带固体相位共轭镜的全固态脉冲抽运高重复频率大能量单纵模MOPA激光器

使用脉冲激光二极管抽运的单纵模激光器作为种子源,通过两级预放大器和两级主放大器的单通放大,得到重复频率400 Hz,单脉冲能量36.5 mJ,脉宽24 ns的单纵模激光输出,且输出光束质量为M2x=1.78,M2y=2.13。应用大口径锥度融石英光纤作为相位共轭镜,获得了大于50%的受激布里渊散射反射率,入射激光被压缩到6 ns左右,大幅提升了脉冲峰值功率;由于相位共轭特性,反射回的激光将沿原路返回再次通过主放大器,补偿了激光晶体中的相位畸变,并再次提取晶体中的能量进行有效放大。双通后输出重复频率400 Hz,单脉冲能量101.25 mJ,脉冲宽度6 ns左右的单纵模激光,峰值功率可高达16.8 MW,光束质量因子为M2x=1.74,M2y=1.93。可见,在应用该相位共轭镜双通过后,光束质量并没有继续恶化,而是有所提升;使用平面镜双通后的光束质量因子M2≈4,从而有效证实了该光纤相位共轭镜补偿畸变的作用。     

主振荡功率放大激光器中锥度光纤相位共轭镜的实验研究

锥度光纤作为相位共轭镜具有高反射率、高保真度等优点，将3根自制的、规格不同的锥度光纤相位共轭镜应用在重复频率100Hz，脉宽28ns的激光二极管(LD)抽运的高功率脉冲激光主振荡功率放大器(MOPA)系统中，对其受激布里渊散射(SBS)性能以及锥度区尺寸的影响进行了研究。结果表明，芯径大于400μm的大尺寸锥度光纤可以应用于高功率激光系统中，如选择较长的后端光纤长度以及适当的锥度区规格可获得较高的受激布里渊散射能量反射率和输出能量。在应用总长5．2m，锥度区从φ400μm过渡到φ200μm的锥度光纤时，实验获得了高达85％的受激布里渊散射能量反射率和大于21mJ的双通输出能量，激光脉宽被压缩到17ns，最大峰值功率达到兆瓦量级。     

LD抽运高重复频率四通放大MOPA系统中的光纤相位共轭研究

报道了利用多模光纤作为相位共轭镜应用于重复频率100Hz。脉宽20ns的电光调Q四通放大LD抽运激光器的实验研究。由于光纤受激布里渊散射(SBS)存在的阈值效应，可以抑止使用平面全反镜的四通放大系统中难以克服的放大级自振荡(SO)和放大自发辐射(ASE)效应．以获得高能量高光束质量的激光输出。实验中在20ns．100Hz和注入光纤能量4．6mJ的情况下获得了4．1mJ的1064nm的基模激光输出。激光光束模式接近TEMoo模．且脉宽被压缩至4．7ns。在使用了光纤相位共轭镜的四通放大技术后，很好地补偿了由板条放大器热效应造成的光斑畸变。输出光斑很好地复原了振荡级输出光斑的光强空间分布。     

瞬态SBS光纤相位共轭镜的低重复频率运转特性

由于光纤中的声子寿命极短,已有的工作大都采用连续波或长脉冲激光作为泵浦源,所激发的受激布里渊散射(SBS)工作在稳态区。实验研究了采用光纤中的瞬态受激布里渊散射作为位相共轭镜的MOPA(master-oscillator-power-amplifier)系统在低重复频率和不同泵浦能量下的输出特性,并与纯丙酮相位共轭镜进行了对比。结果显示：光纤相位共轭镜对重复运转频率(≤15Hz)的变化不敏感,保真度较高;同时,光纤巾的瞬态SBS也能实现有效的脉宽压缩。这意味着光纤共轭镜在短脉冲区也有着潜在的应用前景,并有望成为短脉冲区液体、气体共轭镜的更好的替代品。     

