基于液体直接冷却的薄片固体激光器研究

详细研究了直接液体冷却薄片固体激光器的关键技 术,主要包括增益模块内流道结构的设 计、薄片增益介质的装夹方式的选择等。从流场的流动状态和 流道换热能力的角度出发分析了增益模块内流道结构的设计;对比分析了采用 “软装夹” 和“硬装夹”对增益 介质热应力和增益介质所能承受最大抽运功率的不同影响,计算结果表明,采用“软装夹” 增益介质所能承受 的抽运功率大约是“硬装夹”的8倍。最终,基于课题组所研制的1kW量级直接液体冷却薄 片固体激光器对其关键技术进行分析总结。     

10J级二极管抽运非稳腔薄片激光器

利用ABCD传输矩阵对多片串接正支非稳腔进行分析,给出了谐振腔最优参数,并利用谐振腔自再现条件计算不同薄片上的振荡光束尺寸,根据理想谐振腔阈值条件,得到谐振腔的输出能量。针对上述分析进行了实验验证,在非稳腔放大率为2.0、重复频率为25Hz、脉宽为250μs的条件下,输出单脉冲能量为10.52J,斜效率为22.75%,实验结果与理论设计基本吻合。     

径向偏振激光反射腔镜的研究

近年来,径向偏振光因为其特殊的偏振特性而受到广泛的关注。本文以耦合波理论中的T矩阵算法为基础,用Matlab语言编制了能够计算多层复合结构光栅的程序算法,并用此程序算法对多层光栅模型进行了理论模拟。综合模拟结果,设计出光栅周期为1000 nm、槽深为70 nm、占空比为0.5和Ti2O5/SiO2交替镀膜35层数的径向偏振反射腔镜,并通过微纳加工工艺制备出光栅反射腔镜样品,将其应用于自行搭建的Nd∶YAG激光器系统中,获得了输出功率12.6 W,偏振纯度为96%的径向偏振光。     

网络化智能传感器标准IEEE 1451.2的TII协议研究

为了使传感器具有即插即用功能,IEEE 1451.2标准定义了STIM和NCAP之间的TII接口及其协议.从TII接口的物理管脚和信号定义出发,研究分析了触发、TII中读/写字节传输、读/写结构传输等协议,为基于IEEE 1451.2的网络化传感器的实用化做了一点基础工作.     

二极管激光光谱合束技术实验研究

为了研究基于光栅-外腔的二极管激光阵列光谱合束,利用存在离轴像差情况下耦合效率模型,数值模拟了系统各参量对耦合效率的影响,可知耦合效率随着离轴距离和横模阶次增加而下降;单个单元将被压窄至0.05nm。应用光栅-外腔实现了单条二极管激光阵列光谱合束,获得了10.1W的连续输出,斜效率为0.45W/A,慢轴方向光束质量因子Mx2=17.6,整个阵列的光谱被展宽到15nm,单个单元的线宽被压窄到0.1nm。结果表明,光谱合束能改善二极管激光阵列的光束质量,压窄单个单元的线宽。     

光栅反射镜作激光器后腔镜输出基横模线偏振光

利用共振泄露型光栅反射镜的偏振选择原理,设计并制备了35层镀膜、1000nm周期、70nm槽深的直线型光栅反射镜,并通过微纳加工工艺制备了相应的样品。用对比法对样品进行测量,测得光栅反射镜对TE光的反射率为87%,对TM光的反射率为98%,验证了其在中心波长1064nm处的偏振选择作用,与理论计算结果相符。使用光栅反射镜作为后腔镜,搭建了中心波长为1064nm的Nd:YAG激光器,在抽运电流为20.1A时获得了14.4W的基横模线偏振光输出,经过实验测量,输出光偏振度可达到95.7%。     

直接液体冷却薄片激光器设计

详细讨论了直接液体冷却薄片激光器的设计。包括增益模块中晶体和冷却液的选取,以及流道结构的设计,分析了增益模块中两类组合方式各自的优缺点。组合方式一中,需要严格控制激光的入射角以及晶体的切割角,给出了具体的计算和分析。组合方式二无需特别选取角度,然而所选的冷却液的折射率要与晶体的折射率尽可能一致。在抽运方式选取方面,分析了采用端面抽运和侧面抽运对激光器储能以及像差等方面的影响。最终,理论分析了采用10片Nd:YLF作为增益介质,折射率匹配液作为冷却液,在抽运功率为5kW时,激光器输出功率大于1kW,光-光效率大于20%,理论分析和实验结果基本一致。     

直接液体冷却薄片固体激光器研究进展

在高能固体激光器中,通常每增加一片增益介质都要增加与其对应的一整套冷却系统,随着高能固体激光器功率的进一步提高,激光器系统体积越来越庞大,并且对激光器的热管理提出了越来越高的要求。直接液体冷却薄片固体激光器因其优越的热管理及非常小的体积输出功率比,近年来成为新型固体激光器研究的热点。本文介绍了直接液体冷却薄片固体激光器概念的提出,阐述了该类激光器的特性,并提出了该类激光器的分类。分析了两类直接液体冷却薄片固体激光器的研究进展以及在获取高光束质量方面的技术挑战。     

基于热致双焦点选模的径向、切向偏振激光器

侧抽运Nd∶YAG棒对径向偏振光和切向偏振光具有不同的热焦距,利用He-Ne激光器输出的线偏振光和旋转狭缝测量Nd∶YAG棒的径向、切向热焦距,设计谐振腔使得只有一种偏振光能低损耗稳定振荡。在440 W抽运功率下,获得31.7 W径向偏振激光,光束质量因子M2约为2.5,调整腔长后,在470 W抽运功率下,获得30.2 W切向偏振激光,光束质量因子M2约为2.8。实验结果表明,利用热致双焦点选模可以获得较大功率的径向、切向偏振激光输出,但激光器对抽运功率敏感。