紧凑型1.57μmOPO激光器

设计了紧凑型1.57μmOPO激光器,以满足工程化的需要。分别采用两种非稳腔腔型的1.57μmOPO激光器,同样为Cr4+:YAG被动调Q,在7J的电能量输入下,得到输出能量6mJ、发散角3.0mrad和输出能量4mJ、发散角为3.0mrad的两种高光束质量的1.57μm人眼安全激光输出。以极其简单的结构克服了OPO激光器光束质量不好的困难。     

高重复频率大能量锁模激光器技术

建立了一套以主动-主动瞬态锁模激光器为主振荡器,一级双程预放大和两级单程放大组成的高重复频率大能量锁模激光系统,并采用了精密腔长调节、单脉冲选择、热退偏补偿及扰高功率密度光损伤等关键技术.在频率20 Hz时,1064 nm单脉冲激光输出能量≥500 mJ,脉冲宽度为300 ps,发散角≤0.8 mrad,外触发与出光时间抖动为±15 ns.用BBO晶体倍频,532 nm激光输出能量≥240 mJ,转换效率≥45%.该激光器已用于远程人造卫星测距,工作脉冲次数≥2×108,测距精度2 cm左右.     

10 ps大能量卫星测距用激光器

本项目紧跟国际先进技术,振荡级采用半导体激光抽运、半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术,获得了10 ps左右稳定的锁模脉冲输出.利用成熟的氙灯抽运再生放大器及两级单通能量放大器,实现了对10 ps宽度的全固态半导体可饱和吸收镜锁模激光脉冲的有效放大.该激光器最后输出的主要指标为:波长532 nm,单脉冲能量50 mJ,工作频率1～20 Hz,发散角≤1 mrad,能量稳定度+5%.     

定向棱镜谐振腔的特性研究

采用定向棱镜谐振腔在固体激光器上获得了腔镜允许失调角为± 2 0°的高抗失调稳定性和远场发散角小于 1.6 mrad,光场模式为低阶模的高光束质量的激光输出 ,并对谐振腔的特性进行了理论分析。     

扭摆腔被动调Q获单纵模光滑激光脉冲

使用扭转模腔结合被动调Q技术在Nd:YAG激光器中获得1.064 μm单纵模光滑调Q脉冲输出.脉冲宽度40 ns,单脉冲能量8.8 mJ,重复频率10 Hz,在阈值电压附近利用两种简易方法测量单纵模出现概率大于98%,两种方法为波形观察法和F-P标准具多光束干涉法.使用刀刃法测得近场光束发散角为1.493 mrad,远场发散角为1.349 mrad,M2值为1.33.     

非链式脉冲DF激光器非稳腔设计与实验研究

采用正支虚共焦腔型对非链式脉冲DF激光器进行非稳腔参数设计并开展实验研究,通过与平凹型稳定腔的对比,揭示了非稳腔在压缩激光远场发散角、提升光束质量方面的显著优势。选取能体现远场能量集中度以及实际光束与理想光束偏移程度的衍射极限倍数β为光束质量评价参数,实验中以86.5%环围能量定义光斑大小,并利用90-10刀口法测量光斑尺寸。通过对不同放大率及模体积的9组非稳腔实验结果的对比,得到了设计优化非稳腔结构参数的规律。综合输出能量、远场发散角、衍射极限倍数β三方面因素,得到了最佳非稳腔参数为放大率M=1.89,后反射镜口径D=40mm,此时激光远场发散角(全角)为0.74mrad,β=1.35,输出能量为1.86J,峰值功率为16.4MW。     

高功率高光束质量双棒串接脉冲Nd:YAG激光器

为获得用于工业应用的高功率、高光束质量脉冲激光输出。理论分析了谐振腔结构,设计出双棒串接、双氙灯泵浦的平行平面腔脉冲Nd∶YAG激光器,使用像传递系统和90°偏振旋转器有效补偿热致双折射效应,激光器稳定工作在基模动力学稳定区边界时,实现了平均功率971 W、光束参数积11.43 mm.mrad的激光输出,与理论分析相符。     

