性.指出在RF_2-AlF_3-YF_3系统氟化物玻璃中,引入一定量的Ba(PO_3)_2(<10mol%),对Nd^(3+)离子部分吸收中心波长,线宽影响不大,而吸收截面略有提高,对Nd^(3+)离子的发光性质可得到改善,更适合于作纤维激光器中光纤的基质玻璃.