小型TEA CO_2激光器的快速调谐技术研究

报道了两种快速调谐技术的研究——— 6面转镜 +固定光栅法和高频步进电机驱动光栅法。实验表明 ,高频步进电机法优于转镜法。实验得到激光器的一级调谐输出谱线 5 0余条 ,激光输出能量 (30～ 10 0 )mJ。在单台CO2 激光器上实现快速调谐输出波长不同的激光脉冲 ,其时间间隔达到≤ 10ms。

基于紫外可调谐激光吸收光谱技术的甲烷/空气平面预混火焰温度测量研究

火焰温度是燃烧领域最重要的宏观物理量之一,使用紫外可调谐激光吸收光谱技术,以火焰中的OH自由基作为测量对象对甲烷/空气平面预混火焰进行了温度测量。首先使用平面激光诱导荧光（PLIF）技术对甲烷/空气平面预混火焰不同燃烧工况条件下火焰中的OH基分布进行了测量,选取火焰中OH基分布均匀工况进行了紫外吸收光谱温度测量。通过LIFBASE仿真计算,综合考虑温度测量灵敏度、测量信噪比等因素,选择OH基A-X（0,0）吸收带中的P_1（2）和Q_1（8）两支谱线作为被测跃迁。测量时使用Nd∶YAG激光器泵浦染料激光器,经倍频后输出308～311nm紫外可调谐激光。通过染料激光器以0.4pm为步长进行激光波长调谐,分别扫描获得两条吸收谱线的吸收峰线型。对实验数据进行voigt拟合后,通过计算两条谱线的积分吸收值之比,获得了平面预混火焰中的温度信息。分别测量了燃烧器表面不同水平位置与燃烧器中心不同高度处的火焰温度。测量结果与文献报道的采用同样结构燃烧器,通过其他光谱技术获得的测量结果进行了横向对比。在OH基浓度较高的火焰锋面区域测温结果吻合度较高,验证了该技术测量结果的可信度。由于其测量对象与双线OH-PLIF测温的一致性,该技术未来可作为局部温度测量方法,进一步应用于对双线PLIF等二维火焰温度空间分布测量结果的标定当中。

条纹原理激光雷达成像仿真及实验

基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于其独特的技术优势在激光测绘中具有潜在的应用。介绍了"扫帚"扫描结合条纹原理阵列探测体制激光雷达的仿真及飞行实验研究结果。首先介绍新体制激光雷达仿真平台的建立及典型的仿真结果。利用该仿真平台可指导新体制激光雷达的设计,并对机载飞行实验参数的设定进行成像效果仿真,仿真的距离测量精度为0.5 m。最后开展了新体制激光雷达机载飞行实验,给出了典型地区的原始条纹图像及经过数据处理后的点云图。新体制激光雷达外场实验结果的测距精度优于1 m,机载飞行实验测距精度结果与仿真分析结果一致,验证了该仿真系统的正确性。通过与实际被动光学相机成像图像进行比较,验证了新体制激光雷达在航空测绘等方面的技术可行性。

调Q主动锁模Nd:YAG皮秒激光器实验

为了提高锁模脉冲输出质量,利用"调Q+主动锁模"的方式对Nd:YAG固体激光器进行了实验研究。采用Cr4+:YAG晶体、声光调制器作为调Q和主动锁模的元件。为了减小腔内的FP标准效应,镜Nd:YAG棒的端面切割成布儒斯特角。在实验中比较和分析了主动锁模、调Q主动锁模两种情况下Nd∶YAG激光器的输出特性。其中,主动锁模脉冲序列的单脉冲宽度为173 ps,调Q主动锁模的脉冲系列单脉冲宽度为169 ps,两种方式输出波形的锁模深度和锁模几率均在95%以上。对调Q主动锁模脉冲的输出能量进行了测量,结果表明其有较大提高。

主被动调Q-锁模Nd∶YAG激光器的实验研究

对脉冲氙灯泵浦的调Q-锁模Nd：YAG固体激光器进行了实验研究.比较和分析了声光主动锁模、Cr^4＋ ：YAG晶体被动调Q-锁模以及这两种机制联合锁模情况下Nd：YAG激光器的输出特性.在Cr^4＋ ：YAG晶体被动调Q-锁模时得到了深度80%以上的锁模输出,但是锁模不完全,且波形和能量稳定性低,脉宽为1.9～3.6 ns.而主被动联合锁模克服了这一缺点,可获得幅值和能量抖动小于±5%、锁模深度100%、脉宽小于650ps、能量近300mJ的超短脉冲输出.

