CO_2气动激光的增益和功率

本文报导一种CO_2气动激光结构的小信号增益和辐射功率的实验和理论研究,以确定增益和激光功率的最佳气体温度、压力和气体成分。激光器用二种气体混合物(CO_2—N_2—He和CO_2—N_2—H_2O),在温度800～2200°K、压力2～16大气压、以及广泛的气体成分范围条件下运转。此激光器,对增益来说最佳的气体温度大约是1500～1600°K,对功率来说,高于2200°K。发现当He或H_2O的浓度分别低于10％和1％时,气动激光器不振荡。分析了为建立增益的各种动力学过程和决定激光功率的各种激光光腔参数。估计了理论用于确定增益和功率的可能性。在大多数场合,增益理论给出了很好的定量结果,而功率理论仅给出定性的结果,得到的激光功率约2瓩。     

大气压脉冲CO_2激光器的参量性能

最近已经报导由工作在大气压下脉冲放电的CO_2激光器中获得了兆瓦级峰值功率[A.J.Beaulieu LF.6.14.1970]。放电横跨于激光器,产生了高气压下激励激光器所要求的高电场强度。本文描写在一只沿管轴方向利用了60只独立电容器的1.5米长的激光管中,作为气压和放电电压函数测量了小信号增益,脉冲能量以及脉宽。增益系数每厘米为1％量级或更小些,与典型的直流激励的CO_2激光器的数值相当。峰值功率近似地按总气压的平方而增加,这是由于随着气压的增加使得脉冲能量增加和脉冲宽度减少两者所致。     

波长可调节全正色散掺镱锁模光纤激光器的放大特性

高功率,波长可调超短脉冲光源具有重大的应用价值。采用掺镱光纤放大的全正色散锁模光纤激光器能够满足以上优质光源的要求,并且结构紧凑。通过实验全面探索了波长可调节全正色散锁模光纤激光器的放大特性。分析了小信号增益系数随着信号光波长的变化。发现最大增益出现在波长为1 030 nm 附近,并且增益随着信号光波长的增大而减小,这是由于掺镱光纤的增益谱特性决定的。也分析了增益系数随泵浦光功率的变化,观察增益饱和现象和放大自发辐射噪声。也讨论了种子脉冲在放大器中的时域与频域畸变。发现脉冲因为群速度色散而轻微展宽,频谱因为自相位调制也会发生轻微展宽。     

管板式横流10kWCO_2激光器的实验研究

本文叙述一台具有重复脉冲辅助放电的横向流动连续CO_2激光器。实验研究了放电特性,并给出激光器增益和输出功率的实验和计算结果。激光器最大输出功率12600W。在输出功率10200W条件下一次充气连续运行超过8h,功率不稳定度±1.5％。     

关于电流脉冲CO_2激光器的研究

该激光器的电源兼有高稳定度恒流电源和宽颇带方波脉冲电源两种功能。其频率调节范围为0～3000Hz,脉宽50μs～4ms。使用该电源,一般封离型CO_2激光器在1000Hz以下均可稳定运行,其平均激光功率相当于稳流CO_2激光功率,而脉冲峰值功率则远大于稳流CO_2激光功率。为了保证脉冲激光     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

声光调Q CO2激光器波长调谐理论分析与实验研究

采用旋转光栅法实现了声光调Q CO2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO2激光波长调谐特性,发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系,结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97（闪耀波长10.59 m）和28.71（闪耀波长9.60 m）的光栅实验研究了声光调Q CO2激光器波长调谐特性,分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示:光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线,该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 kHz时,获得10.59 m激光脉冲宽度为160 ns,平均功率4.2 W,脉冲峰值功率26.25 kW,且稳定性良好。     

高功率横流连续CO2激光器特性参数模拟

利用CO2激光器的简化速率方程模型,对高功率横流连续CO2激光器特性参数进行了全面的分析和探讨,建立了光腔小信号增益系数、饱和光强参数、激光输出功率和激光耦会输出窗口最佳透射率计算公式,其计算值与实验结果吻合,为激光器的设计和运行提供了快捷、简便的计算依据．     

