输出功率50 W的脉冲染料激光放大器

推导了准稳态下横向抽运的脉冲染料激光放大器的简化速率方程,提出了双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的设计原则和设计方法.应用高功率脉冲染料激光放大器的物理设计结果,研制了输出功率为50 W的脉冲染料激光放大器的实验装置.采用铜蒸气激光(CVL)作为抽运光,在此染料激光放大器上进行了实验研究,获得染料激光输出功率为52 W,抽运激光功率提取效率为41%.给出了染料激光波长、注入染料激光功率以及抽运激光的时间和空间匹配特性与染料激光放大器输出激光功率和抽运激光功率提取效率的相互关系,讨论了染料溶液浓度对双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的输出光束质量的影响.     

固体激光与铜蒸气激光混合抽运的染料激光放大实验

采用倍频Nd:YAG绿光激光器与铜蒸气激光器混合抽运双级染料激光放大器的实验方法,通过抽运激光器精确的脉冲同步控制和匹配技术,获得了9.0W的染料激光输出,第二级染料激光放大器对抽运激光的提取效率达到了26.6%,系统总提取效率达到了13.6%.实验研究了染料激光输出功率和抽运激光提取效率随染料激光波长的变化关系.     

倍频固体激光抽运双级染料激光放大系统的实验

报道了用倍频Nd∶YAG绿光激光器抽运双级染料激光放大系统的实验过程。实验应用两台高平均输出功率、高脉冲重复频率的倍频Nd∶YAG绿光激光器,通过精确的脉冲同步控制技术,实现了对双级染料激光放大系统的抽运,获得了放大级最高提取效率16. 8% ,总提取效率10. 6% ,最高输出功率9. 2W的实验结果。得到了抽运激光提取效率随染料激光波长、染料溶液浓度和抽运激光峰值功率的变化关系。     

准分子激光低抖动延时同步系统

准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要,设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法,利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性,最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在1～100 Hz频率下运行稳定,输出触发脉冲信号延时范围为56 ns～2.4μs,理论延时步进为10 ps,抖动在±1 ns内,完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。     

纳秒双脉冲激光的控制方法

研究了用于航空发动机涡轮叶片气膜孔加工的双脉冲激光控制方法。报道了采用两台闪光灯抽运的电光调Q激光器偏振组束产生100 ns左右时间间隔的双脉冲激光的实验结果。共轴的双脉冲激光的时间间隔可以在零到几百纳秒之间自由调节。双脉冲最大相对定时抖动小于5 ns。双脉冲激光器的重复频率40 Hz,双脉冲能量大于400 mJ。     

高重复率激光时间比对激光发射时序精确控制

我国空间站即将首次开展高重复率（~kHz）星地激光时间比对,搭载的星载探测器拟采用固定门控开启模式,对地面激光发射时序的控制提出了高实时、高重复率和高精度等要求。基于卫星激光测距（SLR）的距离门控原理,提出高重复率激光时间比对地面激光点火信号精确产生方法,以使上行激光脉冲能在门控信号之后短时间内到达星载探测器,极大减少噪声干扰。该方法可在单片可编程门阵列FPGA中实现,具有重复率大于10 kHz、控制精度5 ns以及软件交互简单等优势,结合方法计算精度和半导体泵浦激光器的纳秒级触发抖动,预计地面激光发射时刻精度最终控制在10 ns以内,满足空间站激光时间比对激光发射时序的控制需求,并可为其他激光时间比对工程的实施提供技术支持。     

石墨烯实现Nd:YVO_4激光器1064nm和1342nm双波长被动调Q

在激光二极管端面抽运的三腔复合镜Nd…YVO4双波长激光器中,通过合理配置两个支腔腔长和输出镜透射率,采用石墨烯分散液作为可饱和吸收体,实现1064nm和1342nm双波长激光被动调Q。当1064nm支腔透射率为20%时,获得脉宽为10.8ns的1064nm脉冲和脉宽为12.5ns的1342nm脉冲,1064nm脉冲在前,两脉冲峰值的时间间隔为16ns;当1064nm支腔透射率为25%时,获得脉宽为11.3ns的1064nm脉冲和脉宽为14.2ns的1342nm脉冲,1342nm脉冲在前,两脉冲峰值的时间间隔为19ns。根据双波长谱线竞争理论和石墨烯对1064nm和1342nm激光的可饱和吸收特性,对上述实验结果给予了合理的理论解释。     