单片机控制下的TEA CO_2激光器快速调谐系统研究

提出了一种新型的单片机控制下的TEACO2 激光器快速光栅调谐系统 ,介绍了调谐触发系统的设计、红外零位光电传感器的原理、步进电机的控制、控制软件的设计及实验研究。这是一种简单、实用的开环控制系统。

SBS相位共轭技术在强激光-振放系统上的应用

对SBS相位共轭技术应用于强激光振放系统(masteroscillatorpoweramplifier,MOPA )系统的研究工作进行了回顾,介绍了几种用于放大级畸变修正、退偏补偿、激光束并束的典型实验方案,指出了SBS相位共轭技术应用于MO PA上的一些可能的发展方向。

自由空间激光通信技术发展趋势分析

根据不同的应用背景,将自由空间光通信技术分为星间光通信、星地光通信和地面无线光网三大类,分别概述了三种自由空间光通信技术的主要特点和近期发展概况。分析了自由空间光通信系统中信号激光波长和束散角选择等关键问题,对该项技术今后的发展方向作了评述。

采用条纹管激光成像系统的偏振成像实验

采用条纹管激光成像系统的激光偏振成像是对现有的条纹管激光三维成像的进一步延伸,如果在充分利用该成像系统获得的强度像和距离像的基础上,再加上偏振信息,则能实现对目标高精度的探测和识别。对采用条纹管的激光偏振成像进行了初步的实验研究,提出了两次测量的偏振成像实验方法,处理了实验中获得的几种特定目标的条纹图像,得到了目标的强度像和偏振度图像,并进行了比较。结果表明:偏振度图像比强度像对比度高,克服了光源辐照不均匀的缺点。证实了偏振成像的可行性,为完善成像实验系统,提出了用一次测量就能完成偏振成像的实验方法,融合强度像和偏振度图像的处理方法将实现对目标更高精度的探测。

小型折叠腔自由振荡TEA CO_2激光器实验研究

分析了TEA CO2激光器和差分吸收雷达的工作原理,研制了一种新型双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。详细分析了折叠腔TEA CO2激光器的结构及其设计特点。对影响气体快放电过程的各种因素,如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究,确定了充放电谐振回路的最佳参数,实现了双通道的稳定辉光放电。对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究,得到最大输出能量约为722mJ。

相位掩模法红外飞秒激光刻写光纤光栅技术

掺Tm3+光纤激光器在工业、医疗、科技及军事领域具有重要应用前景。光纤布拉格光栅(FBG)是构成光纤激光器的重要元件。但掺Tm3+光纤不具备光敏性,利用紫外脉冲激光很难在其中刻写FBG,即使采用增敏技术提高其光敏性,获得的FBG的折射率调制量也很小,尚不能满足应用要求,阻碍了掺Tm3+光纤激光器全光纤化的发展。以相位掩模法的基本原理为基础,从理论上分析了以飞秒激光为刻写光源的技术要点,总结出与传统紫外激光刻写技术之间的差异及需要注意的问题。建立了飞秒激光相位掩模法刻写光纤光栅的实验系统,利用飞秒激光相位掩模法在非光敏光纤上刻写Bragg光栅,在非光敏掺Tm3+硅基光纤上获得了衍射阶次为二的光纤Bragg光栅,并给出了显微镜下观察到的光栅结构。实验结果证明:飞秒激光可以将FBG刻写入非光敏性硅基光纤,并且具有成栅时间短的优点。

利用BF实现钛宝石激光器宽带可调谐激光输出

设计了一组双折射滤光片,由3片石英晶体组成,光轴倾角均为0°,基片厚度为0.45mm,3片厚度比为1:4:10。用于自行搭建的钛宝石激光器调谐实验,发现双折射滤光片绕其法线旋转约20°,输出激光中心波长可由760nm连续变化到845nm,并且线宽均小于2nm,最窄能达到0.73nm。泵浦能量465mJ时,800nm输出能量为85mJ。最大斜率效率为32.1%,最大光-光转换效率约为18.3%。双折射滤光片具有较好的调谐和压线宽作用。

Tm,Ho:YAP种子注入激光多普勒测速实验

报道了一台二极管泵浦种子注入Tm,Ho:YAP激光器。在重复频率100 Hz时,获得了单脉冲能量2.8 mJ、脉冲宽度289 ns的2.13μm单频脉冲激光输出。利用该种子注入Tm,Ho:YAP激光器作为发射光源,以一个最大标称线速度20.4 m/s、直径10 cm的风扇作为模拟探测目标,通过外差式相干探测的方法进行了激光多普勒测速实验。利用本振光与信号光的激光拍频信号,得到包含模拟探测目标速度信息的多普勒频移,通过数据处理计算出了风扇不同转速条件下模拟探测目标的速度,并与模拟目标的实际速度进行了比对,测量速度误差小于1 m/s。

