锥形镜谐振腔的损耗

本文用光学矩阵法获得了锥形镜谐振腔90°锥角所容许的范围。探讨了腔的损耗及允许失调。     

免调试固体激光器的研究

描述了一种新型的免调试激光装置.它采用定向棱镜作为谐振腔的全反镜,在固体激光器中安装后不经调试就能实现激光运行,它具有抗失调能力强、远场光场能量集中、发散角小的特点,角度失调允量±20°,棒轴平移量为D/4,发散角小于3mrad.在100Hz高重复频率运行时,单脉冲Cr4+:YAG晶体被动调Q输出能量达到300mJ,且光场分布均匀.     

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。     

紧凑型人眼安全OPO激光器

提出了OPO与泵浦源激光器共用一个谐振腔的新型结构,保证了OPO谐振腔和基波谐振腔的腔模最佳匹配,OPO光束质量得到了很大提高。泵浦源激光器,采用布氏角切割的Cr∶YAG晶体作为被动Q开关,定向棱镜作为谐振腔全反镜,使得整个OPO激光器具有结构紧凑、抗失调能力强的特点。1. 57μm激光的输出能量8mJ、发散角5. 5mrad、重复频率1 /6Hz。     

直角内圆锥面全反镜折叠腔激光器的输出特性

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性特别是热稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内圆锥面反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔.实验结果表明,在圆锥全反镜失调角小于37.3′时,圆锥折叠腔激光器的单脉冲输出能量下降小于5%,且近场输出光斑没有明显变化;经模式仪分析表明,圆锥折叠腔激光近场光强分布均匀.圆锥反射镜折叠具有非常强的抗失调能力,结构简单,便于安装调整,特别适合于恶劣环境下的强激光系统应用.     

高能激光器抗失调谐振腔的输出特性

在脉冲TEA CO2 激光器中采用角隅反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。本文重点研究了角隅谐振腔气体激光器的抗失调特性,并与平凹腔气体激光器进行了对比。在平面输出镜失调角同为6角分时,实验结果表明若平凹腔激光器的单脉冲输出能量下降47% ,角隅腔激光器的单脉冲输出能量仅下降8%,且近场光斑光强分布没有明显变化。当砷化镓输出镜透过率分别为71%、40%和30%时,角隅腔激光器的单脉冲输出能量分别为6. 46J、4. 6J和3. 4J。使用模式仪测量,其结果表明:角隅腔激光器近场光强分布均匀。     

平板介质的微波分裂腔法介电常数测试技术

为实现微波频段平板类介质材料的介电常数的无损测试，研究了分裂式圆柱形谐振腔测试方法。介绍了分裂式圆柱形谐振腔的电磁场分析理论，采用模式匹配技术实现了介质加载条件下腔内电磁场分布的精确求解，得到了腔体谐振频率与材料介电常数之间的准确关系。在理论分析的基础上，制作了空腔谐振频率为10 GHz的分裂式谐振腔，并与前期研制的闭式谐振腔进行对比测试，介电常数实部测量结果相对误差小于1%。与国外同类产品进行对比测试，介电常数实部结果基本一致，损耗角正切测量结果更接近于文献参考值。因此，微波分裂腔法能够实现平板介质板材的无损测量，具有准确度高，使用方便等突出优势，可在微波频段内实现介电常数为 1~20，损耗角正切为1×10^-3~1×10^-5，板材厚度为0.1~2.0 mm的各类平板介质材料介电常数的准确测试。     

面向陀螺应用的硅基大尺寸楔角型谐振腔

针对集成光学陀螺中核心敏感单元难以同时实现集成化和高灵敏度问题,提出了硅基二氧化硅楔角型谐振腔的制作方案。通过理论分析得出,由光电探测器散弹噪声引起的陀螺极限灵敏度与谐振腔的直径和品质因数乘积(DQ)成正比。运用MEMS工艺,制作出直径达1.5 cm、楔角22的谐振腔;通过控制氧化硅腐蚀时掩膜层的参数,获得了不同楔角的谐振腔,并论述了腐蚀楔角跟掩膜层参数的关系。通过耦合测试,该谐振腔品质因数为2106,理论上采用上述谐振腔研制的陀螺, 其极限灵敏度可达6 ()/h。     

角反射器怎样影响正交波罗YAG谐振腔的输出耦合

在军用Nd:YAG激光器中,激光谐振腔常常是由两个波罗棱镜组成,它们的屋脊线互相“正交”,即互相转动了一个90°角。辐射能量从谐振腔中耦合出来是借助于一个起偏器和一个使线偏振光产生相移的相位延迟器来实现的。     

关于平面平行腔Nd:YAG激光器失调的初步实验

平面平行腔因其模体积大、发散角小等优点在激光测距仪中得到了广泛的应用。但是,由于调试或使用条件的影响,往往使两腔面平行度遭到破坏,即谐振腔失调。失调会引起腔内的损耗增大,振荡阈值升高,输出能量下降,还会引起发散角变化,同时出现激光输出方向性的改变。对此,我们作了一些初步的实验和讨论。     

外载荷对激光弯曲成形影响的数值研究

为了研究外载荷对板材激光弯曲成形的影响,建立三种数值模拟工况:无外载荷作用下的激光弯曲成形、外载荷协同作用下的激光弯曲成形和外载荷作用后的激光弯曲成形,并采用顺序热应力耦合分析技术进行数值模拟。首先对板材模型进行传热分析获得瞬态温度场,然后将其导入三种模拟工况进行位移场的准静态分析。结果表明:施加朝向激光束工作面的弯矩能够有效提高板材的弯曲程度,其中外载荷作用后的模拟工况提高的效果最为显著;施加背向激光束工作面的弯矩会使板材发生反向弯曲,并在激光束终点的位置产生位移场的边界效应。     

