激光二极管侧面抽运Tm,Ho:LuLiF激光器的热效应

报道了激光二极管(LD)三向侧面抽运Tm,Ho:LuLiF激光器热效应的实验研究.理论上计算了激光介质内抽运光强的分布,分析了不同抽运光束崾下,对抽运光强和均匀性的影响.利用有限元分析,模拟了抽运时介质内部温度分布轮廓图.将激光晶体热透镜效应作类透镜近似,进行实验测量.利用通过小孔的高斯光束光强变化,拟合出He-Ne光通过晶体前后的高斯光束形状;近似成高斯光束经薄透镜的变换,计算得出在抽运单脉冲能量3.3 J,脉冲重复频率10 Hz下,Tm,Ho:LuLiF晶体的热透镜焦距约为-2.3 m,实验结果与理论预测基本相符.     

利用激光诱导的热透镜效应测量弱吸收

使用光学多道分析仪,测量脉冲激光加热样品后所形成的热透镜效应,从而测量该样品的光吸收。     

利用液体中的光热偏折测量激光的光强分布

激光的光强分布,在激光的研究和应用上都是重要的参数之一。已有几种测量方法在文献[1,2,3,4]中报道过。在本文中将描述以液体样品为媒介,间接测量脉冲激光的光强分布的光热偏折方法。实验装置与原理实验装置如图1,染料激光器的光强分布是待测对象。透镜 L_1孔径比较大,焦距10cm,被置于一精密二维调节架上,这样可以调节泵浦光在样品池上的光斑大小,也可调节泵浦光到探测光的距离。半反镜 M 分出部分光给能量计,以监视泵浦能量,并对信号进行归一化。探测激光器是功率为2mW 的单模 He-Ne 激光器,探测光与泵浦光保持垂直进入样品池,并经样品偏折后,进入四象限光电池后接锁相放大器,另外从泵浦光引出一同步信号,作为锁     

固体激光器热透镜焦距的自适应补偿

针对光泵浦固体激光器的热透镜效应,设计了热透镜焦距的自适应补偿系统,使光泵浦固体激光器在热透镜焦距宽域变化情况下,保持激光输出光斑大小稳定     

应用于准分子激光的透镜阵列均束器

设计了一套基于积分原理的准分子激光透镜阵列均束系统。通过对 18 块 4 mm×40 mm的柱面透镜叠放,组成9×9级的透镜阵列,将光束分成81束,彼此独立传播,实现了对准分子激光原始光束分束、放大。随后利用收集透镜将每束光叠加在同一位置,得到了在13 mm×13 mm范围内能量均匀度误差小于±5.00的光强分布。克服了原始光斑内部能量分布不够均匀的缺点,达到了准分子激光掩模投影加工的光束质量要求。相比于激光直写的加工方式,提高了加工效率。     

脉冲高功率激光形成的热透镜对激光束传输的影响

利用脉冲TEA CO_2激光器作为高功率强激光光源,在雾中及吸收气体中进行了非线性热畸变透镜对聚焦和准直激光束(He-Ne)传输影响的实验研究,测定了中心光强受热透镜作用所产生的时序变化。实验结果表明,高功率强激光在吸收介质中形成的热畸变透镜对聚焦光     

LD端面泵浦的高重频Nd:YAG激光器的热效应研究

在LD端面泵浦的高重频Nd：YAG激光器的光泵浦过程中产生的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素。从热传导方程入手,利用有限元法求得激光晶体中温度稳态分布的数值解,同时对其热透镜效应进行了计算分析,在此基础上运用传播圆一变换圆的图解分析法进行热稳腔的分离参数设计以补偿热透镜效应。该研究为进一步优化激光器设计,提高激光输出的稳定性奠定了基础。     

一种获得平顶激光光强分布的方法

从Huygens-Fresnel衍射积分出发,计算高斯光束经过初级球差透镜聚焦之后的衍射光场.数值结果表明,当透镜的球差系数为负时,在聚焦光场的两个位置,得到了平顶激光光强分布.还讨论了透镜的菲涅耳数对平顶激光光强分布及其出现位置的影响.结果表明,透镜的菲涅耳数愈小,出现平顶激光光强分布的位置愈往聚焦透镜移动.并且,当透镜的菲涅耳数较小时,平顶激光光强分布的顶部呈现光强调制.计算结果表明,负球差透镜可作为获得平顶激光光强分布的简单方法.     

