用于308nm准分子激光治疗仪的液芯光纤传输特性研究

实验研究了308 nm准分子激光皮肤治疗仪激光传输系统中光纤的传输特性、比较了紫外扩展型液芯光纤、集柬石英光纤、普通液芯光纤三种不同类型的光纤在不同的激光输出功率、工作时间等条件下的传输效率,紫外扩展型液芯光纤的传输效率达到70%;测量和分析了在激光传输过程中液芯光纤对激光光强分布的改善和匀光作用,输出光束光场均匀性小于±4.5%、实验表明,基于液芯光纤的激光传输系统对于308 nm紫外激光具有较好的激光传输效率、匀光效果和工作稳定性。     

准分子激光在液芯光纤中传输特性的实验研究?

液芯光纤作为一种新型的光能量传输媒介,有诸多显著的优点,着重介绍了液芯光纤相对于传统固体传光光纤束的优势。为了液芯光纤在紫外波段激光传输上的应用,对波长为308nm和248nm两种准分子紫外激光在液芯光纤中传输的能量透过率进行了实验研究,分析了单脉冲能量（1-5mJ）、光波长(248nm/308nm)、平均功率(2-20mW)等激光参数变化对准分子激光在液芯光纤中传输特性的影响,为液芯光纤应用于准分子激光传输提供了实验依据。     

用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统

研制了一台用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统。根据准分子激光器脉冲式放电的特点,设计了推挽式脉冲开关电源。实验研究了激光器脉冲重复频率、工作电压、气体寿命对激光输出能量的影响,并检测了激光输出脉冲能量的稳定性。通过自动反馈控制系统调整激光头放电工作电压实现输出激光能量的稳定。激光采用扩展型紫外液芯光纤传导,得到均匀性良好的治疗光斑,液芯光纤对308nm激光的传输效率约为70%。激光器脉冲重复频率1～200Hz,工作电压18～25kV,输出能量不稳定度小于4%。经光纤输出用于治疗的有效光斑直径22mm,脉冲能量密度2～3mJ/cm2。     

指印光学显现系统液芯光纤光束传输特性研究

光学显现提取技术是无损检测潜在指印的重要技术手段,而照明激发光源的可用光功率及光斑光强分布的均匀性对指印的光学显现效果及检测率具有重要的影响。采用紫外传输液芯光纤作为指印光学显现系统照明激发光源的导光传输元件,实验测量了液芯光纤在紫外光波段的传输特性,得到了266nm激光光束在液芯光纤中的传输效率及其随光纤弯曲半径的变化关系。实现了光纤传输出射光束的均匀光强分布,可满足指印显现提取所需的高功率、均匀照明激发条件。研究结果为液芯光纤应用于指印光学显现系统照明激发光源的导光传输提供了实验依据,具有实际应用价值。     

高亮度1018nm光纤激光实验研究

搭建了1018 nm全光纤激光系统,实验研究了增益光纤长度、光纤布拉格光栅的反射率以及增益光纤的芯包比等参数对1018 nm激光性能的影响。实验研究表明:对于双包层掺镱光纤,可通过减小增益光纤长度使短波长激光获得更大增益,进而实现1018 nm激光输出;通过增加低反布拉格光栅反射率和增益光纤芯包比可以更好地抑制自发辐射以及提升激光器的效率。基于15/130μm的国产双包层掺镱光纤,在1018 nm波段获得了大于150W的激光输出,光光转换效率为71%,自发辐射得到了有效的抑制。     

用于高功率激光的空心光纤

1　引言由于紧凑和高效激光器最近的发展 ,高功率激光器在工业和医学领域的应用已快速扩展。然而大多数高功率激光有一严重的缺点 :因为石英玻璃的吸收损耗 ,普通石英玻璃光纤不能用作这些激光的传输媒质。空心光纤由金属包层和空气芯组成 ,对从紫外到红外很宽的光谱范围高度透明。因此空心光纤适于传输玻璃光纤不能传输的高功率激光。本文介绍用于红外激光的空心光纤研究的最新成果。2　空心光纤原理空心光纤是由空气或隋性气体芯和吸收包层组成的细管。从光学角度考虑 ,在芯中传输的光在芯与包层界面被反射。与光在普通光纤中传输相比 ,当…     

