万瓦级激光大面积自动涂敷系统

万瓦级激光大面积自动涂敷系统在国家“八·五”攻关中，天津纺织工学院激光加工中心研制成功了万瓦级激光大面积自动涂敷系统。它由１０ｋＷ激光涂敷宽带扫描转镜和激光涂敷自动喷粉机组成。扫描镜具有宽带和聚焦扫描两种功能，扫描宽度１０～５０ｎｍ连续可调，扫描频率...     

万瓦级激光熔敷宽带扫描转镜的研究

研制了万瓦级激光宽带扫描转镜，并作了ＮｉＣｒＳｉＢ／Ａ３钢熔敷试验。采用６－７ｋｗ激光，单道熔敷宽度４５ｍｍ，厚度１ｍｍ。     

数字激光告警系统探测接收前端设计

探测接收前端是激光告警系统的关键部件,针对数字激光告警系统设计激光脉冲探测接收前端.采用宽带、高增益、低噪声的跨导放大方式实现了对最小来袭激光脉冲产生的10 nA,10 ms的微弱窄脉冲电流的放大,采用放大器饱和方式实现信号的整形,把来袭激光脉冲转换、放大成数字系统能处理的数字脉冲,脉冲宽度代表作用能量大小.前端最小可检测来袭激光信号能量达1μW,动态范围达100 dB.该宽带低噪声跨导放大电路很好地处理了电容对窄脉冲的影响,具有带宽宽(500 MHz),成本低的特点,为放大微弱的ns级及以下的窄脉冲电流信号提供一个很好的宽带方案.该设计结构简单、成本低廉、易于维护,不仅可用于激光来袭探测,还可用于激光安防系统等.     

低增益准分子激光阈值和最佳透射率的研究

低增益、宽带脉冲准分子激光阈值及最佳透射率条件和激光泵浦脉宽有密切关系.提出了以激光四能级系统近似模拟准分子激光跃迁辐射系统,在其速率方程的基础上研究低增益脉冲准分子激光阈值和最佳透射率的条件,并给出了其在不同增益脉宽情况下的统一的激光阈值和最佳透射率条件,所取得的结论在相应的实验研究结果中得到证实。     

高功率同轴抽运宽带拉曼放大

研究了在宽带条件下非聚焦的同轴拉曼放大 ,采用CH4 作为放大拉曼介质 ,抽运源为 2 48nm的高功率KrF准分子激光系统 ,最高抽运能量为 1 5J。给出了拉曼链一级放大器的级增益随小信号增益系数及放大器气压的变化。最后讨论了限制同轴宽带抽运拉曼放大的因素。     

C→A跃迁准分子激光阈值条件的研究

对于激光系统性能而言,激光工作阈值条件具有非常重要的意义。C→A跃迁的低增益、宽带脉冲准分子激光的阈值条件和其激光抽运脉冲有密切关系。在激光四能级系统速率方程的基础上,利用增益开关和Q开关的分析方法来研究C→A跃迁的低增益脉冲准分子激光阈值条件,给出了其在不同增益脉宽情况下一致的阈值条件。结果表明,在增益脉宽很短时,准分子激光和连续激光的阈值条件完全不同,取决于时间积分常数要大于一临界值。     

低增益脉冲准分子激光阈值条件的研究

对于激光系统性能而言,激光工作阈值条件具有非常重要的意义。低增益、宽带脉冲 准分子激光的阈值条件和其激光泵浦脉冲有密切关系。在激光四能级系统速率方程的基础上,利用增益开关和Q开关的分析方法来研究低增益脉冲准分子激光阈值条件,给出了其在不同增益脉宽情况下一致的阈值条件。所得到的结论显示,在增益脉宽很短时,低增益准分子激光和连续激光的阈值条件完全不同,取决于时间积分增益系数要大于一临界值。     

UMSFS能级差测量精度的研究

研究了四能级系统的超快调制光谱（ＵＭＳＦＳ）中泵浦光为窄带或宽带的情形,发现它们对能级差的测量都可以达到消除多普勒增宽的精度。在符合拍频条件时,能级差可以超出激光线宽,其测量精度可达到与激光线宽同一数量级。     

