高平均功率腔内和频蓝光Nd∶YAG激光器

高平均功率蓝光激光是当前固体激光技术研究热点之一。尽管通过 Nd3+的4F3/2→4I9/2态谱线倍频可获得瓦级蓝光输出,然而其准三能级物理特性严重限制其更高功率输出。研究了 Nd3+ 离子4F3/2→4I13/2态1.3μm谱线腔内三倍频产生高平均功率蓝光激光,获得4.3 W蓝光激光输出,重复频率 3.5kHz,脉冲宽度150±10 ns,光束质量M2 因子约为5±1。研究表明:Nd∶YAG晶体1.3μm多谱线振荡是制约实验结果的重要因素,若克服多谱线振荡问题,有望获得10 W级蓝光激光输出。     

高平均功率腔内和频蓝光Nd:YAG激光器

高平均功率蓝光激光是当前固体激光技术研究热点之一。尽管通过Nd³⁺的⁴F_3/2→⁴I_9/2态谱线倍频可获得瓦级蓝光输出,然而其准三能级物理特性严重限制其更高功率输出。研究了Nd³⁺离子⁴F_3/2→⁴I_13/2态1.3 μm谱线腔内三倍频产生高平均功率蓝光激光,获得4.3 W蓝光激光输出,重复频率3.5 kHz,脉冲宽度150±10 ns,光束质量M²因子约为5±1。研究表明:Nd∶YAG晶体1.3 μm多谱线振荡是制约实验结果的重要因素,若克服多谱线振荡问题,有望获得10 W级蓝光激光输出。     

LD泵浦的紧贴式产业化固体绿激光器的研究

通过对LD泵浦的固体激光器热效应的分析,给出了计算热效应的理论方法,以及紧贴腔结构的实验方法,对LD泵浦的固体激光器的产业化提供理论与实验基础。     

半导体泵浦全固体蓝光激光器的研究进展

由于全固体蓝光激光器的广阔的应用前景和潜在的商业价值,使全固体蓝光激光器的研究成为当前激光领域的一个热点.简述了LD泵浦全固体蓝光激光器的发展历史和现状.讨论了产生蓝光的增益介质、倍频晶体、被动调Q晶体和已出现的直腔、"V"型腔及"Z" 型腔的结构.指出了LD泵浦固体蓝光激光器面临的镀膜技术与"蓝光噪声问题"两大困难和其大功率、小型化的发展方向.     

全固态单纵模593.5 nm和频激光器

利用法布里-珀罗(F-P)标准具选频实现了单纵模593.5 nm激光和频输出。采用单块Nd:YVO₄晶体,通过对谐振腔输出镜膜系的设计与优化,在两镜线性腔中实现了稳定的1 064 nm与1 342 nm双波长振荡。放入I类位相匹配和频晶体LBO进行腔内和频时,抽运功率为2 W可获得52 mW的593.5 nm橙黄色激光输出,但输出光束噪声较大,其RMS噪声为6.8%。在腔内加入400 μm厚熔融石英标准具进行选频,实现了单纵模593.5 nm激光输出,单纵模线宽为600 MHz,输出功率为34 mW,RMS噪声降为0.3%,实现了低噪声输出。实验结果表明,在和频过程中,利用一块标准具对两个波长同时进行选频是获得单纵模和频光的有效方法。     

LD泵浦的室温运转内腔倍频473nm全固态蓝激光器

从理论上分析了准三能级系统固体激光器室温运转的条件以及实现方法,同时给出了实现473nm蓝光发射的方案.报道了用波长808.5nm,功率为2W的半导体激光器泵浦Nd:YAG,采用内腔倍频的方法,在室温下获得946nm波长准三能级连续红外激光输出120mW,以及用BBO晶体倍频获得473nm波长10mW的连续蓝色激光输出.     

腔内倍频准三能级与四能级激光器噪声特性的比较

利用同种激光晶体Nd∶YAG和同种倍频晶体LiB₃O₅(LBO)分别构成蓝光(473 nm)与绿光(532 nm)激光器并进行了噪声特性研究。分析了腔内倍频准三能级与四能级激光器噪声的不同机理。实验发现:在输出功率为50 mW的情况下,腔内倍频准三能级激光系统的倍频光噪声为120%,比腔内倍频四能级激光器噪声大得多,后者在输出功率为60 mW的情况下,激光噪声在5%以下。针对准三能级倍频激光器的这种特点,采用耦合微分方程组模型进行了分析。结果指出,问题的根源在于准三能级激光系统中具有较大的再吸收损耗,如果能够适当控制该损耗,准三能级激光系统的倍频噪声问题便会得以改善。     