大功率半导体激光束非球面准直系统的优化设计

为实现空间激光束的远距离传输,利用矢量折射定理研究了大功率半导体激光器发散光束经非球面、非轴对称准直系统的光传输特性。对空间光线传输得出了矩阵传递公式,并针对大功率线源半导体激光器的发散光束进行了高精度的准直优化设计。为实现对激光束的进一步准直,利用光学设计软件CODE-V设计了卡塞格伦光学天线。利用两点法对发散角进行了实验测试,结果表明优化设计的准直系统发散角为1.924 mrad,经光学天线进一步准直后的发散角为96.2μrad。本空间光线追迹方法对复杂光学系统的精确计算具有一定参考意义,所设计的大功率线源激光束准直系统能广泛应用于远距离激光通信系统中。     

862nm扇面光束脉冲激光器模块

设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块,并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路.该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成,采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直.驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲.实验测试表明:该模块峰值光功率为1 750 W,光脉冲宽度为6 ns,脉冲间隔为20μs,光束水平发散角为41.2°,垂直发散角为0.23°;可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射.     

光通信中高精度激光束准直系统优化设计

基于空间解析几何与矢量形式的折射定理为基础,研究了非球面、非轴对称的激光束准直光学系统,并对空间光线的传输进行了严格的理论推导,得出了光束发散角的传递矩阵递推公式,并对激光束的发散角进行了优化设计.利用激光束质量诊断仪对准直系统的发散角进行了实验测试,结果表明准直系统能达到较高的准直精度.本设计方法能广泛应用于复杂的非球面光学系统设计中.     

激光强度时空分布测量漫散射取样衰减技术研究

激光强度时空分布的测量对于诊断与评估激光系统的性能具有重要意义,减少激光入射角度影响、对大尺度激光束进行高分辨力、高占空比取样是准确测量激光强度分布的关键,结合漫散射光分布与入射光方向无关的原理,提出了激光强度时空分布测量漫散射取样衰减方法,设计了漫散射取样衰减单元,建立了光强计算模型,推导了光强计算公式并进行了验证,光强衰减倍数实验结果与理论值一致。介绍了漫散射取样衰减装置与光电管阵列或CCD成像系统的组合应用。该方法的优点:空间取样分辨力高,可达2 mm左右;使用角度宽,可达30而不需要响应修正;占空比高,可达40%以上;衰减倍数范围大,可以通过调节衰减结构参数实现任意需要的衰减倍数。漫散射取样衰减为阵列探测器对大尺寸激光束进行取样和衰减提供了一种新方法,提高了激光强度分布测量能力和测量精度。     

Hybrid electrooptic and piezoelectric laser beam steering in two dimensions

With modern optical technology, there is a great demand for devices capable of steering a laser beam at high speed. A hybrid electrooptical scanner and an electromechanical scanner capable of two-dimensional (2-D) laser beam scanning are demonstrated. This device can scan a laser beam in 2-D. A 1/spl deg/ scanning angle in the horizontal axis at 50 Hz using electrooptic scanning and a 5.23/spl deg/ scanning angle in vertical axis at 25.6 kHz using piezoelectric scanning are shown.     

激光光束传输特性分析─—等效波面曲率半径法

本文提出了利用光束等效波面曲率半径,并结合束宽及远场发散角来测量分析激光光束传输特性的方法,能以较高的精度确定激光光束的束腰位置z0,束腰处的束宽D0及激光光束质量传输因子M2.这是一种可用于连续,重复频率脉冲及单脉冲激光光束传输特性的分析测量方法。文中还给出了实现这一方法的具体测量方案。     

基于像散曲面微透镜的半导体激光准直研究

为了实现半导体激光器的光束准直,分析了半导体激光器光束沿快、慢轴方向的准直原理。采用单个半导体激光器作为被准直单元,提出了基于像散曲面微透镜的半导体激光器光束准直方法。讨论了半导体激光器填充因子对像散曲面微透镜准直性能的影响。对填充因子0.5的半导体激光器进行模拟验证。准直后,快轴方向剩余发散角约为0.34,慢轴方向剩余发散角约为2.69。结果表明,像散曲面微透镜不但可以对高填充因子的半导体激光器光束进行准直,而且准直后出射光斑面积小。该研究为高功率半导体激光器堆栈光束的准直提供了可行性方案。     

100MW级高峰值功率高光束质量Nd:YAG激光器

报道了一台高峰值功率、高光束质量、高稳定性的100 MW级脉冲灯泵浦Nd:YAG激光器。激光器整机采用种子注入功率放大方式,由激光脉冲放大理论出发,理论分析了影响放大级输出能量密度的因素,结合腔型结构优化设计,合理地选取了实验器件参数。实验中,本振级采用基模动态稳定腔结合电光调Q方式,实现了42mJ基模脉冲激光稳定输出,发散角为0.9mrad。当重复频率为10Hz时,经过腔外两级放大,激光器最终获得了1.146 J的1 064 nm动态激光,脉宽为9.2 ns;输出光束为平顶高斯型分布,发散角为0.3 mrad,1 h内的能量不稳定度RMS≤2.88%。