LD脉冲泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体百kHz激光器

目前1.5μm激光二极管(Laser Diode,LD)泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更高重频的激光输出。报道了一种通过LD脉冲端面泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体的百kHz人眼安全激光器。通过实验优化增益介质掺杂浓度和长度、泵浦光斑尺寸和调Q晶体初始透过率等实验参数,同时适当缩短脉宽,优化泵浦占空比,提高了输出重频的稳定性。最终获得了重频为100 kHz、单脉冲能量0.7μJ、脉冲宽度240 ns、光束质量M^(2)=1.61的1537 nm脉冲激光输出。实现了输出脉冲频率与泵浦的一致,保证了输出重频的稳定性,有效解决了输出重频具有随机性、不稳定、不可控等问题。

2μm可调谐全光纤脉冲激光器

本文采用光纤尾纤型马赫曾德型(MZ)结构的周期性铌酸锂(LiNbO 3)电光强度调制器进行主动调Q,设计了在环形腔结构中加入可调谐滤波器,实现了波长在1882 nm~1992 nm可调谐脉冲激光的稳定输出。调节施加在调制器上的信号频率,产生了激光器重复频率在15~70 kHz可调的脉冲激光。在重复频率为15 kHz时,泵浦功率为1 W时,获得最大单脉冲能量6.4μJ,峰值功率5.1 W。本研究具有全光纤化,波长大范围可调等优势,有助于进一步探索调Q脉冲激光的可调谐范围及其潜在应用。

基于新型亚微米层状结构碲化钒可饱和吸收体的纳秒锁模掺铒脉冲光纤激光器

将亚微米层状结构的碲化钒(VTe_(2))与聚乙烯醇(PVA)充分混合,制备了VTe_(2)-PVA可饱和吸收体(SA)薄膜。利用紫外分光光度计测量了其线性吸收特性,发现其在400~1800nm波段均具有良好的吸收,证明VTe_(2)-PVASA薄膜具有优异的宽带吸收特性。将制备好的VTe_(2)-PVASA薄膜置于跳线端面并接入搭建的掺铒光纤激光腔内,构建了一个全光纤结构的纳秒锁模脉冲光纤激光器。该激光器输出的锁模脉冲中心波长为1568.15nm,3dB带宽为0.639nm,脉冲宽度为4.3ns。采用掺铒光纤激光腔结构,锁模脉冲最大平均输出功率为1.123mW。实验结果表明亚微米层状结构的VTe_(2)具有作为一种低成本的新型可饱和吸收材料的潜力,为被动锁模脉冲光纤激光器的发展开辟了新的道路。

反向开通半导体开关RSD在中小功率TEACO_2脉冲激光器中的应用

根据TEACO2 脉冲激光器的应用特点 ,用一种新型的反向开通半导体开关RSD代替常用的三电极球隙开关进行脉冲功率转换。理论分析和实验表明 ,RSD寿命较长达到 10E9,最大重复频率可以达到 3kHz ,在激光打标等中小功率应用场合完全可以替代球隙 。

双脉冲TEACO_2激光器谐振腔结构分析

本文描述了由共用同一光学谐振腔结构的两组电极产生时间间隔可调脉冲的双脉冲TEACO_2激光器,在共腔结构上研究了获得单模运转的方法,认为选择纵膜采用光栅复合腔,选择TEM_(mn)模采用平一凹稳定腔以及在光腰位置插入一定大小孔径光阑比较适宜。

2μm单纵模全固态脉冲激光技术研究进展(封面文章·特邀)

2μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO_(2)等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中,单纵模运转的全固态2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势,可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源,在工业、国防和科研等领域具有重要意义。目前,实现2μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。相比光参量技术,直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点,已成为2μm全固态激光的主流方式。文中总结了常用的2μm固体激光增益介质,分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点,综述了2μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展,并对不同结构激光器的输出特性进行了比较,最后对2μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。

CO_2激光器高压脉冲触发系统的设计

为了稳定可靠地触发CO2激光器旋转火花开关,设计了一套高压脉冲触发系统并且提出了一种新型的绝缘栅双极晶体管(IGBT)驱动与保护方法。根据CO2激光器中旋转火花开关的触发结构,应用复杂可编程逻辑器件(CPLD)芯片EPM3512开发了可以输出100～500 Hz重频脉冲信号以及单次脉冲信号的触发信号源;应用光耦HCPL-3120设计了具有过流、过压保护功能兼有电磁兼容(EMC)设计的IGBT驱动电路;对高压脉冲变压器进行建模并通过PSPICE软件仿真;搭建了实验平台,进行了联机性能测试。实验结果表明:在500 Hz的重复频率下,高压脉冲触发系统可连续稳定地输出高于38 kV的高压重频脉冲,基本满足CO2激光器的旋转火花开关稳定可靠触发的要求。

基于DSP的高功率TEACO_2激光器控制系统的高精度数据采集

针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器(ADC)进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSPF2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到±3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0～12 000 Pa区段,A/D转换精度达±1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。

大能量长脉冲TECO2激光器

研制了一台基于pulser/sustainer放电技术,增益体积为2.48 L的大能量长脉冲紫外预电离TE CO2激光器。利用14 nF的pulser电容控制200 nF的sustainer电容,通过优化激光器激励电路网络参数以及张氏电极进行修正,实现了稳定的辉光放电,获得了最高达135 J的能量注入。在激光工作气体CO2,N2,He混合体积比为1∶2.5∶13,气压为40 kPa的条件下,最大激光输出脉冲能量达18.51 J,激光脉冲宽度约为30μs,电光转换效率高达14.3%。

