薄片激光器均匀抽运及均匀冷却技术研究

均匀抽运及均匀冷却是激光二极管抽运激光器减小热致光学畸变以实现高光束质量输出的核心技术难题。通过开展键合薄片激光均匀抽运及均匀冷却技术的研究,采用透镜压缩结合波导匀化的设计思想,实现了95%以上的抽运均匀性。同时通过对薄片介质冷却通道的优化设计,实现了优于96%的温度分布均匀性。原理验证实验结果表明薄片介质的波前畸变得到了有效控制,当平均抽运功率密度为230 W/cm2时,忽略离焦效应后介质的反射波前畸变均方根值约为0.35μm。     

温度和溶质分布对枝晶竞争生长的影响

实时观测了丁二腈-5%乙醇模型合金在定向凝固过程中枝晶的生长过程,研究了温度和溶质分布对枝晶生长形貌的影响.结果表明,两相互竞争生长的枝晶所夹击的枝晶界面上的溶质浓度由于两边枝晶生长时溶质的排泄而不断增大,溶质偏析越来越严重,最终在所夹击的枝晶上形成缩颈;多个枝晶竞争生长时,被夹在中间的枝晶,由于其他枝晶生长过程中凝固潜热的释放,夹击区域温度较高而形成一个成分过冷,使得被夹击的枝晶生长速度较小而出现缩颈.理论分析认为,提高固液界面的液体流动速度,加大温度和溶质浓度分布的不均匀,导致颈缩加剧,这与试验结果吻合.     

对流作用下胞晶侧向生长实时观察

对透明模型合金的晶体生长过程进行实时观测, 是研究晶体凝固过程的有效手段, 对认识晶体组成结构形成机理及控制金属组织结构具有重要的意义. 采用自行设计的定向晶体生长室和观察测量装置, 在不同的晶体生长速度下, 对丁二腈-5wt%乙醇透明模型合金定向凝固的界面生长形态进行了实时观测研究. 实验发现, 由于重力对流和微对流机制对晶体生长过程的影响, 使得胞晶在生长过程中有明显顺流偏转现象.     

VRM腔高光束质量高功率双波长激光器

研制的双波长短脉冲激光器采用大模体积腔+渐变反射率输出镜技术,对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿,在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ,脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出,20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%,激光光束质量M21.6。该实验结果与采用MOPA技术路线谐振腔+预放的方式技术指标相当,但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体,相位匹配方式选择Ⅱ类相位匹配,倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ,最高倍频效率68.6%,激光光束质量M22.1。通过能量调节设计,实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。     

快速凝固中枝晶形态原位观察

提出了一种适于原位观察的晶体生长试验装置，主要包括“三明治”型晶体生长室和恒温水循环控制系统，及一种基于流动显示技术的新型光路。通过对高纯丁二腈（SCN）模拟合金在不同温度梯度下快速凝固的原位观察，展示了枝晶形态的转变过程，发现枝晶通过尖端开裂使侧枝消失并伴随一次间距大幅减小；对尖端开裂的演化机制进行了理论分析。