实用的LD抽运预激光电光调Q单纵模激光器

使用设计新颖的双台阶脉冲发生器产生双台阶电脉冲 ,为低压KTP晶体泡克耳斯盒提供调Q驱动 ,将端面抛光的Nd∶YLF棒置于激光腔中 ,采用二极管激光器抽运 ,通过调节第二台阶电脉冲的幅度和持续时间 ,利用预激光和标准具效应的选模特性实现了Nd∶YLF激光器稳定、低同步晃动的单脉冲、单纵模脉冲输出。脉冲宽度 6 7ns,脉冲能量 1 15 6mJ,峰值功率 0 17MW ,单纵模几率 10 0 % ,单脉冲能量稳定度 3% ,调Q触发电脉冲和输出激光脉冲相对时间抖动 <4ns。激光器外围电路简单 ,系统可靠性高 ,结构简单紧凑 ,容易调整     

激光功率密度对低浓度若丹明6G染料激射寿命的影响

把固体染料激光器工作介质激射寿命的概念推广到液体染料激光器中,同时提出了一种针对液体激光染料激射寿命的双激光光路测试方法.该方法使用波长为532 nm的Nd:YAG脉冲激光器作为抽运光来模拟染料激光器中的抽运条件,用波长相同的低功率连续激光作为监测染料分子在抽运光作用下失效速率的手段.利用半导体制冷器件,PID温控仪和水浴槽实现了液体染料的恒温控制.测量了激光平均功率密度从6.3×103～2.2×104 W/m2变化范围内R6G染料乙醇溶液的激射寿命.实验结果表明,染料的激射寿命与抽运光功率密度成反比,比例系数可以解释为染料分解一半时,分子单位吸收截面上累积的辐照能量.用该系数表征染料的激射寿命特征更具有普遍意义.     

双脉冲激光诱导铝等离子体的双波长干涉诊断

双脉冲激光诱导等离子体在激光加工、元素检测、材料去除等领域有广阔的应用前景和发展空间,对其进行诊断具有重要意义。针对延迟双脉冲激光诱导铝等离子体的作用效果和影响机理,采用双波长干涉法对其时间演化规律展开研究。基于马赫-曾德尔干涉仪搭建了双波长干涉诊断系统,得到了双脉冲激光诱导等离子体干涉图。通过对干涉图的处理和分析,得到了等离子体电子密度随双脉冲激光延迟时间的变化规律。结果表明,随着双脉冲激光延迟时间的增加,第二束脉冲激光对等离子体电子密度的增强效果先加强后减弱。其中,双脉冲激光延迟时间为10 ns时,对等离子体电子密度的增强效果最强,在30 ns时刻,其中心区域平均电子密度可达6.49×1019 cm?3,相较于同等能量单脉冲激光诱导等离子体提升了26%。同时研究了延迟时间对第二束脉冲激光作用机制的影响。研究结果为双脉冲激光诱导等离子体的优化方向提供了参考。     

脉冲激光测距时刻鉴别方法的研究

介绍了一种用于脉冲激光测距技术的双阈值前沿时刻鉴别方法。分析了由接收信号幅度变化引起的计时误差。 采用双阈值前沿时刻鉴别方法产生了飞行时间测量的停止信号和与幅度相关的时间点信号。使用高精度时间测量芯片测量了脉冲信号飞行 时间和信号幅度相关的时间间隔,并对由时刻鉴别器产生的漂移误差进行了修正,获得了误差为$\pm$ 3cm的测距结果。与其它时刻鉴别方 法相比,该方法无需增益控制,其电路结构简单,动态范围宽,而且在脉冲幅度饱和后仍能对漂移误差进行修正。     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

受激布里渊散射主被动混合调Q光纤激光器

基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120~200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz~90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。     

高重复频率、窄脉宽全固态光纤放大器种子源

高重复频率、窄脉宽的全固态激光器种子源级联光纤放大器是获得高功率脉冲激光输出的有效手段.短上能态寿命的Nd:YVO4晶体在连续抽运、高重复频率Q开关工作时容易得到接近连续性能的平均输出功率.理论分析了声光(AO)调Q器件中影响输出能量和脉宽大小的主要因素,优化配置了腔型参数.利用激光二极管(LD)光纤耦合模块端面抽运Nd:YVO4晶体,实现了声-光调Q重复频率100 kHz以上,脉宽20 ns以下,波长1064 nm的激光输出.在抽运功率5.7 W时,得到了脉宽15.3 ns,重复频率150 kHz的种子光输出,在级联单级光纤放大器后,得到了20 W的输出.     