腔内OPO2μm脉冲激光器

设计了基于KTP晶体的内腔式光参量振荡(OPO)2μm脉冲激光器。理论计算了KTP-OPO波长调谐特性及相位匹配参数,采用电光调QNd:YAG1.064μm激光泵浦的KTP晶体,在XZ主平面内,实现了Ⅱ类相位匹配,选用Φ4mm光阑限制光束,分别对单块KTP和为补偿走离效应采用两块向对放置的KTP晶体进行了实验,获得了最高25mJ的脉冲2.12μm激光输出,电光转化效率1.14‰。

长脉冲TECO2激光器的调谐特性

采用光栅谐振腔,对基于Pulser/Sustainer技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究。在增益体积为1.17 L,激光混合气体比CO2:N2:He=1:5:19的条件下,比较了刻槽密度分别为80、120、150 line/mm的光栅在不同工作气压和激励电路条件下的激光器调谐特性,其中,120 line/mm的光栅谐振腔可以输出75条激光谱线,4条主要谱线(9R(20)、9P(20)、10R(20)、10P(20))输出能量与采用全反铜镜的非调谐谐振腔激光器输出能量相当。深入实验研究了120 line/mm光栅谐振腔激励电路和工作气压对长脉冲TE CO2激光器调谐特性的影响。

新型高重复频率脉冲CO_2激光器

报道了一种新型高重复频率的脉冲CO2激光器。该型激光器结构紧凑,激光器外型尺寸为300 mm×300 mm×300 mm,工作气体放电增益体积为12×103mm3,谐振腔的长度为310 mm。为了获得大体积均匀稳定的气体放电,激光器采用了紫外电晕预电离方式。在激光器自由运转时,单脉冲激光的输出能量达到15 mJ,输出脉冲的半高全宽为70 ns。激光器采用紧凑型高速涡轮增压风机,在一个大气压的条件下,气流循环速度超过100 m/s,激光脉冲重复频率为1.5 kHz,采用大体积强迫冷却和气体主动置换技术,可以获得较长时间激光稳定输出。在已有的实验基础上,采用光栅调谐,可快速准确地实现高重复频率脉冲CO2激光器的谱线选支输出。

印刷电路板预电离3.6kW TEACO_2激光器

在TEACO2激光器中采用印刷电路板预电离结构,在单节放电体积为5cm×4cm×90cm的两节串连的激光器中获得了20.4J单脉冲能量输出,电光转换效率达12.8%.激光器重复频率工作时,气体清洗系数大于3,在最高重复频率180Hz下获得了3.6kW平均输出功率.

大功率脉冲TEA CO_2激光器控制系统设计

大功率脉冲TEA CO2激光器不仅设备复杂,而且具有高电压、高激光功率、强电磁干扰的特点。本文采用工控机、可编程控制器和触摸屏,设计并实现了两级分布式大功率脉冲TEACO2激光器控制系统。详细阐述了系统硬件和软件的设计方案及实施过程。实际应用表明,该控制系统工作稳定可靠,具有较好的实际应用价值。

高功率脉冲TEA CO_2激光器主机结构设计与流场优化

为了使高功率TEA CO2激光器主机实现小型化、轻量化,设计了一种环形流道式主机结构,将气体循环冷却系统直接作为激光器工作腔使用。与传统的圆筒式主机结构相比,占空体积减少了30%,质量减少了40%,结构对称趋向模块化,装配维修方便,提高了工程实用价值。为准确分析设计主机流场结构,运用计算流体动力学(CFD)软件Fluent进行了模拟分析,并进行了优化改进。经实验,重复频率由400 Hz提高到470 Hz,平均功率提高了16%。

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。

超脉冲CO_2激光器的原理和应用

本文介绍了超脉冲CO2激光器的原理、光学性能、稳定度,通过对比论证了超脉冲技术以及射频激励技术的优势。采用超脉冲射频激励CO2激光器不但具有较高的峰值功率而且具有更好的节能型、稳定性和美观度。

脉冲TEA CO_2激光器温度特性的理论分析

利用六温度模型速率方程计算了当激光工作气体温度从-30℃^+60℃变化时TEACO2激光器输出脉冲能量的变化规律。结果表明,激光器输出脉冲能量随着工作温度的升高而近似线性下降;线性下降的快慢和激光工作气体组成、气压、输出耦合镜反射率、注入能量、工作气体组成等均有关系;工作气体气压越高、输出耦合镜反射率越大或注入能量越高,激光输出脉冲能量随温度升高而下降的速度越快。

脉冲预电离非自持纵向放电CO_2激光器

研究了脉冲预电离的非自持纵向放电CO2 激光器。采用了一种新颖的螺旋形横向脉冲预电离结构。激光器的主放电和输出功率由外加的预电离脉冲控制 ,可省去限流电阻。最大电光转换效率达 19%。

大功率TEA CO_2激光器的脉冲激励电源

为了提高大功率TEA CO2激光器的工作性能,选用大功率旋转火花开关作为功率开关器件,制作了一种由高压谐振充电电路、高抗干扰的开关触发器、大功率旋转火花开关以及倒空式L-C反转电路等组成的脉冲激励电源。介绍了脉冲激励电源的设计方案,给出了电路工作原理,并对其在大功率TEA CO2激光器的实际工作进行了测试和评估。结果表明,所研制的脉冲激励电源可以满足大功率TEA CO2激光器的特殊工作要求,其重复工作频率可以在100～400Hz任意设定,输出工作电压可达40～50kV,电源平均功率>220kW,电源峰值功率高达1000MW。