角锥棱镜阵列谐振腔输出模式研究

为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性,利用角锥棱镜阵列作为后腔镜,与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔,模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布,理论分析了谐振腔的相干输出,实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布.结果表明,模拟计算与实验得到的模式分布相吻合,近场光斑外形为六边形,与角锥棱镜...     

角锥棱镜阵列后腔镜钕玻璃激光器

设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔以满足激光器高稳定性及高强度激光输出的要求.该激光器利用角锥棱镜阵列作为谐振腔后腔镜,平面镜作输出镜,大尺寸钕玻璃棒作激光工作物质.对激光器进行了实验研究,实验中获得了能量大于450 J的1.06 μm激光输出,发散角为0.6 mrad左右,电-光效率为2.1%.实验中采集到的光斑不是一系列振幅(强度)相等的小光斑,而是中间有一个巨峰,在其周围分布着一系列振幅(强度)小得多的次峰.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激光束相干合成的设想.     

角锥棱镜谐振腔输出模式模拟研究

为了探究角锥棱镜谐振腔输出模式的分布,在考虑角锥棱镜存在二面角加工误差的情况下,采用矩阵光学方法和矢量运算方法,建立了一套角锥棱镜反射模型,给出了角锥棱镜谐振腔输出模式的计算公式及数值模拟计算方法。用傅里叶变换方法和Fox-Li迭代法数值模拟得到了理想角锥棱镜谐振腔及存在二面角加工误差时的角锥棱镜谐振腔的输出模式。模拟结果表明:理想角锥棱镜谐振腔输出模式由六个均匀分布的对称的瓣状结构构成,而存在二面角加工误差的角锥棱镜谐振腔的输出模式中各个区域的强度分布不对称。     

热不灵敏激光谐振腔补偿特性研究

为了实现热容激光器远场可聚焦性的实时控制,采用角锥棱镜阵列作为准相位共轭反射镜对光束波前进行被动式实时补偿。详细研究了阵列角锥棱镜谐振腔的光学特性,通过优化谐振腔的构型,进行腔内滤波,抑制角锥之间的共轭模式,获得了在保持90%输出能力条件下的单模输出,中心主斑能量集中度提高了约4.5倍,远场可聚焦性与传统的平-凹腔比提高约10倍。结果表明,角锥棱镜阵列谐振腔具有热不灵敏的特性,可显著提高热容激光器的远场聚焦能力。     

角锥阵列相位精密调整机构设计及锁相实验

为了校正角锥棱镜阵列中子孔径的piston误差,设计了一种多单元一维相位精密调整机构,提出了一种基于相干合成原理的角锥棱镜阵列piston误差检测、调整方法。首先,设计了一种机械装置使单个角锥棱镜能够进行一维相位调整;其次,利用远场成像原理,分析了角锥阵列piston误差对远场衍射成像的影响;最后,基于远场光斑的不同,提出了一种角锥阵列piston误差的检测、调整方法。实验结果表明:角锥阵列相位精密调整机构能够达到0.1 μm级的调整精度,通过观测角锥棱镜阵列反射光束远场衍射图像,调整角锥棱镜单元相对位置,将反射光束PIB提升至0.49,远场图像接近仿真结果,基本实现了角锥棱镜阵列子孔径的piston误差的校正,提升了角锥棱镜阵列使用效率,扩展了角锥棱镜阵列使用场景。     

角锥棱镜腔Nd3+:YAG激光器被动锁模的理论分析和实验研究

报道了角锥棱镜腔Nd3 :YAG激光器的被动锁模理论分析和实验研究.理论分析并数值模拟了角锥棱镜旋转导致的腔内偏振态和光强的变化.利用偏振镜得到了线偏振的脉冲激光输出,并且和角锥棱镜一起改变腔内偏振态.实验中通过旋转角锥棱镜改变腔内的偏振态,调节腔内光强,得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出,与理论分析的结果相一致.     

角锥棱镜阵列像差仿真与实验研究

阐述了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,明确了全系统的校正能力受制于角锥棱镜阵列的面形像差.针对工作在0.6328μm波长的全光路像差校正自适应光学系统,从仿真的角度研究了3种角锥棱镜阵列,研究了角锥棱镜阵列的组成单元--角锥棱镜的综合角误差在2"以内时,角锥棱镜阵列的面形像差可以忽略.用WYKO干涉仪测量了实际角锥棱镜阵列内每个角锥棱镜的波像差,根据波像差计算的综合角误差,拟合了角锥棱镜阵列的面形,验证了仿真结果.     

