200 mJ半导体端面泵浦MOPA激光器研究

采用高功率激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd:YAG激光棒方式,结合凸凹非稳腔的设计,获得20 Hz运转条件下小束散角激光输出平均能量约为83 mJ。以该激光为振荡源,同样采用LDA端面泵浦Nd:YAG激光棒的方式进行能量放大,组成LDA端面泵浦振荡-放大(MOPA)激光器,最终获得重频频率20 Hz、平均能量>200 mJ、发散角<2.1 mrad、能量波动<±2.5%的脉冲激光输出。该激光器光光转换效率约为14.6%,体积为175×91×49 mm^3,质量<1 kg,激光经8倍发射天线后发散角<0.3 mrad。

基于荧光成像的准分子激光系统多路光束自动准直

研究了基于准直光束成像的准分子激光主振荡功率放大(MOPA)系统的多路光束自动准直,实现了激光在放大器中的多程放大及高的靶面指向精度。采用352nm He-Cd激光作为准直光源,提出了多光束感光屏同步接收与可见光CCD荧光成像相结合的复合图像采集技术,解决了自动准直系统多路激光的近场、远场图像获取问题。利用图像区域分割处理方法编制了准直信息处理软件,实现了对多光束的自动准直闭环反馈控制。最后,结合准分子激光MOPA系统中的预放大器光学设计进行了自动准直验证实验。结果表明:准直成像光强可调谐倍数为300,成像系统在放大器窗口处固有误差占放大器口径比例小于设计值1.08%,3路激光的自动准直时间为40s,完全满足放大器的几何填充和能量提取要求。

高功率准分子激光主振荡功率放大系统光学元件的稳定性

为了分析高功率准分子激光主振荡功率放大(MOPA)系统中各光学元件稳定性对靶面光斑定位精度的影响,建立了分析模型,利用分析结果指导高稳定性镜架设计以满足系统实验需求。根据高功率准分子激光MOPA系统特点,有效地简化了系统光路,建立了系统光路模型;按照系统打靶精度要求,利用三维坐标变换和光线追迹法,计算得到了系统单个光学元件稳定性对靶面光斑定位精度的影响规律;最后,对自行设计的镜架进行了稳定性测量。计算结果表明,反射镜的旋转变化和透镜垂直光轴的平移变化是影响靶面光斑定位精度的主要因素,且主放大光路中反射镜在X方向和Y方向上最大的变化范围分别不能超过0.8和1.6μrad。实际测量结果表明,设计的镜架在X方向和Y方向最大的变化范围分别为0.6和0.81μrad,满足系统实验要求。

铜蒸气激光器种子注入光腔的参数计算

用矩阵光学理论计算了由主振荡器和功率放大器组成的种子注入光腔。主振荡器光腔是由曲率半径R1=-250mm,R2=5000mm,相距L=2375mm的球面镜组成的正支非稳腔;功率非稳腔是由曲率半径R3=400mm,R4=5600mm,相距S=3000mm的球面镜构成的负支非稳腔。理论计算表明,该种子注入光腔可输出光束发散角约几十微弧的激光,可满足铜蒸气激光器主振荡器功率放大器(MOPA)的技术要求。