使用菲涅耳透镜的太阳光抽运Nd:YAG激光器

太阳能是规模最大的可再生能源,为充分利用这一资源,太阳光直接抽运激光器是一种明智的选择。提出并搭建了采用两级会聚系统的太阳光抽运激光器系统。使用菲涅耳透镜作为大口径成像型第一级会聚系统,漫反射锥形聚光腔作为非成像型第二级会聚系统提高入射太阳光到工作物质的耦合效率。采用Nd:YAG晶体作为工作物质,获得了2.85 W的激光输出,从太阳光到激光的转换效率为0.43%。从菲涅耳透镜会聚效率、聚光腔内激光棒轴线上的功率分布等会聚系统方面和激光输出特性方面分析了该太阳光抽运激光器的性能;探讨了转换效率低的原因,并提出了相应的改进措施。     

Cr,Nd:YAG陶瓷作为太阳光抽运材料的可行性研究

为了研究Cr,Nd:YAG陶瓷作为太阳光抽运材料的可行性,采用光纤光谱仪实际测量了太阳光谱及其吸收光谱,计算了吸收系数曲线,以及Cr,Nd:YAG陶瓷吸收谱与太阳光谱的匹配程度,并在一定假设条件下,计算了介质的阈值抽运功率密度。结果表明,Cr,Nd:YAG陶瓷在可见光和近红外波段具有较宽的吸收带,其各个吸收带的总能量占太阳常数的38.44%,达到了很高的光谱匹配程度,证实了Cr,Nd:YAG陶瓷是太阳光抽运激光器工作物质的理想选择。     

激光二极管抽运单块高斜度效率环形腔单频固体激光器

对于单块结构非平面环形腔单频固体激光器．谐振腔尺寸和输出耦合面偏振膜反射系数的选取是其获得单频、高效率、高功率输出的关键。采用琼斯矩阵的方法讨论了单块激光器获得单频输出的工作原理。通过对谐振腔回路琼斯矩阵特征值的平方及特征值平方差的计算，提出了在品体尺寸、磁场及抽运功率一定的情况下．通过对单块非平面环形腔输出耦合面偏振膜反射系数的设计来提高激光器的单频输出功率及斜度效率的方法。实验采用光纤耦合输出激光二极管(LD)纵向抽运单块激光器，当抽运功率最高用到2．83W时。获得了最大1．20W的1064nm单频激光输出．斜度效率达47．4％。     

光纤环路移频反馈激光器及放大器增益的研究

基于声光调制的频移反馈激光器是目前研究的热点,它可以生成一串频率间隔相同的谐波。为了生成多频激光,采用移频反馈激光器的方法,设计了一种全光纤式移频-放大反馈环路,建立了基于频移反馈腔的激光外差相关理论模型,并进行了数值仿真。同时,在环路中引入光纤放大器,研究了增益系数对各阶次谐波相应强度的影响,验证了不同增益系数对各阶次频率的选择作用。结果表明,利用频移反馈回路,实现了数倍于基频的高频调制,最高调制频率可达4GHz。这为新体制高频调制激光的研究奠定了理论及实验基础。     

半导体抽运Nd:YAG激光器强度噪声抑制的研究

为了降低半导体抽运固体激光器的弛豫振荡噪声,提高其输出功率的稳定性,采用光电负反馈的方法来抑制半导体抽运的固体激光器的强度噪声,并对激光器强度噪声的理论特性进行了分析。根据理论分析结果设计了比例-积分-微分反馈控制电路,通过运用该反馈电路对激光器进行强度噪声抑制实验,得到了比较理想的实验数据,即当抽运功率为700mW、弛豫振荡峰频率为300kHz时,弛豫振荡峰值处和低频区域强度噪声分别降低了45dB和15dB;当抽运功率为550mW、弛豫振荡峰值为250kHz时,弛豫振荡峰值处和低频区域强度噪声分别降低了40dB和10dB。结果表明,该反馈控制电路能够有效地降低半导体抽运固体激光器的强度噪声,提高激光器输出功率的稳定性。     

固体相干激光雷达多普勒测速实验

采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的Q开关高重复频率Nd:YAG激光器为发射源,同时运用温度反馈控制,使种子光源和从动激光器自由振荡频率相匹配,实现稳定的单频输出.采用外差式相干探测的方法,测量运动目标的多普勒频移,从而达到测量运动物体速度信息的目的.根据实验现象,分析失谐频率△ω对外差探测的影响,提出了改进措施并应用于实验.比较已观测到的实验数据与理论计算值分析误差来源.     

激光二极管抽运单块Nd∶YAG激光器电源的研制

为了研制一种用于抽运单频单块激光器的LD电源,采用恒流电路对LD进行驱动,并应用软件监测的方法对电流的长期稳定性和故障进行监测和调节.运用模糊和比例-积分-微分(PID)混合控制温度调节算法,具有超调小和控制精度高的优点,并对基本PID算法进行了简化.使用了一个分段取值的参数,在控制范围内使运算速度提高10倍以上.实验结果表明,实现LD驱动电流的稳定度优于2 mA,LD温度长期波动小于0.1℃,激光输出的频率在一定温度范围内连续可调.     

138 W窄脉宽全固态绿光激光器

报道了绿光平均功率达138 W的声光调Q内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器。为了进一步提高绿光激光器的输出功率以及压窄脉宽,通过倍频晶体相位匹配角随温度变化的分析以及腔型的研究,设计并优化了U型谐振腔。实验中采用两个聚光腔,每个聚光腔由35个20 W的高功率激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG棒,利用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔内倍频,实现了高平均功率内腔倍频激光器的稳定运转。在两个聚光腔的激光二极管抽运电流分别为18.5 A,20.5 A时,获得了重复频率为10 kHz,脉冲宽度优于49 ns,输出功率为138 W的高功率、高重复频率、窄脉宽绿光(532 nm)输出,光-光转换效率为14.1%,不稳定度为±2.8%。     

基于相干激光雷达的激光微多普勒探测

利用相干激光雷达探测目标微动特性技术是一种以单频激光为光源,用外差探测的方式实现对低速、低频多个运动物体进行微多普勒信息提取和识别的技术.以波长为1.064 μm的窄线宽单块激光器为光源,发射激光经过模拟长距离传输的4 km的光纤延迟,照射到以扬声器的发声单元和电动平移台为目标的微动物体上,目标反射的激光会聚进入单模光纤,参考光与信号光通过3 dB光纤合束器线性耦合进入同一根光纤,并在探测器表面进行相干.用于接收相干信号的探测器的接入方式为光纤输入,带宽为3.5 GHz.利用时间-频率域联合描述的方法对数/模(A/D)采样后的数据进行分析.在4 km光纤延迟时,本系统最低探测速度为0.5 mm/s,速度分辨率达到毫米每秒量级,频率分辨率达到千赫兹量级.利用微多普勒信息探测技术,实现了探测物体表面的微动状态信息和识别运动状态的目的.     

大视场激光主动探测系统实验

据实战条件下对狙击手远距离快速搜索的需求,基于猫眼效应理论改进了猫眼目标最大可探测距离模型,并运用MATLAB软件绘制了相关曲线。搭建了可以对猫眼目标进行大视场、远距离快速搜索的激光主动探测系统样机。实验结果表明,系统样机可以实现距离狙击手1 200 m范围内的激光主动探测,并针对普通和复杂背景图像提出了相应算法,提高了捕获图像的视觉效果,实现了基于猫眼目标特征的自动识别。该研究对提高和改进狙击手探测系统的作战效能具有十分重要的意义。