小型TEA CO2激光器非稳腔的研究

本文对测距用的小型TEACO2激光器非稳腔进行了研究。该激光器可输出32.96mJ的能量,光束发散角为1.68mrad。实验结果表明:平凸非稳腔与同种激活介质、同样腔长、同样输出耦合因子的平凹稳定腔相比,前者的光束发散角压缩了约三倍。     

高峰值功率窄脉宽宽温Nd…GdVO_4激光器

报道了一种可宽温稳定工作的高峰值功率亚纳秒被动调Q的Nd…GdVO_4激光器。激光振荡级采用平凹腔结构,以尾纤耦合半导体激光器端面抽运Nd…GdVO_4晶体,以Cr~(4+)…YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q。在抽运吸收能量为5.9mJ时,振荡级输出峰值功率为1.5 MW,脉冲宽度为600ps的脉冲激光,单脉冲能量为0.9mJ,光-光转换效率为15.4%,光束发散角为1.2 mrad。采用端面抽运的双程放大结构对振荡级输出激光进行放大,最终得到峰值功率为3.5 MW,单脉冲能量为2.1mJ激光输出。测量了不同温度下的激光能量的变化,结果表明,在20~36℃的温度范围内,激光输出能量的抖动量(均方根)为5%。激光器结构紧凑、功耗低,可作为未来空间激光应用的光源。     

激光光束参数对声光器件性能的影响研究

研究了基模（TEM00）工作状态下,声光器件的衍射效率、光脉冲上升时间与激光光束直径、发散角的关系。依次采用光束直径为0.15 mm、0.30 mm、0.45 mm,光发散角为3 mrad、4 mrad、6 mrad的激光作为入射光源,对电极宽度0.5 mm的声光器件进行了衍射效率和光脉冲上升时间测试试验,对试验数据进行了对比和理论分析。结果表明,声光器件的衍射效率、光脉冲上升时间与激光光束直径、光发散角密切相关。     

高单脉冲能量重复频率TEA CO2激光器

为了满足激光推进、光电对抗等应用领域的需要,研制了一台高单脉冲能量高重复频率新型TEA CO2激光器。采用紫外(UV)预电离双路Ernst石墨电极串并联放电结构、超薄水冷不变形镜折叠腔、双回路直冷式封闭循环流动系统和高压大电流快脉冲开关电源等技术,解决了高功率高压电容充电、高气压大体积均匀辉光放电、高气压高速均匀流场、激光谐振腔和高脉冲能量、高重复频率脉冲激光输出等技术难题。成功研制了一台最大脉冲激光能量92 J,重复频率35 Hz,激光输出发散角1.4 mrad,脉冲能量稳定性0.8％,平均功率大于3000 W的脉冲激光器。     

角锥棱镜阵列谐振腔钕玻璃激光器实验研究

利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜,设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究.实验中获得了能量大于500 J的1.06 μm激光脉冲,发散角0.6 mrad左右,电光效率为2.3%.实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲,而是中间有一个强峰,周围分布着一系列强度小得多的次峰.最后,对实验结果进行了解释与讨论,提出了利用角锥棱镜阵列进行光束相干合成的设想.     

56 J高能长脉冲Nd:YAG固体激光器

从速率方程出发,推导出长脉冲Nd:YAG高能固体激光器的平均功率表达式及单脉冲能量表达式,模拟得到输出镜最佳透过率及最大输出平均功率.采用对称平行平面谐振腔研制出灯泵浦脉冲Nd:YAG激光器.激光器输出最大单脉冲能量56 J,最大平均功率为500 W;光束质量M2=48.7,总体电光转换效率为4.2%,输出功率稳定性为±2%.     