熔融石英中实现高效率的百毫焦受激布里渊散射

固体布里渊增益介质是目前实现高稳定、高重复频率受激布里渊散射(SBS)的重要光学元件，能够产生高光束质量的相位共轭光。然而，不同于被广泛研究的液体布里渊增益介质，目前针对固体布里渊增益介质如何产生高效率高能量的SBS尚无成熟的研究。近日，笔者团队以块状熔融石英作为布里渊增益介质，在高强度纳秒激光脉冲泵浦下，围绕熔融石英中的SBS能量转换效率和损伤阈值与泵浦光纵模的关系开展了研究，实现了最高单脉冲能量183.1 mJ、反射率为81.0%、斜效率高达85.8%的相位共轭光输出。该研究结果对于实现高功率全固态的SBS相位共轭镜，进而提升脉冲激光器的输出功率水平、获得高稳定高效率的SBS运转具有重要的指导意义。     

大口径锥度光纤SBS种子注入的熔石英棒布里渊放大器特性

使用重复频率为400 Hz的Nd∶YAG单纵模主振荡器功率放大(MOPA)激光器作为光源,大口径锥度光纤作为受激布里渊散射(SBS)种子池产生SBS种子光,固体熔石英棒作为SBS放大池,对反向注入的SBS种子光在熔石英棒中呈现不同增益,也即不同抽运功率条件下的布里渊放大行为从功率、时间和空间三个大的方面进行了详细的实验研究,包括放大的SBS输出功率、注入SBS种子光放大倍率、总的SBS反射率、熔石英棒布里渊放大器提取效率以及脉冲宽度和光束质量随SBS种子注入功率的变化情况等。获得了最高输出15.5 W的放大SBS输出、70倍的SBS种子光放大倍率、大于50%的总反射率以及52%的能量提取效率;观察到脉冲展宽以及布里渊放大器中的增益导引两种现象。实验结果表明,在小信号SBS种子光和大信号SBS种子光注入情况下,熔石英棒布里渊放大器具有不同的放大特性。另外,在实验过程中还发现,SBS种子光和抽运光的空间重合程度以及熔石英棒中抽运功率密度的大小是影响SBS放大输出功率的两个重要方面。     

用于千赫兹高能量MOPA激光系统的大口径锥度光纤相位共轭镜特性研究

在1000 Hz高重复频率条件下,对单一大口径锥度光纤相位共轭镜(PCM)进行了详细的实验研究.对采用普通红宝石切割刀和进口LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤受激布里渊散射(SBS)反射率进行了比较,结果表明光纤表面切割好坏对反射率提升具有重要的影响.在两种抽运脉宽24 ns和15 ns下,对均由LDC-200光纤...     

提高主振-功率放大系统光束质量的实验研究

设计了一套灯抽运的Nd:YAG主振-功率放大(MOPA)系统,在该系统中使用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜来提高光束质量,其中种子激光源为窄线宽的Cr4+:YAG被动调Q的扭转模激光器,使用两个放大级进行双程放大,在两个放大级之间采用像传递和90°旋光器补偿退偏,在相位共轭镜中采用CCl4,氟里昂112和CS2三种液体进行实验,并测量了SBS反射率和SBS保真度.MOPA系统在20 Hz的重复频率下工作,M2因子为1.6,脉宽为7ns,最大输出能量为600 mJ.     

利用受激布里渊散射相位共轭镜克服激光棒热效应的实验研究

利用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)能克服单棒Nd：YAG的热效应．从而使光束质量提高到衍射极限。对于具有一定的热效应影响的YAG激光棒．采用上作在接近临界稳定区的凹-凸腔作为起始腔．通过对受激布里渊散射相位共轭腔进行优化设计，在抽运能量为10J，重复频率为5Hz时，得到稳定输出的能量为20mJ，脉宽为11．8ns的近衍射极限的高质量激光脉冲。     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

抽运光参数对玻璃中受激布里渊散射光能量提取效率的影响

以K9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽可调的单纵模电光调Q激光器作抽运光,实验探讨了抽运光脉宽、抽运光能量大小、抽运光脉冲重复频率对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,抽运激光脉冲重复频率高,则散射光能量提取效率高;脉宽小,则散射光能量提取效率高;焦距为500 mm时300 mm长的K9玻璃中得到的散射光能量提取效率比170 mm长的熔石英玻璃高;在抽运光脉冲重复频率为1 Hz时,二者都可以得到90%的散射光能量提取效率。探讨了抽运光为多纵模时,固体介质中受激布里渊散射与光学击穿相伴发生的三种不同情况。实验证明,多纵模情况下固体光学介质中同样可以发生受激布里渊散射;多纵模情况下不一定会对固体光学介质产生光学击穿破坏;光学击穿破坏的发生也不一定会阻止受激布里渊散射的发生,二者可以相伴发生。     