连续波500W全固态Nd∶YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块,Nd∶YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模 块结构参数的程度。从增益分布特性等方面,介绍了研究其输入 输出功率特性的实验装置,随着抽运功率的增加, Nd∶YAG激光输出以斜率效率47%线性增加,最大输出功率达到575W,光 光转换效率达26.1%。采用He Ne 激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距,分析了其热透镜效应:热透镜焦距与抽运 功率成反比,抽运功率很小时,热焦距大,热透镜效应很小,被Nd∶YAG棒的修凹面补偿,所以此时热焦距较大,热 效应不显著。随着抽运功率的增大,热焦距减小,热透镜效应越来越显著。     

高能飞秒激光光束锯齿光阑截趾整形

针对高能飞秒固体激光器光强分布光滑均匀的要求，研究了飞秒光束通过锯齿光阑和空间滤波器的传输特性。和单色激光的衍射不同，宽带的飞秒光束衍射调制较小，直接利用锯齿光阑，便能获得近场光强分布相对均匀的光束。     

纵向抽运准三能级Yb:YAG激光器的理论模型及实验研究

在激光谐振腔中,边缘冷却的激光晶体中存在着温度梯度分布,从而使激光晶体等效为一个热透镜.热透镜效应对固体激光器的性能影响很大.由于热透镜效应,振荡光光斑半径会随抽运光功率及激光谐振腔腔型结构的变化而变化,这将影响输出光功率的大小.在考虑振荡光光斑半径随抽运光功率及谐振腔变化的情况下给出了速率方程的表达式,并采用数值方法求解.由理论分析可知,输出光功率与抽运光功率及谐振腔腔型结构有关.在相同的抽运功率下,腔型不同输出光功率不同.采用930 nm纵向抽运,发射光波长1030 nm的准三能级Yb∶YAG晶体在三种不同腔型结构下进行实验,实验结果表明腔型结构对激光输出功率影响很大.实验结果与模拟符合较好.     

重复率高功率Nd玻璃激光器的热透镜效应的消除

研究了重复率高功率强激光作用下热平衡状态激光的热透镜效应。观察和分析了激光棒从非热平衡到热平衡状态的热透镜效应，通过采取插入光学补偿系统的方法，使得激光器系统在热平衡状态下的热透镜效应得以消除，从而得到较好的激光输出和稳定的实验系统。     

连续波500 W全固态Nd:YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块，Nd：YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模块结构参数的程度。从增益分布特性等方面，介绍了研究其输入-输出功率特性的实验装置，随着抽运功率的增加，Nd：YAG激光输出以斜率效率47％线性增加，最大输出功率达到575W，光-光转换效率达26．1％。采用He-Ne激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距，分析了其热透镜效应：热透镜焦距与抽运功率成反比，抽运功率很小时，热焦距大，热透镜效应很小，被Nd；YAG棒的修凹面补偿，所以此时热焦距较大，热效应不显著。随着抽运功率的增大，热焦距减小，热透镜效应越来越显著。     

激光二极管侧面抽运激光器热效应的不均匀性

激光二极管(LD)三向侧面抽运晶体时,每根抽运源上激光二极管阵列间的散热窄隙使得抽运光在晶体中轴向分布不均匀,晶体的轴向热均匀性变差.从光强分布的解析表达式出发,通过研究热源分布特性,导出了工作物质热透镜焦距的理论计算方法.数值计算了总抽运功率不变的情况下,抽运源激光二极管阵列的空间占空比、抽运源到晶体中心距离等因素对晶体热透镜焦距的影响.发现热透镜焦距随激光二极管阵列空间占空比和抽运距离的增大而增大.结果表明,抽运光沿轴向分布越均匀,热透镜焦距越长.这为追求晶体轴向热均匀性时侧面抽运源的选择和改进提供了依据.     