非稳腔大功率绿光激光器的研究

为了提高激光的光束质量和提供准直的平行光束,为抽运钛宝石提供优良的大功率的绿光抽运源,对激光二极管侧面抽运Nd:YAG声光调Q腔内倍频固体激光器进行了研究.实验中采用凸平直线非稳腔,将凸面镜和增益介质热透镜效应等效为望远镜系统进行分析.由实验可知,凸平非稳腔具有较大模体积、良好的稳定性等优点;利用二类相位匹配的磷酸钛氧钾晶体进行腔内倍频,当抽运功率为200W时,获得脉宽109ns、重复频率9.3kHz、发散角小于2mrad的42W绿光输出,光光转换效率达到21%,24h长时间的工作,不稳定性小于2%.结果表明,利用非稳腔腔型,在侧面抽运的模块中可以实现高效的大功率绿光输出.     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。     

光学暗室内杂散激光能量分布模型仿真与测量

为了模拟1.06μm脉冲激光在暗室内壁多次漫反射后的能量分布,在对暗室内激光目标反射特性研究的基础上提出了神经网络叠加的算法,并建立了暗室内杂散激光能量分布数学模型;利用模型仿真得到了入射能量为1J的1.06μm脉冲激光漫反射能量分布图,分布图表明暗室的整体消光性能较好,但是个别壁面存在局部较强的反射区域,该区域的激光能量最大值约为3.5×10-4J;通过模型的理论计算与实际验证测量分别得到了监测探头的能量密度理论值与实测值,对两组数据的比对分析表明,理论值与实测值的最大和最小相对误差分别为10.7%与1.3%,并且两者的分布规律一致。结果表明,此模型具有较高的可信度和仿真精度,能够满足内场仿真试验的实际需求。     

采用平凸腔自准直输出的(Ce,Nd):YAG激光器

大多数小型手持式激光测距仪均采用平行平面谐振腔结构的Nd:YAG激光器作为测距光源,因其激光器的峰值功率不高,激光束散角差,重复工作频率低而使测距仪的性能受到一定限制。我们采用能同时压缩脉宽和束散角的平凸型非稳腔和热效率高的新型双掺(Ce,Nd):YAG晶体,装调出的激光器获得了18.6mJ能量,5ns脉宽,0.6mrad束散,峰值功率3.7MW的激光单脉冲输出。     

热退偏损耗完全补偿的千赫兹电光调Q Nd:YAG激光器

为了同时补偿固体增益介质的热致双折射及热透镜效应,进一步提高重复频率1 kHz激光二极管(LD)侧向抽运高平均功率电光调QNd∶YAG激光器的输出功率,设计了一种完全消除热退偏损耗的双调Q开关谐振腔结构,此结构在传统调Q谐振腔的基础上沿着偏振片的退偏方向增加了一个调Q谐振支路,并使得激光从增益介质方向输出.实验结果表明,此激光器的单脉冲能量比单Q开关结构的非补偿腔输出能量高出74.7%.当侧面抽运的激光二极管输出脉冲能量达到307 mJ时,激光输出能量达到26.2 mJ,光-光转换效率为8.5%,光束发散角为1 mrad.     

注入锁定铜蒸气激光器的时空、能量以及偏振特性

采用P分量的偏振光注入到平行平面腔的铜蒸气激光器中,结果表明,与未加注入光时的振荡器比较,注入锁定铜蒸气激光器的输出功率提高了43％,P分量的偏振度从0.30提高到0.78,脉宽由36ns加宽到48ns,输出光的发散角显著改善,由7.8mrad降到1.1mrad,与注入光束基本相同。     

LD抽运免调试谐振腔被动调Q的固体激光器

将免调试谐振腔应用于二极管抽运固体激光器 ,采用Cr4 + ∶YAG晶体被动调Q ,准连续二极管侧向非均匀抽运Nd∶YAG激光棒 ,传导冷却 ,KTP腔外倍频 ,具有结构紧凑、抗失调能力强的特点。获得了远场近似平顶高斯分布的激光输出 ,输出波长 0 5 3μm ,能量 5 2 2mJ pulse ,稳定性 0 5 % ,电 光转换效率 3 4 % ,脉宽～ 6ns,重复频率 10～ 4 0Hz,发散角 2 8mrad。