大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展

从二极管泵浦固体激光器(DPSSL)的优势出发,指出了DPSSL向大功率方向发展并在某些领域取代其他类型激光器的趋势;概括介绍了大功率DPSSL的诸多应用领域和广阔的市场前景;并深入分析了实现大功率DPSSL输出的几种成功方案;指出了国内及早进行大功率DPSSL研究的紧迫性。     

LD泵浦腔内倍频Nd:YAG/LBO蓝光473nm激光器的低噪声运转

激光二极管（LD）泵浦腔内倍频Nd:YAG/LBO蓝光473nm激光器在不加入腔内特殊元件的情况下,往往倍频输出功率具有很大的高频噪声,即所谓的“蓝光问题”！这大大限制了473nm蓝色激光的应用！为了降低该激光器件倍频输出功率的高频噪声,采用了通过提高腔内基频光循环强度和缩短激光晶体以减小准三能级激光系统再吸收损耗的方法来实现473nm激光器的低噪声运转！实验中利用两个2W激光二极管耦合作为泵浦源及1.0mm厚的Nd:YAG材料作为激光晶体,在利用10mm长LBO材料作为倍频晶体的情况下,获得了输出功率为195mW的具有低噪声特性的473nm蓝光激光运转！实验结果表明：倍频输出功率（峰－峰值）/平均值小于1%！激光输出在1h内没有发生激光跳变现象发生并且无需腔内其它元件的引入。     

全固态589 nm复合腔连续波和频激光器

给出了一种复合腔结构和频激光器,用2台激光二极管阵列(LDA)经过光纤耦合分别单独端面抽运Nd:YVO₄和Nd:YAG晶体,其中Nd:YVO₄和Nd:YAG晶体所选择的能级跃迁分别为⁴F_3/2-⁴I_11/2和⁴F_3/2-⁴I_13/2,其对应激光跃迁波长分别为1 064 nm和1 319 nm,两基频激光束分别在两个子谐振腔中振荡,在其交叠区利用KTP II类临界相位匹配(CPM)进行腔内和频,获得了589 nm的和频激光。当抽运功率为8 W/14 W时获得了340 mW连续波TEM₀₀黄激光输出。光束质量因子M²<1.2,激光输出功率噪声低,4 h功率不稳定度小于±3％。该复合腔结构是实现LDA泵浦589 nm全固态黄光激光器一种有效的和频方法。     

腔外旋转泵浦的Nd∶YAG固体激光器研究

固体激光器的热管理仍然是高功率激光系统发展的一个持续挑战。在激光系统中增益介质和泵浦光之间引入相对运动是一种高效的热管理方案。针对静止泵浦,旋转增益介质泵浦以及泵浦光旋转泵浦3种泵浦方式,借助有限元数值模拟方法分析了Nd∶YAG晶体的温度分布。泵浦光以800 r/min旋转时,在35 W泵浦功率下,使用标准的热沉冷却技术,晶体的最高温度达到约36 ℃,仅增加约16 ℃,这远低于静止泵浦时的142 ℃。实验设计并演示了一种腔外旋转泵浦的Nd∶YAG激光器,得到了12.2 W的1064 nm连续输出,斜率效率为37.2%,这大于静止时的35.1%,实验结果与理论结果相符合。研究表明,腔外旋转泵浦的固体激光器拥有高效的热管理。     

全固态复合内腔和频570nm连续波黄光激光器

研制了全固态连续波570nm黄光激光器,黄激光分别由两片Nd:YAG的1444nm和946nm谱线非线性和频产生,两条谱线分别对应各自的晶体能级跃迁4F3/2-4I15/2和4F3/2-4I9/2。实验采用复合腔结构,利用KTP晶体II类临界相位进行内腔和频。测量了570nm黄激光输出功率随泵浦功率的变化,结果表明,当注入到两片Nd:YAG晶体的泵浦功率分别为24W和15W时,获得了560mW的连续波570nm黄激光输出,其4h功率稳定度优于±2.8%。在输出功率为560mW时,采用光束质量分析仪测量了激光输出光斑质量,结果显示,在570nm最大和频激光输出时的光束质量因子M2为2.3。所提出的复合内腔和频技术可为新波长激光器的发展提供参考。     

