1315nm高反射率硅镜的膜系分析

随着高功率激光器,尤其是化学氧碘激光器(COIL)的不断发展,对激光光学元件的性能要求越来越高.为了满足实际需要,用于COIL的高反射硅镜的反射率应达到99.95%以上,以减少镜面热畸变,提高其抗激光损伤能力.早在十多年前,美国的有关专家就把激光薄膜作为急待解决的关键技术.近年来,国外的强激光薄膜发展很快,1315 nm波长高反射镜的反射率已达99.9%以上,有的甚至达到99.99%. TiO2/SiO2膜系是目前制备高反射镜采用最多的膜系.该膜系比较成熟,制备工艺较为稳定.但该膜系的本征吸收较大,影响到激光损伤阈值的提高.而且材料组合相对较不稳定,峰值波长易受湿度的影响.若采用Si和SiO2做镀膜材料,用于1.0～3.0 μm波长范围,薄膜吸收极小,而且耐久稳定.由于Si在红外区的折射率较高,因此仅需要较少的膜层数、较薄的膜层厚度即可满足设计使用需要,大大提高了镀膜效率.本文利用TFCALC薄膜设计软件对TiO2/SiO2 和Si/SiO2 膜系中心波长为1.315 μm的硅镜反射特性进行了仿真模拟.给出了Si薄膜折射率与基板温度的关系曲线,以及正入射与45°斜入射情况下Si/SiO2 膜系硅镜的反射特性;膜厚控制误差为±10%时,对反射率的影响等.(OH11)     

TEA CO2激光去除光纤涂敷层的实验研究

采用波长为10.6μm的高能TEA CO2激光去除SMF28光纤涂敷层,研究了激光脉冲数和能量密度与涂敷层去除效果之间的关系.实验证明,涂敷层去除厚度随激光能量密度的增加成对数增长,且在某个范围内去除效果存在一个最佳值.     

光纤光栅感温火灾探测技术研究和应用

分析了特殊行业对火灾报警的要求，介绍了光纤光栅感温技术原理、隧道火灾点火实验以及技术应用的情况。实验和应用结果表明，光纤光栅火灾报警系统能够准确及时地进行火灾报警，并能实时测量出火灾地点的温度分布，是一种具有广阔应用前景的火灾探测新技术。     

强激光反射镜热变形的瞬态特性研究

利用2 kW CO2激光器作为激光照射源,用测量精度为±0.03 μm 的Twyman-Green干涉仪、CCD摄像技术、计算机数据采集与处理系统,对硅镜在强光照射下不同时刻的热变形进行了实时测量和数据处理,得到了在不同激光照射时间下镜面热变形的干涉条纹序列图以及给出了热变形量随激光照射时间的变化实验曲线.实验结果显示:在实验用硅镜直径Φ78 mm,镜面厚度为10 mm,镜面对10.6 μm CO2入射光的反射率为63%;净吸收激光功率为140 W,激光辐照时间为4 s的条件下,硅镜最大热吸收变形量为0.46 μm,约为1.315 μm COIL激光波长的1/3,是导致COIL激光器在出光过程中光束发散角增大和光轴漂移的重要原因之一.(OH2)     

强激光辐照下硅基片超薄多层金属镜的热畸变

对硅基片超薄多层金属镜在CO2 激光辐照下的热特性进行了实验观测与理论分析。给出了超薄多层镜的结构设计方案 ,以及不同激光功率情况下镜面热变形与激光照射时间的关系曲线。结果表明 ,当反射镜吸收功率为 12 0W ,光照时间为 4s时 ,普通硅镜的热变形量为 0 71μm ;同等条件下硅基片超薄多层金属镜最大热变形量仅为 0 2 5 μm。理论计算与实验结果基本相符。     

在波长1.315μm下的几种激光器窗口热效应比较研究

由傅里叶瞬态导热方程和弹性体应力-应变平衡方程入手，利用分离变量法和热弹性势法建立了晶体窗口在高能激光束照射下的瞬态温度分布、热变形和热应变分布关系式。并同时考虑温度折射率系数、厚度热变形和弹光系统的作用。得到了波长为1．315μm的平面波光束透射氟化钙、氯化钾和熔石英这三种晶体窗口时产生的近场光束相位畸变分布。通过比较发现、窗口光束畸变是热变形、热透镜效应和弹光效应共同作用的结果，热透镜效应占主要因素，弹光效应可以忽略；熔石英具有正的折射率温度系数而产生正光束畸变，氯化钾和氟化钙为负的光束畸变，氟化钙具有最小的相位畸变峰谷值．优于其他二者。适于作为1．315μm波长的窗口材料使用．氯化钾的光束畸变最严重。     

基于频移干涉光纤腔衰荡技术的甲烷传感系统

煤矿事故严重威胁人们的生命和财产安全,瓦斯作为煤矿事故的罪魁祸首,其主要成分是甲烷。因此,选择一种性能优良并且能够实时探测甲烷浓度的气体传感器对安全生产和检测大气环境是十分有意义的。在众多气体传感器中,光纤气体传感器由于容量大、损耗小、体积小、抗腐蚀、抗干扰能力强等优势受到学者和仪器制造商的青睐。本文对比了几种光纤气体传感器,基于光谱吸收技术的光纤气体传感器体积小、成本低、功耗小,其使用最为广泛。在光谱吸收技术的基础上,发展了一种高灵敏度的探测技术,腔衰荡CRD(Cavity Ring-Down)技术。相比于普通的光谱吸收技术,其吸收光程长,灵敏度高出3个～4个数量级,并且对光源强度稳定性要求不高。但是,为了有效、实时地探测到衰荡信号,该技术对探测器的速度要求极高。本文研究的频移干涉腔衰荡FSI-CRD(Frequency-Shifted Interferometry Cavity Ring-Down)技术,通过将腔衰荡技术结合频移干涉技术,构建了频移干涉腔衰荡甲烷传感系统,实现了衰荡信号从时间域到频域的转换,降低了对探测设备的要求,并通过实验验证了该系统可以用于甲烷气体浓度的测量。