石英光纤的传能效率、损伤阈值和损伤积累效应研究

对激光起爆用全石英光纤传输高峰值功率Nd:YAG激光的传能特性进行了理论和实验研究.实验采用调Q激光源,单脉冲功率超过1 MW;传能光纤为阶跃折射率多模石英光纤,芯径有400μm、600μm两种,包层直径分别为440 μm和660 μm.研究结果表明:光纤芯径、数值孔径、长度等都会影响光纤的传能效率;当注入激光功率超过一定阈值后,光纤内的非线性效应,比如SRS和SBS将很明显,造成激光能量损耗;参照ISO/DIS 11254-1.2标准对光纤零概率损伤阈值进行了测量,为58.6 J/cm2;光纤有匀化输出光斑能量分布的作用;光纤端面发生一定程度的损伤后,光纤仍可传输部分激光能量,并存在损伤积累效应.     

布氏角片状激光振荡器腔内损耗实验研究

为了研究布氏角片状激光器能量转换效率,提高激光器系统转换效率,采用实验的方法,对影响片状激光器转换效率的主要因素进行了理论分析并进行了实验验证,取得了能量输出与激光腔内损耗关系的数据。结果表明,多片结构带来的腔内固有损耗导致了激光器总体效率低下,由布氏角构形产生的腔内动态损耗限制了激光器连续工作能力,抽运损耗也对激光器能量转换效率有一定影响。     

断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击的影响

为了解TC4钛合金的抗冲击力学性能,利用一级轻气炮进行了卵形头弹冲击TC4钛合金靶板的试验,撞击速度范围为125.9~240.0 m/s。通过撞击试验获得弹体的初始-剩余速度以及靶板的失效破坏模式,并利用公式拟合弹体初始-剩余速度得到弹道极限速度。利用ABAQUS/Explicit有限元软件建立弹体冲击靶体的三维模型,研究断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击性能的影响,分别采用不同断裂准则进行数值模拟,并将数值模拟预测结果与试验结果进行对比。研究结果表明,从弹道极限和失效破坏模式综合考虑,Hancock-Mackenzie (H-M) 准则预测的结果与试验结果更接近,说明考虑失效应变随应力三轴度的变化关系能提高数值仿真精度。     

惯性聚变能源激光驱动器研究进展

简要叙述了惯性聚变能源（IFE）的基本概念以及它对驱动器的基本指标要求，然后重点介绍了基于高平均功率激光器技术路线的驱动器研究进展，以及尚需要解决的关键技术问题。最后，介绍了IFE涉及到的其它关键技术问题及发展规划。     

高功率激光二极管端面抽运重复频率Yb:YAG激光器

采用940 nm InGaAs激光二极管(LD)阵列端面抽运片状Yb:YAG晶体,谐振腔采用V形有源镜构型,实现了1030 nm红外激光输出.实验中分别测试了激光器在不同重复频率(1 Hz,2 Hz,5 Hz,10 Hz)条件下的激光输出特性.当输山耦合镜的反射率为73%.在抽运能量为7.6 J(功率密度为13 kW/cm2)时,1 Hz重复频率输出稳定运行于2.43 J,光一光转换效率为32%,斜毕效率为54.5%;10 Hz重复频率输出稳定运行于1.76 J,光-光转换效率为23.2%.斜率效率为43.3%.     

高效大功率激光二极管阵列端面抽运耦合系统

利用光线追迹法为12 kW激光二极管(LD)阵列抽运的Yb∶YAG激光器设计了一套空心导管型耦合系统并开展了耦合实验, 以研究大功率LD阵列端面抽运结构的高效耦合技术及模拟设计方法.基于LD结构和发光特性,以高斯型微激射元为基本单位建立单条LD和LD阵列光源模型,设计了由透镜和镀银板构成的抽运光汇聚传输系统.实验结果表明,该耦合系统实现了对抽运光的高效耦合,且强度分布与模拟结果一致.该耦合系统传输损耗低,反射板的反射率为94%时耦合效率达92.3%;输出光束具有良好的传输性能,有效抽运区域接近理论值,且增益介质表面分布均匀,满足实验要求.     

Yb激光材料综述

比较了各种掺Yb激光材料的光谱学以及热学参数,分析了不同的掺Yb激光材料的各自用途.重点讨论了重复频率大能量纳秒级脉冲储能二极管抽运固体激光器(DPSSL)装置对Yb激光增益介质的需求.结果表明,Yb:YAG、Yb:S-FAP均是合适的储能型增益介质,表现出各自的特色.     

V型有源镜构型热容激光器热特性研究

为了提高抽运效率、改善抽运均匀性、克服热退偏的影响,建立了一套V型有源镜构型热容激光器,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对激光介质热分布进行了研究。数值模拟充分考虑了内热源的分布不均匀性,分析了激光介质的3维热分布。实验中采用热像仪对激光介质的表面温度进行了无接触测量。数值计算和实验研究结果具有较高的一致性。研究结果表明,该激光器构型对于提高热分布均匀性有较大的帮助。     

大口径激光二极管阵列端面抽运耦合系统设计模拟

根据光线追迹原理,研究用于端面抽运的大面阵激光二极管(LD)抽运源的耦合系统设计。结合当前大口径激光二极管阵列常用的空心导管型耦合系统,分别从耦合效率、抽运强度分布、抽运光传输等方面,讨论大口径激光二极管阵列耦合系统的一般设计准则,提出了将激光二极管阵列单元平面排布改为球面排布的办法。针对100 kW激光二极管阵列,将子阵列作球面排布后,仅用一空心导管来汇聚抽运光,这种设计获得了传输性能优良的大区域均匀分布的抽运场,抽运场起伏小于5%,抽运强度大于20 kW/cm2,耦合效率98%,有效抽运区域内效率达90%。     

氙灯抽运片状固体热容激光器研究进展

介绍了氙灯抽运的片状固体热容激光器的研究进展.基于大口径片状介质,设计了布鲁斯特角和V形有源镜两种构形激光器,实验研究了两种激光器的静态损耗和增益能力,并对两种构形激光器输出能力进行了测量,获得了最大单脉冲能量达47 J,输出平均功率近1 kW的实验结果.探讨了片状构形向更高平均功率发展的技术途径,并通过实验证正了纵向定标放大的可行性.得出了V形有源镜构形激光器更适合向高平均功率发展的结论.