垂直腔面发射激光端面泵浦的高能量调Q Nd:YAG激光

采用垂直腔面发射激光端面泵浦Nd∶YAG获得了高能量的1 064 nm调Q激光输出。与边发射半导体激光相比,垂直腔面发射激光具有各向发散角相同、波长随温度漂移小等优点,更适合用作泵浦源以产生高效率、结构紧凑的激光。泵浦能量为200 mJ时,产生了最高45 mJ的1 064 nm激光输出,光光转换效率达到22.5%,激光脉宽为8 ns,发散角为1.2 mrad。基于模拟计算优化了Nd3+掺杂浓度,通过采用低浓度的Nd∶YAG晶体减小泵浦端面增益,从而有效抑制了影响调Q激光能量提高的自激振荡,为获得高能量的端面泵浦调Q激光输出提供了有效的技术手段。     

液压泵振动与噪声的分析和控制研究

首先应用有限元和模态分析相结合的方法研究了液压泵系统的振动特性，然后应用噪声测量与分析系统研究了结构系统在实际运行过程中的噪声强度分布，最后通过系统噪声与振动的综合分析，提出了噪声控制的方法     

溢流阀动态特性、噪声分析及降噪的研究

溢流阀作为伺服能源的重要控制调节元件,其动态特性、稳定性及工作噪声将影响到整个伺服系统的正常工作。以某型溢流阀为例,基于AMESim仿真软件研究其动静态特性、模态特性以及对稳定性的影响。首先利用AMESim软件对某型溢流阀进行建模,仿真出动态曲线,并与实际试验曲线对比,确保模型的准确性;通过AMESim软件中频域分析工具对其频域特性、模态特性进行分析,找出溢流阀模型各阶固有频率,同时利用试验采集溢流阀工作噪声,并进行频谱分析,结合仿真结果,验证该型溢流阀动态特性、频率特性与噪声的关系。     

腔内倍频蓝光激光器的稳定性研究

对腔内倍频LD泵浦的Nd:YAG激光器的输出稳定性进行了分析,以二型匹配为例,尽管存在任意多个纵模,当腔内放置1/4波片,论证了当1/4波片的快轴与倍频晶体的E轴夹角为45°时,便可获得稳定的蓝激光输出。并用模简并和光子对易的观点分析了上述方法的物理过程。     

复杂工况机械密封腔内两相流的流场特性分析

以汽液两相流理论及方法为基础,采用CFD混合多相流模型,对处于高温、高压、高速复杂工况的波纹管集装式机械密封装置密封腔内两相流场进行了数值建模和分析,得到了由冲洗口位置的不同和密封环旋转引起的复杂三维流场特性,对不同的冷却效果进行对比,得到了最佳冷却位置,分析了密封腔内的温度场、压力场和速度场,并对比分析了密封腔压力随着不同主轴转速和不同冲洗液入口速度所呈现的规律,为高参数复杂工况下波纹管集装式机械密封装置的结构优化设计提供了理论依据。     

航空发动机试车台噪声传播特性及影响因素分析研究

航空发动机试车台设计过程中,系统性地开展试车台噪声传播特性及影响因素分析研究,优化试车台声学设计,对航空发动机试车过程中噪声的有效控制起着至关重要的作用。本文重点对航空发动机噪声源的特性进行分析,综合考虑试车台噪远场声传播过程的影响因素,最终给出试车台降噪需求,并探讨了航空发动机试车台声学设计的要点,为优化试车台声学设计方案提供参考。     

LD端面泵浦Nd∶LiGd(MoO4)2晶体的主动调Q脉冲激光特性

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体,测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性.实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔,其输出镜的耦合透过率为2％.在连续运转条件下,a切和c切晶体的最大输出功率分别为733,550 mW,对应的光光转换效率分别为11.3％和6.7％.在声光调Q脉冲运转条件下,a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180,135 mW,对应的光光转换效率分别为2.8％和1.7％.当重复频率为10 kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果,即:最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体,分别为15.8J和85 W;最小的脉冲宽度来自c切晶体,为153 ns.实验结果还显示,不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长,a切晶体为1 061 nm,c切晶体为1 068 nm,这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用.     

内啮合转子压缩机工作腔容积计算及分析

内啮合转子压缩机工作腔容积和转角变化的关系是进行压缩机热力计算的基础,目前还缺乏相应的计算公式.采用线积分的方法来计算工作腔基元面积的方法可很方便地推广到型线更复杂的内啮合转子机构中去.同时,提出了容积转角的概念,通过该转角可使计算得到的容积-转角变化关系符合传统压缩机的使用习惯.分别以内外转子为主动机构,推导了扫气容积和余隙容积的计算方法.