利用染料增益测量激光脉宽的简单方法

通常测量ns最级激光脉宽,均采用快速光电元件配以宽带示波器进行。然而一般实验室不具备这样的设备条件。而且,例如氮分子激光器运转时的电磁辐射还严重地干扰示波器的正常工作,需要屏蔽室才行。这里介绍的方法不需使用较高级的宽带示     

宽带抽运情况下乙醇、丙酮溶液中受激拉曼散射光谱的实验研究

研究了乙醇、丙酮两种拉曼介质在宽带抽运情况下啁啾激光脉冲的受激拉曼散射频谱特性 ,得到的一级Stokes光频谱宽度与抽运光基本相当 ,且具有较高的转换效率 ,从而表明了利用“展宽—受激拉曼散射—压缩”的办法获得波长近 1μm的飞秒级超短脉冲激光信号源的实验方案具有可行性     

激光复合损伤机理与效应研究

达到或者超过100 kW的激光输出是激光武器用于反导反卫等战略防御的终极发展目标。基于激光武器发展目标与最新动向,提出了多模式激光复合损伤新思路,即采用不同波长、连续与脉冲、频率变化的激光,同时或交替作用在同一靶材上,获得更好的损伤效果。构建了脉冲/连续激光复合损伤物理模型,并用有限元法进行了仿真模拟,使用2 kW连续激光器与10 J长脉冲激光器开展了损伤对比实验。模拟和实验结果表明,脉冲激光烧蚀金属靶材效果优于连续激光;在两种激光复合或交替作用下出现非线性雪崩烧蚀效应,复合烧蚀效果明显优于脉冲激光,烧蚀质量是脉冲激光的13倍。这一效应,为战术激光武器向合束多模式同轴输出新体制发展提供了基础。     

千瓦级快轴流CO2激光器的射频系统

在千瓦级快轴流CO2激光器中,我们用单个射频源通过50Ω传输线和π型网络给8段光管馈电,在这样的安排下将15kw连续波射频功率有效并均匀地耦合到8段光管的等离子体中。这种技术的关键是阻抗匹配。     

高功率激光系统中内光路热变形的仿真及实验研究

为了研究高功率激光系统中的内光路热变形累积效应对光束质量的影响，开展了理论和实验研究。首先，选择三种非稳腔输出的典型高功率激光，激光功率分别为10 kW、50 kW和100 kW，通过热动力学瞬态方法的有限元分析对激光照射的反射镜进行热变形分析。然后，利用光线追迹理论得到激光的波前像差。最终，激光远场光束质量中的Strehl比，因子可以通过Fresnel衍射积分进行计算和对比分析。仿真结果表明，由于内光路反射镜的热变形，远场光束将出现偏心和像散的现象，其中心光强及会聚能力均会下降。随着内光路反射镜的增加，Strehl比减少而因子增加，远场光斑x方向的倾斜、像散及彗差也会逐渐增加，将成为系统的主要像差。为了和上述理论仿真结果进行对比，建立了一个测量反射镜热变形实验平台，实验中采用10 kW的TEA CO2激光器照射99%反射率的铜反射镜，通过等效放大原理，实验结果可以部分代替50 kW和100 kW功率水平。镜面热变形的测量精度小于/15，并和仿真结果吻合得较好。结果表明，反射镜的热变形在激光功率超过10 kW时不能被忽略，且随着激光功率及反射次数的增加，这种热畸变将变得越发严重。所得结果将对高功率激光系统的热畸变分析过程提供指导，并可应用于激光核聚变及激光武器系统等的设计分析中。     

无He横流连续CO2激光器的新进展

在横流CO2激光器中,我们以Ar(CO2-N2-Ar)代He(CO2-N2-He)实现了1kW连续激光输出,并获得以CO2-N2实现了1.2kW连续激光输出的稳定运行。     