多模与单模光纤级联系统对激光束的传输

分析了激光束在光纤中的非线性传输损耗,理论上证明了受激布里渊散射(SBS)是光纤传输能力的主要限制因素;实验上在532nm波段对长度为5m,纤芯半径为1.75μm,数值孔径(NA)为0.11的单模光纤的传输能力进行了测定,结果与理论一致。采用模场耦合理论,推导出多模光纤与单模光纤的直接耦合效率表达式,计算得到耦合效率与所选用的多模光纤和单模光纤的纤芯芯径之间的模拟关系。激光器输出波长为532nm;多模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为12.5μm;单模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为1.75μm,实验结果与理论基本吻合。根据理论和实验结果,设计出多模光纤与单模光纤混合传输方案,在柔性传输较高激光功率的同时可以得到高光束质量。     

抽运系统参数对全固态激光输出特性的影响

为了优化全固态激光的抽运系统,研究抽运系统参数对激光输出特性的影响。以半导体激光端面抽运Nd∶YVO4晶体的全固体激光器设计为例,实验对比了采用不同波长（880 nm和808 nm）和不同光纤芯径（100 μm和200 μm）的半导体激光抽运源对激光输出功率、效率和光束质量等特性参数的影响。结果表明采用880 nm直接抽运技术结合采用小光纤芯径长焦深的抽运系统,可减少斯托克斯光子亏损,实现抽运光模式和激光腔模式的匹配来提高效率和激光输出光束质量。     

基于掺杂粉末直拉棒工艺掺镱光子晶体光纤激光特性

采用掺杂粉末直拉棒工艺制备了一种小芯径的掺镱光子晶体光纤。以此光纤为增益介质,抽运波长为976 nm,实现了波长为1045 nm激光连续输出。并研究了抽运功率与光纤长度对激光性能的影响。受限于光纤的小芯径尺寸,该光纤激光器系统激光输出功率最大仅为0.42 W,激光斜率效率仅为33%。实验结果表明,利用掺杂石英粉末直拉棒工艺制备的掺镱光子晶体光纤有望应用于高功率光纤激光器的研制。     

掺镱全光纤激光器研究

用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400 μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前向和后向泵浦,在总泵浦功率223.6 W时,前向泵浦方式中获得激光功率输出152.2 W,光-光转换效率69%;后向泵浦方式中,激光功率输出156.5 W,光-光转换效率70%。最后,进行了双向泵浦实验,泵浦光功率443.8 W时,1080 nm近单模激光功率输出311 W,光-光转换效率70%。进一步增加泵浦功率,会获得更高功率的1080nm激光输出。     

基于ZEMAX的半导体激光器匀光设计

为了满足半导体激光器能量均匀化的应用需求,基于ZEMAX光学设计软件设计了一套光束整形匀光系统。采用非球面镜与倒置柱面镜望远系统的透镜组合对单模半导体激光器进行准直,得到近似高斯圆光斑;在推导了基模高斯强度分布的匀光投影半径的基础上,利用ZEMAX优化得到两个非球面镜组成的匀光透镜组,在一定范围内可获得能量均匀度达96%以上的圆光斑。同时,实现了一个大功率半导体激光器光纤耦合模块的能量匀化设计,满足对能量匀化要求较高的应用。结果表明,该研究为半导体激光器能量均匀化的应用提供了有效方法。     

石英光纤与空芯光纤损伤特性(对比)研究

高功率密度脉冲激光的光纤耦合性能一直制约着激光飞片起爆技术的工程化应用。针对106 W/cm2级功率密度脉冲激光在光纤中的耦合特性,设计了一套光纤对准夹具,用于开放光路下脉冲激光的光纤耦合。使用波长为1 064 nm,脉宽6 ns的调Q脉冲Nd:YAG激光,研究了其在大功率石英光纤和AgI/Ag空芯光纤中的能量传输效率和损伤阈值。结果显示:在焦点前后10 mm范围内,石英光纤的传输效率平均值为76.2%,AgI/Ag空芯光纤的传输效率平均值为61.8%;在焦点前2 mm处,测得石英光纤损伤阈值为22.3 mJ,AgI/Ag空芯光纤损伤阈值为29.4 mJ。通过对比结果可知,AgI/Ag空芯光纤拥有较高的损伤阈值,然而AgI/Ag空芯光纤的传输效率比石英光纤低约15%,其工程化应用潜力还有待进一步开发。     

