纳秒激光辐照铝合金诱致颗粒物产生规律

颗粒污染物是高功率激光装置光学元件损伤的诱因之一,掌握污染物产生规律是解决污染诱致损伤问题的基础。针对本色氧化工艺处理前后的5052铝合金样品,研究了激光辐照样品诱致亚微米和微米尺寸气溶胶颗粒的产生规律,分析了激光能量密度、脉冲数目、激光光斑直径、表面粗糙度等参数对颗粒物数量的影响。结果表明:颗粒物数量和激光光斑面积呈正相关;激光能量密度低于烧蚀阈值时,颗粒物产生于第一个脉冲辐照过程,高于烧蚀阈值时,表面颗粒物数量随着激光能量密度增加而逐渐增加;随着激光脉冲数目的增加,本色氧化5052样品产生颗粒物的数量逐渐增加,而5052样品产生颗粒物的数量变化不明显。两种不同表面工艺样品产生颗粒物的规律存在较大差别;低于烧蚀阈值时,两种样品产生的颗粒物数量相当;在烧蚀阈值附近时,颗粒物数量存在陡增现象;高于烧蚀阈值时,本色氧化5052样品产生的颗粒物数量显著多于5052样品。研究结果为高功率激光装置中铝合金表面处理和洁净控制提供了参考依据。     

激光冲击强化对纳秒激光辐照铝合金诱致污染物产生规律的影响

为了降低铝合金因激光辐照而产生颗粒污染物的几率,研究了激光冲击强化对纳秒激光辐照5052铝合金诱致污染物产生规律的影响。首先采用不同功率密度的纳秒激光对5052铝合金试样进行冲击强化,而后采用纳秒激光对激光冲击强化后的5052铝合金试样进行辐照-洁净度测试,最后对比分析激光冲击强化前后5052铝合金试样表面硬度、形貌、粗糙度及因激光辐照诱致污染物产生规律的变化。研究结果表明:激光冲击强化在提高5052铝合金表面强度的同时,对抑制低通量激光辐照(不高于0.65 J/cm²)导致的污染物产生同样是有效的;对于粗糙度Ra为1.6的5052铝合金表面,经聚焦光斑直径为2.2 mm的高斯脉冲激光(光斑搭接率为50%,波长为532 nm,脉冲宽度为14 ns,功率密度为0.75～1.88 GW/cm²)冲击强化后,低通量激光辐照阶段,激光诱致污染物(粒径为0.3～0.5μm)数量降低25%～50%。研究结果为5052铝合金因激光辐照,尤其是低通量激光辐照而产生污染物的控制提供了一种新的方法。     

固体热容激光器的设计和功率标定

固体热容激光器（SSHCL）作为下一代最佳候选高功率激光器,引起人们广泛关注。介绍了固体热容激光器工作原理、光抽运期间介质板内荧光分布和温度分布、介质板冷却以及功率标定。详细讨论了激光介质温度对激光输出功率的影响,对有关设计要点也作了相关分析。     

高平均功率固体激光器抽运结构发展

总结了实现高平均功率固体激光器的抽运结构,包括Nd：GGG热容激光器、掺Yb激光器及薄片激光器等,为设计高平均功率激光器及抽运方式选择提供了参考依据。     

皮秒拍瓦激光的参数测量系统可靠性分析

皮秒参数测量系统用于提供皮秒拍瓦激光系统的各项状态参数,协助激光系统达到预期的技术指标。针对皮秒拍瓦激光系统的技术指标,皮秒参数测量系统将提供压缩脉冲的能量、脉宽、远场、信噪比等参数。为了判断参数测量系统的工作性能,采用均方根(RMS)误差来描述测量系统的可靠性。经过实验测试,能量测量单元的测量范围为10～1000J,标定实验数据的RMS误差为2.2%。脉宽测量单元的时间测量范围为0.5～18.0ps,时间分辨率为0.07ps,测试数据的RMS误差为3%。远场测量单元的空间测量范围为150倍衍射极限(DL),空间分辨率为0.3倍DL,测试数据的RMS误差为0.15%。信噪比测量单元的时间测量范围为30ps,时间分辨率为0.3ps,动态范围为106。基于拍瓦实验提供的测试数据表明,皮秒参数测量系统能够稳定可靠地提供以上参数的实时测试数据,实现拍瓦装置的运行状态诊断功能。     

高功率激光装置中的三倍频Nd∶YLF模拟激光系统

基于高功率激光装置———“神光Ⅱ”中的三倍频模拟激光光源的需要 ,提出并研制了一套Nd∶YLF调 Q 三倍频激光作为模拟光源 ,采用氙灯抽运 ,Cr4+∶YAG被动调Q ,KTP晶体与BBO晶体的组合三倍频 ,得到了Nd∶YLF晶体的 1 0 5 3μm波段的三倍频 0 35 10 μm波长激光 ,满足了系统的需求。     

大口径八边形钕玻璃片支撑系统的光机集成分析

控制由机械装夹方式所引入的波前畸变以提高惯性约束聚变(ICF)输出光束的质量,是在大口径钕玻璃片主放大器结构设计中必须考虑的。提出了一种新的有限元变形结果与光学元件面形畸变之间的数据处理方式,并与传统方式进行了对比。基于新的数据处理接口,利用光机集成分析方法对大口径八边形钕玻璃片的支撑系统结构设计参数进行优化。优化的结果保证了由支撑系统引起的透过波前畸变小于十分之一波长,同时波前畸变与设计参数变动的相关性最小。     

355 nm脉冲激光诱导等离子体开关削波

利用激光诱导等离子体开关技术,对355 nm脉冲激光自削波进行了实验和理论研究。分别采用5种不同焦距的透镜,集中讨论了透镜焦距及激光器输出单脉冲能量对脉宽压缩的影响,发现采用焦距为200 mm的透镜能够获得最佳的脉冲压缩效果。在聚焦透镜焦距200 mm,单脉冲能量160 mJ时,获得最短脉宽3.47 ns;在激光电离Cu小孔内壁表面及空气击穿共同作用下,获得了脉宽最短达2.11 ns的脉冲激光输出。此外,根据实验结果得到了355 nm激光空气击穿阈值,并与理论估算值进行比较,两者结果较为一致。     

高稳定高光光效率的Yb∶YAG单薄片再生放大器

薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出,是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统,连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 ns的激光输出,水平方向上的光束质量因子(M_x²)和竖直方向上的光束质量因子(M _y²)分别为1.12和1.10。基于腔内光束指向主动控制技术,2 h输出的平均功率稳定性峰谷(PV)值和均方根(RMS)值分别为6.42%和0.56%。在600μs脉冲泵浦情形下,光光效率达16.1%。在10 kHz重复频率下,获得了53.3 W的高平均功率的激光输出,M _x²和M _y²分别为1.07和1.06。     

单端抽运国产D形双包层光纤激光器实现输出功率200 W

掺镱双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，近年来发展迅速，并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者，在军事上也有着广泛的应用潜力。最近我们在