光纤在舰载激光主动干扰系统中的应用

以舰载激光器的应用为立足点,将光纤应用于激光器中,使用光纤束耦合传输脉冲氙灯改进了原有激光器的泵浦方式。激光光纤传输具有轻便易于布设的优点。实验结果证明了脉冲氙灯光纤耦合泵浦方式是可行的,此方案可研制出更轻便的激光发射天线以满足装舰需要。     

大功率光纤激光器泵浦源LD驱动电源设计

根据大功率、低噪声半导体泵浦光纤激光器对于激光电源的要求,通过LD工作原理和输出特性分析,设计一种以ADuc842高速单片机为主控芯片的LD驱动控制电路。设计采用自动电流控制(ACC)和自动温度控制(ATC)的方式,实现LD的恒流源驱动和恒温控制。设计还引用了双限流电路、浪涌吸收电路及慢启动电路等一系列保护电路,提高了LD的抗冲击能力和工作稳定性。实验结果表明,电流输出稳定度优于0.5%,温度稳定度达到±0.1℃。     

高增益二极管泵浦固体激光放大器

对高增益二极管泵浦固体激光放大器进行了设计,在输入脉冲峰值功率为１～１０００Ｗ级、脉宽为１０～３０ｎｓ的条件下,利用８０８ｎｍ半导体泵浦源对一种新型几何结构的固体增益介质进行泵浦,实现１００ｍＪ级的脉冲能量输出。     

全光纤结构的脉冲光纤放大器

结合双包层掺镱光纤(YDCF)和主振荡功率放大(MOPA)技术,利用熔融拉锥的光纤侧面耦合器,设计和实验研究了全光纤结构的脉冲光纤放大器。在不同重复频率时,通过放大脉冲激光的输出光谱,对输出脉冲激光中的剩余抽运光和受激拉曼散射光功率进行了修正;并研究了激光脉冲的时域特性,以及在脉冲放大过程中对输出激光脉冲宽度的压缩作用。获得输出放大脉冲激光的主要参数:峰值波长为1075 nm,脉冲宽度为18~300 ns,重复频率为5~20 kHz,峰值功率达9.87 kW,斜率效率达52.2%,光束质量M2=2.0。同时,制作完成了一台结构紧凑、全光纤结构的脉冲光纤放大器样机,其最大外形尺寸为370 mm×270 mm×90 mm。     

全固体1.3μm增益开关激光器的研究

增益开关和Q开关是获得脉冲激光运转的常用方法,对于在非线性光学研究、光通讯第二窗口装置检测、光纤传感等方面有着广泛应用前景的1.3μm波段全固体激光的脉冲产生,提出了使用增益开关的方法。首先在理论上使用速率方程对增益开关的运转进行分析,并就腔长对脉冲参数的影响进行了数值模拟。接着在实验上采用高频调制激光二极管供电电源的方法,使Nd:YVO4激光器工作在增益开关状态,即通过逐渐减小工作电源泵浦电流的脉冲宽度,使激光仅输出弛豫振荡的第一个脉冲,最后在泵浦电流脉冲宽度为5μs时,获得了平均功率80mW,光脉冲宽度200ns,频率200kHz,峰值功率2W,单脉冲能量0.4μJ的1.342μm激光的增益开关运转。     

人眼安全高重频窄脉宽单模全光纤激光器特性研究

介绍了基于主振荡功率放大结构的人眼安全全光纤激光器.首先对比了电光调制及直接调制产生的种子激光在百kHz重复频率、纳秒级脉冲宽度的激光放大器中优缺点,综合系统需求选择直接调制方式;之后对窄脉冲单模放大中出现的脉冲分裂现象进行了研究,选用10 m纤芯的双包层铒镱共掺光纤,仅通过两级放大即获得了1 550 nm,重复频率为200 kHz,脉冲宽度为4.07 ns,峰值功率为1.02 kW的单模激光输出.具有结构紧凑、稳定可靠的特点,可用于三维视频激光雷达.