高重复率电光Q开关Nd:YAG激光器

研制了高重复率电光Q开关Nd:YAG激光器,激光谐振腔是曲率半径为10m的全反镜和反射率为4%的输出镜组成的平凹腔,选用2支脉冲氙灯(7mm×130mm)串联作为Nd:YAG激光棒(8mm×140mm)的泵浦源,电光晶体选用KDP。为了实现高脉冲能量、窄脉冲宽度和高重复率的激光输出,设计了新型的IGBT氙灯斩波放电电路和雪崩管电光Q开关电路。应用上述方法和装置,成功地获得了重复率3～20kHz、脉宽10～25ns、脉冲能量300～500mJ的重复率脉冲Nd:YAG激光。     

创新,科技进步驱动力——访上海光机所高功率激光单元技术研究与发展中心高级工程师蒋宝财

激光光源是惯性约束聚变（ICF）研究中大型激光驱动器的关键单元支撑技术之一，当今世界上只有极少数几个国家能够研发高功率脉冲氙灯。自20世纪60年代以来，该中心一直从事激光光源的研发工作．目前已经具备完善的研究生产设施及自动化光源测试设备。该中心研制的高功率、大能量、高／低重复频率脉冲氙灯和连续氪灯以及试制成的多种应用于国防军工、民生经济的特型光源，曾获多项中国科学院和省部级科研成果奖。新型高功率脉冲氙灯为“神光”系列装置的建设作出了应有的贡献。[编者按]     

用于高功率激光系统的脉冲氙灯

高功率脉冲氙灯系列研制目的,是为高功率固体激光系统提供性能良好的闪光灯。要求氙灯的结构简单、使用方便、脉冲时间短、负载能量和辐射效率高、闪光寿命长,以及工作可靠稳定等最佳泵浦参数。这类脉冲氙灯系列有:应用在六束高功率激光系统的TMS-30和TMS-25型灯;应用在12~#装置的TMS-15和TMS-17型灯。前者是铜帽灌铅封接灯,后者是过渡玻璃封接灯。闪光灯工作的稳定性是大型激光系统正常运转的重要因素,主要表现在灯的自闪、漏闪以及短寿命早期破坏。灯的自闪漏闪决定于灯的自击穿电压和着火电压。单灯自击穿     

PSpice在高功率固体激光能源系统中的应用

在神光能源系统模块中,依据脉冲氙灯放电特性及氙灯放电回路的技术要求,采用仿真软件OrCAD PSpice分别从脉冲氙灯的五路放电、氙灯能量分配及能源模块在放电过程中存在的故障三个方面进行模拟仿真并给出仿真结果,并与实际装置运行数据进行比较分析,其仿真的结果与实际理论分析结论基本一致,验证了仿真模型及过程的可靠性,这为高功率激光装置的电子计算机辅助设计和分析提供了一种新途径。     

脉冲氙灯瞬态放电特性实时检测

随着惯性约束核聚变（ICF）的发展,对激光驱动器提出了很高的要求。本文研究了脉冲氙灯瞬态在线检测系统对脉冲氙灯放电电压、电流和发光强度进行实时监测的方法和系统的结构,结合氙灯的瞬态放电特征,利用光电隔离、光纤传输、高速A／D采样等技术,获取氙灯瞬态放电 数据。有效的实现了弱电系统对强电系统的远程测控,为大型激光驱动器能源系统的自动测控打下良好的基础。     

600kJ高功率激光放大器能源模块的研制

简要介绍了某激光驱动器模块化脉冲供能系统的研制。该脉冲供能系统可为激光器的10组氙灯提供脉冲能量,是高功率激光器的重要组成部分。该能源模块具有主电路结构简单、性能价格比较高、抗干扰性能良好等特点。首次在国内同类模块装置中使用高比能、自愈式、金属化介质电容器,首次成功使用高频高压开关电源作为能库充电机。     