光束焦深区热晕效应实验研究

进行了聚焦光束焦深区稳态热晕效应的实验观测,获得在了不同热畸变参数情况下,相对光斑半径和Ａｒｒｙ斑面积内光强的测量结果。实验表明主激光焦深区热晕效应对信标光接收瞳面上的光强分布影响较大。     

非球面透镜组激光光束整形系统

在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本过程,主要包括输出光束函数的选择、光线映射函数的确定和非球面参数的确定;最后选择光线映射函数具有解析解形式的匀化洛伦兹函数作为输出光束分布函数,分别确定了伽利略型和开普勒型的非球面透镜组激光光束整形系统的参数。     

基于光纤传输的激光引信仿真系统

激光引信是制导武器普遍使用的近炸引信，然而要在实验室内获得接收机窗口处的光信号功率并验证信号处理系统的准确性是比较困难的。针对这一问题，提出一种基于光纤传输的激光引信仿真系统。此系统首先通过耦合透镜和自聚焦透镜将发射机输出的激光束耦合进入光纤通道，然后通过程序控制的宽带光强衰减器实时地模拟光束经过目标反射引起的光强衰减，最后将衰减后的光信号通过光纤传输并经过耦合透镜馈入引信的接收机窗口。该系统的设计能够较为准确地模拟激光引信在交会过程中的回波光功率大小，并可实时地仿真激光引信各通道的回波信号，从而可以在实验室内验证激光引信信号处理系统的可靠性。     

碘分子双色激光感生光栅光谱

用Ｎｄ：ＹＡＧ激光倍频光分成强度大致相等的两束激光作为泵浦光，以２．７３°交叉于碘分子样品室中，两束泵渝光发生干涉在碘分子中选择激发形成了空间正弦分布的激发态分子光栅和基态耗尽型光栅。另一束窄线宽染料激光作为探索光射入到激光感生光栅上，沿着布拉格衍射的方向接收信号光。扫描探索光的波长，分别在５５５．９～５７０．６ｎｍ，５７６．３～５８７．２ｎｍ和６０５．０～６０５．６ｎｍ的波段内共获得１２９根与碘分子Ｂ－Ｘ态振转能级双共振的双色激光感生光栅光谱谱线。     

印刷电路板激光投影成像照明系统均匀性分析

针对351 nm波长的XeF准分子激光器,自行设计了用于高精度、高产率、大面积且常规抗蚀剂曝光的印刷电路板(PCB)激光投影成像照明系统.根据准分子激光的部分相干平顶高斯光束(PCFGB)理论模型,对微透镜阵列器(MLA)均束的衍射特性进行了理论分析.由PCFGB分布函数、稳定光强输出的衍射角和菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,定量分析衍射效应对MLA均束的影响.理论计算表明,微透镜边缘发生菲涅耳衍射和微透镜产生的多光束干涉都能引起光振幅调制,只不过衍射产生的尖峰更明显地出现在光束边缘.同时,由数值积分得到的PCFGB曲线,发现9×9 MLA均束器既能保证多个微透镜产生光束叠加的均匀性,又最大程度地减少了衍射和多光束干涉效应.通过采取加正六边形光阑的方法,不仅能满足大面积无缝扫描光刻的需要,而且能剪裁由衍射引起的光束边缘尖峰.由ZEMAX光学设计软件模拟其效果,显示其加工窗不大于±2%.     

透镜球差对拉盖尔-高斯涡旋光束聚焦特性的影响及改善方法

涡旋光场调控对涡旋光在激光通信、生物操控等领域的应用研究具有重要意义。为了揭示透镜球差对拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)涡旋光束传输特性的影响,本文基于菲涅尔衍射理论,模拟研究了不同透镜球差系数下的LG光束聚焦场的强度、相位以及螺旋谱分布。结果表明:光学系统初级球差系数的增大恶化了LG光束聚焦场的强度分布和螺旋相位,弥散了轨道角动量(orbital angular momentum,OAM) 。由此,本文提出了一种光阑补偿方案,通过在透镜前添加大小合适的圆孔光阑,以消除透镜像差。光阑补偿后的LG光束聚焦场由星芒状空心分布恢复为空心圆环分布,OAM态保持单一稳定。本研究工作为改善透镜像差对涡旋光的传输影响提供了解决方案。