160 W激光二极管抽运电光调Q主振荡功率放大器绿光激光器

介绍了激光二极管抽运的高重复频率、大能量绿光固体激光器研制成果。激光器采用电一光调Q，主振荡功率放大器（MOPA）结构。根据放大器的设计要求，研制了抽运功率达12kW，占空比为15％的激光二极管侧抽运Nd：YAG棒状激光模块。在重复频率500Hz，脉冲宽度15ns条件下，实现了单脉冲能量1．27J的1064nm输出，光束质量β小于2．5。采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体外腔倍频，在基频能量1J，重复频率400Hz，抽运功率密度67MW／cm^2时，获得大于405mJ的绿光输出（平均功率达160W），倍频效率约为40％，绿光光束质量β〈5。     

27-W average output power with 1.2*DL beam quality from asingle-rod Nd:YAG laser with phase-conjugating SBS mirror

The beam quality of a single-rod Nd:YAG laser with large mode volume was improved almost up to the diffraction limit by using a phase-conjugating mirror (PCM) based on stimulated Brillouin scattering (SBS). A new resonator design was used with sulfur hexafluoride as the SBS medium. The laser is Q-switched by the nonlinear reflectivity of the PCM. The stable fundamental mode operation and high efficiency via large mode volume was guaranteed by the combination of a highly selective aperture setup and the SBS mirror. The system exhibits a temporal burst structure of up to 50 Hz and a repetition rate of 11 kHz within the burst. The single Q-switch pulse showed a width of 42 ns. The energy, width, and repetition rate of the Q-switch pulses within the burst can be adjusted by varying the parameters of the laser system     

带光纤位相共轭器的激光振荡-放大系统

介绍了采用光纤作为位相共轭镜应用于 MOPA(Master- Oscillator- Power- Amplifier)系统的初步实验 ,利用单向环形腔振荡器输出并经一级放大 ,将放大后输出激光耦合到光纤中获得了位相共轭激光输出。当重复频率在 1～ 30 Hz变化时 ,远场发散角为 0 .6～ 0 .9mrad,相应的 M2数在 1.1～ 1.6之间变化。     

142 W高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大(MOPA)结构工作的全光纤窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光器。脉冲种子源是由一个分布反馈直腔型(DFB)单频光纤激光器被光电调制器进行强度调制后产生的。为了抑制受激布里渊散射(SBS)效应,脉宽被调节为3 ns,并且种子源线宽被相位调制器展宽为2.9 GHz。经两级保偏掺Yb3+光纤放大器放大后,获得了平均功率142 W,重复频率1 MHz,脉冲宽度2.88 ns,峰值功率49.3 kW的脉冲激光输出。在最大输出功率时,激光光束质量因子M2约为1.15,偏振消光比(PER)大于15.4 dB。     

受激布里渊散射位相共轭激光器自调Q机理研究

基于受激布里渊散射的位相共轭激光器能够产生自调Q 脉冲并有效改善光束质量，分析了位相共轭激光器的自调Q 机理，认为SBS 属于快开关，可以采用阶跃函数描述而无需考虑过渡腔中复杂Q 值变化过程，分析了起始腔后反射率、耦合输出率以及SBS 饱和反射率对Q 调制过程以及输出脉冲时域和能量特性的影响，认为在设计SBS 激光器时应在保持阈值前提下选取具有较低后反射率的腔镜和具有较高SBS 饱和反射率的介质，在综合考虑耦合输出效率前提下优化选取合适的耦合输出率。     

SBS激光器实验研究

YAG棒激光器的热效应可引起波前畸变，利用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)能补偿这些畸变。实验研究SBS对激光棒热效应的影响。通过SBS振荡腔的新颖设计，在抽运能量为17J，重复频率为5Hz时，得到稳定输出的能量为19mJ、脉宽为10．7ns的高质量激光脉冲。