基于聚合物光纤局域网系统的自由空间光通信

设计了与125 Mbps聚合物光纤局域网兼容的自由空间光通信系统,以实现楼宇间的数据通信,克服聚合物光纤传输距离较短的缺点.自由空间光通信包括发射和接收两个部分,发射部分由650 nm半导体激光器,驱动电路和准直扩束镜组成,接收部分由接收透镜和光电探测器组成.半导体激光器的调制发射功率为3 dBm,光电探测器的探测灵敏度为-27 dBm.分析了大气对光信号的衰减以及大气湍流造成的光斑抖动对通信的影响,记录了系统的信号传输波形和通信眼图.实验表明,自由空间光通信可以延长聚合物光纤局域网的通信距离,使其在实际工程中的应用更加灵活.     

可见与近红外激光通信系统光学滤光膜的研制

在空间光通信中,光学系统起着非常重要的作用,光学薄膜技术已成为制作光学元件的关键技术。对532、808、1064、1550nm激光工作的4个波段,选择Ti3O5和SiO2作为高低折射率材料,借助于膜系设计软件,采用电子束蒸发和离子辅助沉积的方法设计并制备了激光滤光膜。镀膜后的基片在808nm处的透射率大于90%,532、1064、1550nm处的反射率均大于99%。重点解决了808nm透射区半波孔的问题,通过对基片进行清洁、减少薄膜的吸收和进行真空退火等方法提高了膜层的激光损伤阈值。经过性能测试和评估,满足系统的要求。     

利用单透镜结构实现自由空间激光进入单模光纤的耦合研究

自由空间激光与光纤的高效耦合可大幅降低激光 能量损耗。基于高斯光束通过透镜的传输规律,分 析经过单透镜变换后的激光光束特性,即像方激光光束特性。对自由空间激光与单模光纤的 优化耦合进行研究。通过分析匹配单透镜参数对像方光束的影响, 选择单透镜合适焦距参数,实现激光与光纤参数的高效匹配,满足激光光束的像方腰斑小于 10 μm且数值孔 径小于0.12。通过实例,分析采用焦距为5mm的单透镜对780 nm空间激光到单模光纤的耦合效 率,结果表明自由空间激光到单模光纤的耦合效率高达90%。该耦合 系统结构简单,可实现激光由自由空间到至光纤的高效率传输。     

被动式探针光系统工程化改造研究

星光Ⅱ激光装置上建立的紫外探针光系统,用星光Ⅱ的子束作为抽运光源,通过倍频和受激喇曼散射,将波长为1054nm、脉宽约为800ps的激光转换成波长为308nm、脉宽约为60ps、能量为1mJ左右的紫外光,作为激光等离子体诊断的光源。原有探针光系统由于受系统结构不稳定及光束质量较差等因素的影响,不能稳定运行。为了提高系统的运行质量和稳定性,对原系统进行了工程化的改造。通过实验验证,探针光系统输出能量能够达到1mJ左右、脉宽约为30ps、均匀性较好、运行成功率大于90%,这一结论满足了激光等离子体诊断光源的要求。     

特种液芯光纤微弯性能实验研究

采用自研制的液芯光纤,通过其在自由状态下的微弯传光性能的测试,研究液芯光纤的轴向微小弯曲和光强损失之间的关系,给出了实验数据及分析,为液芯光纤的进一步应用提供实验依据。     

光纤共振喇曼光谱法探测水中超痕量生物分子

水中微量生物分子的探测、识别和控制研究是很重要的课题。采用光纤内共振喇曼光谱法,可以提高喇曼光谱的强度109倍。把少量β胡萝卜素溶于吡啶与水的混合液体,充入空心光纤中构成液芯光纤,用514.5nm,30mW激光激发,获得了浓度为10-7mol/L～10-9mol/L的β胡萝卜素喇曼光谱。该技术为研究水中微量生物分子提供了一种新的实验方法。