微角锥棱镜阵列回归反射器衍射特性

本文利用角锥棱镜阵列单元有效反射面积的反演投影法,计算了两种角锥棱镜阵列回归反射器的衍射特性。具体计算了不同观测角、不同单元惊讶下角锥棱镜阵列的光强反射率,指出这种角锥棱镜阵列回归反射器在衍射特性上的差异,为其制作和选用提供了一定的参考数据。     

角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器特性的理论分析

理论分析了角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器的特性,通过数值模拟得出结论,角锥棱镜谐振腔对角锥棱镜的平移失调有一定的敏感性,而对输出镜的角度失调是不敏感的.利用菲涅耳一基尔霍夫衍射方程,模拟出角锥棱镜腔近场模式,该模式由六个瓣状结构组成,与实际光斑相吻合.根据斯托克斯参量分析出,角锥棱镜出射光的偏振态随角锥棱镜转动发生改变,出射的椭圆偏振光的椭圆率和方位角随着角锥棱镜的转动发生改变.     

角锥棱镜腔Nd∶YAG固体激光器的电光调Q

通过在腔内插入偏振分光镜,克服了角锥棱镜腔激光器不能进行电光调Q的弊端,实现了角锥棱镜腔Nd∶ YAG激光器的电光调Q脉冲输出.根据改进的速率方程对电光调Q特性进行分析,数值模拟表明,腔内阈值反转粒子数、脉冲峰值功率、脉宽和脉冲能量随角锥棱镜的转动呈周期性变化.实验获得电光调Q脉冲,最高能量高达190mJ.转动角锥棱镜获得不同脉宽和能量的调Q脉冲,脉宽变化为5.45ns,能量变化为15mJ,与理论分析相一致.     

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%。     

免调试激光器研究新进展

介绍了免调试激光器的基本概念和广泛应用,总结了国内外关于免调试激光器的研究在实现激光器小型轻量化、多波长输出、改善大能量/高功率激光器光束质量方面的新进展,以及向双角锥棱镜谐振腔方向拓展应用研究的新动向。重点报道了角锥棱镜谐振腔在相干合成领域的最新进展,分别实现了角锥光纤激光器互注入相干合成和基于角锥固体激光器互注入相干合成,为实现高可靠、大能量/高功率、高光束质量激光输出提供了一个有效技术途径。     

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%.     

棱镜组压缩腔内光束的电光调Q Nd:YVO4 板条激光器

理论研究了棱镜组对非稳腔内激光光束的压缩.并在实际的非稳腔-稳腔混合腔板条电光调QNd:YVO4激光器内部加入棱镜组,在非稳腔方向上压缩腔内光束,从而有效减小电光晶体BBO所需的体积,同时仍然能保证在激光晶体上有较大的基模体积,满足大功率输出的要求.当连续泵浦为66 W的时候,得到重复频率2 kHz脉冲激光的平均功率为3.6 W,平均每个脉冲能量为1.8 mJ.脉冲宽度为6 ns.实验结果表明,在加入棱镜组后,激光光束仍能保证很好的光束质量,并能获得高重复频率、高强度的短脉冲.     

全固态调Q激光器产生脉冲Bessel光束

使用连续式输出的砷化镓半导体激光器泵浦的掺钕钒酸钇激光器作为光源,被动式通过轴棱锥产生Bessel光束.在激光谐振腔内加入Cr4+:YAG晶体调Q产生脉冲Bessel光束.理论模拟了1 064 nm波长光束经过轴棱锥之后的三维传播图和截面光强分布.通过实验得到了1 064 nm波长脉冲Bessel光束的脉冲宽度和脉冲重复率,并计算得到了单脉冲Bessel光束的能量和峰值功率.利用光束分析仪记录了1 064 nm波长Bessel光束的截面光强分布,并测量了中心光斑的直径,得到的数据与理论计算基本吻合.     

一种新型皮秒脉冲激光器

一种新型皮秒脉冲激光器由序列脉冲激光的产生、单脉冲激光的选取、放大和倍频等部分组成,激光器工作物质选用Nd∶YAG晶体,用两个格兰棱镜分别作为起偏器和检偏器,激光器的振荡级利用被动锁模染料产生的锁模序列脉冲激光,经过单脉冲选择器选取出其中的一个单脉冲激光,再经激光器放大部分的放大和倍频晶体的倍频后,激光器最终输出能量为120mJ,脉冲宽度为100ps,波长为532nm的单脉冲激光,其功率约为1.2×109W,功率密度约为4.2×109W/cm2,系统的外触发同步精度优于2μs。     

脉冲绿光激光器的研究

研制出为铜的精细焊接提供预热的脉冲绿光激光器。采用直型平行平面谐振腔和腔内倍频技术,在谐振腔内插入布儒斯特玻片和倒置望远镜,用氙灯泵浦Nd∶YAG/KTP,得到预期的单脉冲绿光能量。在电流模式下,设定输入电流180 A,脉宽2 ms,所得到的绿光单脉冲能量为255.4 mJ,倍频效率为5.78%,能量稳定性达±2%,满足铜精细焊接的预热需求。