600kJ高功率激光放大器能源模块的研制

简要介绍了某激光驱动器模块化脉冲供能系统的研制。该脉冲供能系统可为激光器的10组氙灯提供脉冲能量,是高功率激光器的重要组成部分。该能源模块具有主电路结构简单、性能价格比较高、抗干扰性能良好等特点。首次在国内同类模块装置中使用高比能、自愈式、金属化介质电容器,首次成功使用高频高压开关电源作为能库充电机。     

高功率脉冲氙灯的动态PSpice模型研究

根据气体放电相关理论建立高功率脉冲氙灯仿真模型,阐述了放电回路设计的基本原理,采用建立的模型通过计算机对TIL及NIF装置进行仿真,给出了放电回路的仿真结果,与装置运行实际数据比较发现仿真模型及过程可靠,为高功率激光装置的电子计算机辅助设计和分析提供了一种新途径。     

脉冲氙灯放电时等离子体电阻的研究

确定脉冲氙灯脉冲放电电阻和电流特性的关系,对于解决由储能器到脉冲氙灯之间的能量有效传输问题以及进行脉冲灯的计算是非常重要的,而且放电电阻和电路参数的匹配决定了放电的波形,进而也影响放电的功率、等离子体温度、辐射强度和光谱分布。在实验的基础上测试了不同口径、不同充气气压的高功率脉冲氙灯在不同放电条件下等离子体柱的电阻,探讨了放电过程中放电电阻的特性。     

长脉冲医用Nd:YAG激光器斩波技术的研究

运用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)对泵浦氙灯进行斩波放电,并采用间歇式长脉冲斩波技术。设计了一套能发射和控制长脉冲激光的Nd：YAG激光器。与传统连续式长脉冲斩波技术相比。该技术使IGBT在更大的安全工作区(SoA)内稳定工作;泵浦功率高,提高了激光器的电光转换效率;在不影响疗效的情况下,使输出激光对皮肤的热作用变缓,从而能有效防止正常皮肤的热灼伤。运用该技术得到了波长为1064nm、最大能量可达50J和脉冲持续时间在9～99ms内可调的激光脉冲。     

过渡玻璃封接的大口径脉冲氙灯研究

报道一种过渡玻璃封接的大口径脉冲氙灯,其密封性能好,极限负载大,基本输出特性与过渡玻璃封接的小口径脉冲氙灯基本相同。主要在ICF研究中用作大功率激光器的泵浦光源。     

脉冲氙灯用截紫外石英玻璃管性能的研究

研究了不同CeO2浓度掺铈石英玻璃的光谱性能和机械强度，制备了几种不同杂质(CeO2，Al2O3，TiO2)含量的掺铈石英玻璃管，并且这些掺铈石英玻璃管用相同的工艺研制成大功率脉冲氙灯。对掺铈石英玻璃管的光谱性能、机械性能和热学性能进行了测试，并测试了脉冲氙灯放电的极限负载能量。通过对比实验表明，掺入适量的CeO2等杂质的掺铈石英玻璃管可以吸收氙等离子体的320nm左右的近紫外辐射，改善脉冲氙灯的辐射光谱。但CeO2等杂质的掺入降低了掺铈石英玻璃管的机械强度，导致掺铈石英玻璃管脉冲氙灯的极限负载能量比纯石英玻璃管脉冲氙灯有差距，影响了掺铈石英玻璃管脉冲氙灯的使用寿命。因此，有必要研制一种既能吸收氙等离子体的320nm左右的紫外辐射，又具有高强度的脉冲氙灯管壁材料。     

KGW晶体1．067μm激光特性研究

本文报道了我所生长的掺钕钨酸钾钆（ＫＧＷ）晶体的脉冲激光特性．当用氙闪光灯泵浦时,尺寸为φ３．４ ｍｍ×２４ ｍｍ的ＫＧＷ激光棒,最大激光输出为每个脉冲３５８．４　ｍＪ,总效率为 １．７％,斜率效率为 ３．３％,波长为１．０６７μｍ．实验证明,ＫＧＷ是一种很有前途的小型激光器工作物质．     