高功率窄线宽光纤激光的研究进展与发展趋势

高功率窄线宽光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑等优点,在相干合成、光谱合成以及非线性频率变换等领域具有广泛的应用前景,基于窄线宽光纤激光相干合成、光谱合成的激光系统性能指标已经超越单束激光的最高性能,基于窄线宽光纤激光非线性频率变换的激光也实现了同类波段激光的最高性能。分析窄线宽光纤激光功率提升同时保持光束质量过程中产生的物理机制和面临的技术挑战,详细介绍学校课题组在高功率窄线宽光纤激光方面取得的代表性成果,特别是高光束质量的7 kW级非线偏振窄线宽激光和5 kW级线偏振窄线宽激光,不仅是同类激光的最高功率值,也逼近了同等条件下非窄线宽光纤激光的功率极限。根据近年来理论研究和技术攻关结果,结合国内外研究现状,对高功率窄线宽光纤激光未来几个发展趋势进行预判。     

基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器

提出并实验验证了一种新型的基于啁啾光纤光栅的全光纤的可切换的五波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简洁的线性腔结构,使用一段高掺铒的光纤作为增益介质,利用一个内含宽带啁啾光纤光栅的萨格纳克环作为激光器的谐振腔腔镜,担当了一个梳状滤波器的作用,另一个腔镜由一个宽带光纤反射镜担当,适当调整环中的偏振控制器,可以获得最多五波长的激光输出,并具有4种不同的激光输出模式,所有激发线均具有大于32 dB的光学信噪比,小于0.6 nm的线宽以及小于8 dB的峰值功率差异。     

CW 20-kW SAGE CO2 laser for industrial use

A CW CO₂ laser with power output of more than 20 kW is described. The laser consists of a discharge excitation system named SAGE (Silent-discharge Assisted Glow discharge Excitation) and a ZnSe or KCl transmissive window for extracting high-quality beams with axisymmetric intensity profile from a confocal positive-branch unstable resonator. SAGE is effective in forming a uniformly distributed and stable discharge in a large-volume, high-pressure gas excitation medium. Together with appropriate high-pressure gas conditions and a properly selected zeolite to adsorb water vapor in the laser chamber, the transmissive windows enable gas-sealed operations. The structure of the 20-kW SAGE laser and its performance characteristics are described. The maximum CW power of 26.5 kW with an efficiency of 16.5% is attained with the ZnSe window, and a 20.3-kW power output is extracted through the KCl window. Long-term gas-sealed operation at a CW power level of 20 kW has been demonstrated for a period of 65 h     

High-repetition-rate continuously pumped ruby laser

The first successful operation of a high-repetition-rate repetitivelyQ-switched ruby laser is reported. Using an acousto-opticQswitch, repetition rates up to 5000 pps have been achieved. When the laser is optimized, peak power outputs of 20 kW at 500 pps and 8 kW at 2000 pps can be expected.     

脉冲激光热力冲击效应对电沉积的作用

脉冲激光电化学复合沉积利用激光的热力冲击效应可以有效提高沉积效率,改善加工质量。在所构建的纳秒脉冲激光电化学沉积加工系统中,利用激光辐照和电化学沉积的方法对铜进行了复合沉积试验。分析了激光的热力冲击效应对电沉积的作用机理,激光产生的力效应使阴极基片发生弹性变形,改变了电极电势和电流密度,提高了电沉积质量。通过加工试验,研究了激光平均功率密度对沉积质量和沉积效率的影响,并进行了讨论。试验结果表明,激光平均功率密度介于100~400 kW/cm2时可以获得较好的沉积层质量。激光平均功率密度在200 kW/cm2左右,沉积速率取得最大值。     

掺Yb3+双包层光纤激光器的热效应分析

为了研究高功率双包层光纤激光器的热效应,采用模拟计算的方法,推导了掺Yb3+双包层光纤激光器中的温度分布表达式,计算了光纤激光器中的温度分布特性。分析结果表明,光纤的包层半径、传热系数以及抽运方式对光纤中的温度分布有很大的影响。所得的结果为设计实现千瓦级的光纤激光器提供了参考。