半导体激光泵浦固体激光器的增益开关效应

用功率大于100mW的二极管激光器列阵泵浦Nd:YAG固体激光器,实现了DPL的增益开关作用。研究了增益开关的动态特性,得到峰值功率大于80mW的1.06μm激光输出,与计算结果一致。提出了三阶梯泵浦的高增益开关新方法,得到峰值功率大于150mW、脉冲宽度小于0.2μs的固体激光输出。     

混合式CO_2激光器

众所周知,TEACO_2激光器可以在高气压下产生大体积均匀辉光放电,从而获得很大的脉冲输出能量和很高的峰值功率.但是,正是由于TEACO_2激光器工作在高气压下,因此不可避免地使激光介质的增益线型被气压大大地展宽,其增益线宽可达4千兆赫/大气压.如果这样的增益介质放在一个2米长的光学谐振腔(其纵模间隔为75兆赫)中,计算表明有20多个不同频率的纵模的增益系数之差小于5%,这样就可以有很多不同频率的纵模同时振荡,它们还会产生拍频,使TEACO_2激光器的脉冲输出呈现很强的调制.这在诸如脉冲激光雷达、光泵远红外激光器的光泵源、激光同位素分离、非线性光学等很多重要的领域都是不希望的.     

光输出反馈损耗调制型双稳激光器的半经典理论

利用半经典激光方程求出了光输出反馈损耗调制型双稳激光器的稳态解。进行了解的线性稳定性分析。理论计算表明,按这种方式运转的激光器的双稳特性与激光器的泵浦强度、光输出反馈系数、反馈损耗调制系数、输入光信号强度以及光电探测器的饱和光强有关。该器件是一种可在较大范围内调节和控制的主动式光学双稳器件。适当选择反馈损耗调制系效和光电探测器的饱和光强,该器件还可工作在自脉冲状态,从而有可能利用这种运转方式获得超短激光脉冲。     

线性损耗和双光子吸收下硅基波导调制不稳定性

为了分析线性损耗和双光子吸收对硅基波导调制不稳定性的影响,采用理论论证和数值模拟相结合的研究方法,推导了调制不稳定性增益谱、峰值增益、峰值增益频率和调制带宽的表达式。论证了波导的线性损耗、双光子吸收系数和脉冲光功率等参量对调制不稳定性的影响,并对给定结构参量的脊波导进行了仿真分析。结果表明,即使在微弱的光功率(几十毫瓦)下,在反常色散区仍然存在强烈的调制不稳定性现象,其增益是相同功率下光纤介质的102～102倍;峰值增益频率和增益带宽随波导的线性损耗指数衰减;峰值增益也随双光子吸收系数指数减少。这为硅基波导调制不稳定性实验研究和超连续谱产生提供了理论参考。     

CO_2气动激光器的增益和功率

本文报导一种CO_2气动激光器结构的小信号增益和辐射功率的试验及理论研究,以确定增益和激光功率的最佳气体温度、压力和气体组份,激光器运转采用两种混合物(CO_2-N_2-He和CO_2-N_2-H_2O),温度在800～2200°K,压力为2～16个大气压,并采用各种不同气体组份。对于这种激光器,增益的最佳气体温度约为1500～1600°K,功率的最佳气体温度大于2200°K。发现He或H_2O的浓度分别小于10％和1％时,各种气动激光器无振荡。本文对确定增益的各种动力过程及确定激光功率的各种激光器谐振腔参数进行了鉴定,对它们预估增益和功率的能力进行了理论的评价。在大多数情况下,增益理论得出极好的定量结果,而功率理论仅得出定性的结果。获得激光功率约为2千瓦。     