脉冲功率技术在短波长气体激光器中的应用

介绍了脉冲功率技术在离子准分子、准分子和软X射线激光研究中的应用情况。给出了三种激光产生对泵浦源电学参数的要求,并给出实现这些电学参数的实验装置以及实验装置的性能指标。在软X射线激光研究方面,利用10级Marx发生器和Blumlein传输线,建立了最高电流峰值40 kA,前沿为26.6 ns的毛细管放电装置,并实现了46.9 nm激光输出。建立了输出电压600 kV、输出电流20 kA的电子束装置,并作为泵浦源实现了离子准分子光腔效应。为了泵浦S2准分子,采用横向放电方式和低电感放电回路,实现了电压脉冲宽度为29.2 ns的窄脉冲放电。

角度调谐直接探测多普勒激光雷达误差分析

角度调谐误差影响多普勒测风激光雷达测量精度.针对角度调谐误差,理论上推导出F-P标准具的透过光强与入射光角度以及其发散角之间的关系式.利用该式仿真计算出入射角、激光束散角、激光线宽和标准具步进角度对测风误差的影响.结果表明,在基于气溶胶散射的直接探测多普勒测风激光雷达系统中,当系统分辨率为2×106时,F-P标准具孔径至少为8 cm;在正入射附近,当激光的发散角<150μrad时,激光入射角每改变10μrad,F-P标准具透射谱中心就会移动1 MHz,即对于1 064 nm波长,测量误差为0.5 m/s.

红外制导武器抗激光致盲技术纵横谈

国外战术高能激光武器已处于演示验证阶段 ,研究成果将使红外制导武器的作战效能和生存能力面临严重威胁 ,因而 ,欧美各国在发展战术高能激光武器的同时 ,十分重视红外导引头抗激光致盲技术研究 。

深空光通信扩展信标捕获实验室模拟演示实验

基于CCD的角度偏差检测技术,对深空光通信中扩展信标的捕获机制进行了实验室模拟演示实验研究,获得了较好的演示效果。对实验结果分析表明,对应不同的捕获分辨角,实验得到的捕获概率与理论分析结果呈现相似的变化趋势,同时对捕获完成后系统的瞄准误差进行分析,结果表明瞄准误差在3个像素以内,并分析了误差产生的原因。

增益开关掺Tm^(3+)光纤激光器的理论与实验研究

与固体激光器不同,光纤激光器中增益光纤长度可近似认为整个谐振腔的长度,传统的速率方程模型只考虑激光器参数随时间变化,而不考虑这些参数沿轴向变化情况,会在理论上对激光器输出特性的分析带来误差。本文建立带内泵浦的增益开关掺Tm^(3+)光纤激光器的行波方程模型,研究了腔内光子数、上能级粒子数和泵浦脉冲沿光纤轴向分布情况,以及不同重频和纤芯的增益光纤可提取能量的变化。在100 ns脉宽和15μJ脉冲能量的泵浦脉冲作用下,当重频增加至5 MHz时,激光输出脉冲会出现多脉冲振荡现象。实验上实现了全光纤化的增益开关掺Tm^(3+)光纤激光器,将实验结果与理论分析进行比较,两者之间较好相符。

小型化高能输出TEA CO_2激光器的实验研究

报道了一种小型高能输出横向激励大气压(TEA)CO2激光器。该激光器的主放电电极锆青铜材料制作,采取紧凑式Ernst电极,加大电极间距,增大了激活区体积。使用火花阵列预电离方式,有利于主放电均匀、稳定,且不易产生弧光。低重复频率下,自由振荡情况下的输出能量可达到2.5 J。使用单片机控制的步进电机驱动光栅进行调谐,调谐后10P(20)谱线多模输出能量可达到1.2 J,10P(20)谱线输出脉冲宽度为90ns。

2μm激光晶体Ho:YAP理论及实验分析

介绍了一种适合于掺杂Ho3+的激光基质,Ho:YAlO3(Ho:YAP)。这种基质相对于现阶段常用的Ho:YAG、Ho:YLF、Ho:GdVO4有着较为明显的优势,吸收谱线较宽、吸收截面大、各向异性、生长周期短、输出功率不易饱和等。通过计算证明了Ho:YAP作为激光晶体的可能性,并实验研究了Ho:YAP这种新激光晶体的输出特性。当注入Tm:YLF的功率为15.6 W时,得到8.57 W连续输出的、波长为2 118 nm的Ho:YAP激光。斜率效率达到63.7%,Tm:YLF到Ho:YAP的转换效率为54.5%,光束质量因子M2为1.39。