氙灯泵浦的NYAB绿光激光实验研究

本文报道自倍频激光晶体NYAB的脉冲激光特性。以φ3mm×25mm的小型氙闪光灯泵浦φ3×11mm~3等不同尺寸的激光棒时获得了能量为数毫焦耳、波长为0.53μm的绿色激光输出。开展了1～20pps的重复率脉冲激光实验,实践表明,NYAB是一种很有前途的小型绿色激光器的工作物质。     

Investigation of the operating characteristics of the 3.5 µ xenon laser

Amplification at 3.508 μ in pure xenon dc-excited discharges has been measured over a wide range of gas pressures and for several discharge diameters. For pressures greater than 10 mTorr, the unsaturated gain increases monotonically as the pressure decreases. Gain varies inversely as the radius for large bore (radius ≥ 3.5 mm) amplifers, but a complicated, pressure-dependent variation between gain and discharge diameter was observed in amplifiers of less than 3-mm diameter. Gain saturation occurs at low Signal levels and results in small output powers from conventional xenon lasers.     

高平均功率LNA激光器研究

给出了铝酸镁镧(LNA)激光晶体在重频脉冲运转下的激光特性,一根ï6mm×116mm的LNA晶体在脉冲氙灯泵浦下,采用高重频脉冲工作方式,激光平均输出功率达到86.6W,斜效率25%。     

Energy storage and heat deposition in flashlamp-pumped sensitizederbium glass lasers

Measurements of population inversion energy storage and heat deposition in flashlamp-pumped Nd:Yb:Er:glass and Cr:Nd:Yb:Er:glass lasers are reported. A thermal camera is used to measure temperature changes following isolated flashlamp pulses. A rate equation model is developed in order to determine energy storage from the output versus input energy characteristics of erbium lasers operating in a free-oscillation mode. Contributions of different sensitizers are distinguished by spectrally filtering flashlamp-pump radiation. Ratios of the deposited heat per unit stored energy in both glasses are compared for several spectral regions     

Generation of extended pulse trains of minimum duration by passivenegative feedback applied to solid-state Q-switched lasers

Intracavity self-focusing in a thin two-photon absorber acts, in combination with pinholes, as an efficient power and energy limiter in flashlamp (pulsed) and arc lamp (CW) pumped actively passively mode-locked crystalline Nd-doped lasers. Power limiting by the intracavity two-photon absorber is exploited to create the condition for optimum pulse compression in the saturable absorber. Additional pulse shortening is due to the elimination of the pulse tail by self-defocusing in the nonlinear crystal. Extracavity and intracavity measurements, as well as three-dimensional computer simulations, give a complete understanding of the pulse evolution in the cavity, including the two mechanisms of pulse shaping and compression     

Effects of simmer current on flashlamp impedance and their combinedinfluence on the output of a quasi-CW Nd:YAG laser

This paper reports the results of investigations carried out on the influence of simmer current on flashlamp impedance and performance of a flashlamp-pumped Nd:YAG laser operating in the quasi-CW mode. A pulse power source with an adjustable output pulsewidth (1-20 ms) and an adjustable simmer current source (30 mA to 6 A) developed specifically for the study were used. It is found that the simmering of the lamp reduces the impedance factor of the lamp, increases the correct arc diameter, and reduces the peak current density of the flashlamp discharge. It improves the efficiency of the flashlamp pump source and, hence, the efficiency of the Nd:YAG laser also. An appropriate choice of the simmer current, using the results obtained, can lead to higher efficiency of the laser and increased life of the lamp     

闪光灯泵浦平板自波导染料激光器

本文描述一台四灯泵浦平板自波导染料激光器,以30次/秒脉冲重复率运转时平均输出功率达3瓦。利用泵浦脉冲在激活介质内所造成的折射率梯度的非均匀分布形成激光波导腔,充分利用了染料溶液的高增益区,由此获得高效率和高功率输出。