小型TEA 1000Hz的CO_2激光器

最近,美国联合技术研究中心研制一台高重复率脉冲CO_2激光器,交付劳斯阿尔莫斯国家实验室供光化学研究用。这项计划的主要设计指标是,在10P(20)CO_2激光跃迁上以1000Hz重复率,在单横模的100ns增益开关峰值内产生100mJ/脉冲。另一个指标是研制牢固、维修简单的激光系统,且在高重复率下要求长期工作可靠。这台激光器的工作性能与遥感风、遥测大气以及跟踪和测距用的频率稳定激光雷达系统所需性能一致。本系统的最大平均功率大大高于类似系统的功率。     

气相爆炸CO_2气动激光器

本文报导气相爆炸脉冲CO_2气动激光器的实验研究。试验了气体组成对CO_2气动激光器增益和输出激光能量的影响;用激光干涉法摄取了流场干涉图;试验了不同的燃料体系;单次脉冲激光能量约500焦耳。     

空间光通信光纤激光器脉冲位置调制特性研究

将激光器和脉冲位置调制(PPM)技术作为一个整体分析研究,提出了基于光纤激光器的PPM特性方面的概念。对脉冲调Q光纤激光器单脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度进行了理论研究,通过仿真得出了脉冲调Q光纤激光器峰值功率与激光器震荡参数之间的特性曲线,再结合3种PPM信号模型分析了光纤激光器的震荡参数N与3种PPM方式的传输速率、所需功率以及所需带宽之间的关系。并通过实验仿真,得出了光纤激光器的抽运功率、初始通过率和腔长对3种PPM方式的传输速率以及所需带宽的影响。     

全光纤电光主动调Q激光器

利用马赫曾德尔Mach-Zehnder (M-Z)结构的尾纤型铌酸锂(LiNbO3)电光强度调制器作为Q开关元件,采用974nm半导体激光器作为泵浦源,峰值吸收系数为110dB/m的掺杂铒纤作为增益介质,实现了1550nm波长的全光纤主动调Q激光器。通过电光强度调制器对腔内损耗进行周期性调制,实现Q开关作用,获得了稳定的调Q脉冲输出。实验中通过改变泵浦功率和调制频率,研究了脉冲宽度和峰值功率的变化规律。获得输出脉冲重复频率50Hz-88kHz可调,重复频率1kHz时获得最窄脉冲宽度246ns,峰值功率近5W。     

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

为了研究非链式脉冲DF激光器的增益分布特性,在考虑谱线碰撞加宽和多普勒加宽对增益系数影响的基础上,运用变耦合率法给出了计算增益系数的简便公式。利用光阑移动扫描采样法,实验测量了不同输出镜透过率条件下DF激光器增益区横截面上各采样点的激光输出功率。对于每个采样点,计算得到两个独立的增益系数,其标准差差小于3%。激光平均增益系数为2.594 3 m-1,非输出损耗系数为1.243 5 m-1。对各采样点的增益系数进行二维插值,结果显示在激光增益区横截面上增益系数呈现中央高、边缘低的超高斯分布。研究成果可为非链式脉冲DF激光器谐振腔和电极结构设计提供依据,并可为该激光器的气体放电均匀性分析提供参考。     

分布反馈和螺旋反馈气体激光器的增益饱和效应

非线性增益饱和使分布反馈(DFB)和螺旋反馈(HFB)气体激光器的纵模最大峰值强度远离阻带.该阻带是由波导的折射率周期调制或截面周期调制引起的.我们用光泵DFB和HFB496μm CH_3F远红外激光器首次从实验上证实了理论预言的这种现象.     

TW—SLA在耦合腔锁模激光器中的调制特性

本文将行波半导体激光放大器（TW－SLA）引入耦合腔锁模激光器中，详细分析了外腔的有效反射系数。结果表明：TW－SLA的增益饱和及自相位调制对光脉冲具有调制特性，利用这类耦合腔激光器可实现自启动锁模以及具有获得超短光脉冲的可能性。