倍频固体激光抽运双级染料激光放大系统的实验

报道了用倍频Nd∶YAG绿光激光器抽运双级染料激光放大系统的实验过程。实验应用两台高平均输出功率、高脉冲重复频率的倍频Nd∶YAG绿光激光器,通过精确的脉冲同步控制技术,实现了对双级染料激光放大系统的抽运,获得了放大级最高提取效率16. 8% ,总提取效率10. 6% ,最高输出功率9. 2W的实验结果。得到了抽运激光提取效率随染料激光波长、染料溶液浓度和抽运激光峰值功率的变化关系。     

横向抽运染料激光振荡器效率分析

染料激光器由于不同的抽运方式,在出光效率和最佳输出耦合率等参数上有很大的不同.根据速率方程理论,分析了铜蒸气激光器(CVL)511 nm横向抽运染料罗丹明6G(Rh6G)激光振荡器的光-光转换效率问题.得出染料对激光的自吸收损耗效应是造成横向抽运和纵向抽运两种方式光-光转换效率与输出耦合率差异的主要原因.对不同的染料Rh6G浓度和不同的输出耦合镜反射率进行横向抽运实验,得到8.2%的最高光-光转换效率.实验结果显示横向抽运时较低的Rh6G浓度可以降低染料自吸收效应对出光效率的影响.同时,最佳输出耦合镜的反射率比纵向抽运时小.     

输出功率50 W的脉冲染料激光放大器

推导了准稳态下横向抽运的脉冲染料激光放大器的简化速率方程,提出了双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的设计原则和设计方法.应用高功率脉冲染料激光放大器的物理设计结果,研制了输出功率为50 W的脉冲染料激光放大器的实验装置.采用铜蒸气激光(CVL)作为抽运光,在此染料激光放大器上进行了实验研究,获得染料激光输出功率为52 W,抽运激光功率提取效率为41%.给出了染料激光波长、注入染料激光功率以及抽运激光的时间和空间匹配特性与染料激光放大器输出激光功率和抽运激光功率提取效率的相互关系,讨论了染料溶液浓度对双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的输出光束质量的影响.     

固体激光与铜蒸气激光混合抽运的染料激光放大实验

采用倍频Nd:YAG绿光激光器与铜蒸气激光器混合抽运双级染料激光放大器的实验方法,通过抽运激光器精确的脉冲同步控制和匹配技术,获得了9.0W的染料激光输出,第二级染料激光放大器对抽运激光的提取效率达到了26.6%,系统总提取效率达到了13.6%.实验研究了染料激光输出功率和抽运激光提取效率随染料激光波长的变化关系.     

核抽运液体激光放大器模型

为了实现惯性热核聚变、工业同位素分离和一系列其他大型规划，必须有廉价的高功率激光源。核抽运脉冲激光器和激光放大器，可望成为这种辐射源，由原子核裂变能直接转换为激光辐射能。     

飞秒染料激光放大器

本文用重复率为10Hz、调Q、Nd∶YAG激光器的二倍频输出泵浦四级染料放大器,把从对撞脉冲锁模(CPM)环形染料激光器中产生的43fs的光脉冲能量放大到100μJ,脉冲宽度为125fs,峰值功率为800MW,在用一组四棱镜系统对放大的光脉冲进行群速度色散补偿以后,得到了宽度为70fs的放大光脉冲输出,峰值功率达GW。     

小信号双级染料激光放大器的优化设计

利用染料激光放大器的横向稳态抽运理论，研究了小信号双级染料放大器的抽运能量分配以及染料池长度的选取对激光增益的影响。对于其他参量确定的放大系统，存在着最佳的抽运能量分配比例和最佳的染料池长度的选取方法。通过自编程序的计算，可方便地找出特定系统染料池长度和抽运能量分配比例的最佳值。     

多级染料激光放大器中激光增益与放大自发辐射强度的理论研究

利用激光增益和放大自发辐射 (ASE)理论 ,对不同条件下的染料激光放大器的激光增益和ASE强度进行了数值计算。分析了当入射光强远小于和大于有效饱和光强时 ,激光增益和ASE强度与入射光相对强度的关系 ,讨论了在两种条件下ASE系数以及染料池端面反射系数对激光增益和ASE成分的影响。最后利用这些结果 ,对连续激光的多级染料放大系统的优化设计进行了讨论。     

铜蒸气激光泵浦的飞秒光脉冲染料放大器

建立了频率为８ｋＨｚ的铜蒸气激光泵浦的二级共焦飞秒光脉冲染料放大器，把从对撞脉冲锁模环形染料激光器中输出的光脉冲能量放大到０．６μＪ，放大倍数为３×１０３，放大光脉冲宽度为６０飞秒，因此得到放大光脉冲峰值功率为１０ＭＷ。     

双级染料激光放大器泵浦能量分配的数值研究

用染料激光放大器的横向稳态泵浦理论，对不同的入射光能量选择不同的增益计算方法，研究了双级染料放大器的泵浦能量分配比例、泵浦光总能量和信号光能量大小对激光增益的影响。计算结果表明，对于其他参数确定的放大系统，存在着最佳的泵浦能量分配比例，可获得最大增益输出。通过自编程序的计算，可方便地找出特定系统泵浦能量分配比例的最佳值。     

抽运染料激光主振荡-功率放大链的固体激光脉冲时序控制

对于多台固体激光器抽运的脉冲染料激光主振荡-功率放大(MOPA)链,在放大器中,抽运激光与染料种子激光不仅在空间上要求匹配,而且激光脉冲在时间上也要求匹配。为此,提出了进行激光脉冲时序的控制方法。该方法采用光纤、光开关和随机重复采样等技术实现快速激光脉冲的计算机数据采集。根据实验,抽运和染料激光脉冲的时间匹配最好时,它们的峰值几乎是重合的,由此提出以脉冲峰值处作为延迟时间的测量点来排除脉宽变化的影响,以及采用二次多项式曲线拟合的数据处理技术来排除峰值处延迟时间的测量干扰,实现抽运激光脉冲时序纳秒级的测量和闭环控制。控制系统的手动单步控制误差和延迟时间测量误差小于±0.2 ns,闭环控制精度可达±1 ns。     

高重复率半导体激光抽运Nd:YAG放大器激光特性的实验研究

实验研究了高重复率、大功率半导体激光二极管阵列（LDA）侧面环绕抽运的Nd：YAG激光放大器的放大特性、热焦距变化和热致双折射效应引起的退偏特性。偏振光绎千赫兹高功率单通激光放大器，获得约3倍的光脉冲能量放大，脉冲宽度基本保持不变，其输出的P分量与S分量的能量比趋于常数3：1，实验测得的能量放大倍率及放大光束的椭圆偏振度与理论预期吻合很好。     

激光抽运铷原子频标的实验研究

研制了激光抽运铷原子频率标准 ,对其多种参数及指标进行了测量 ,分析并提出了如何提高指标的相应措施。     

电子束抽运高重复率KrF激光系统

为了发展惯性约束聚变能驱动装置所需的技术，在日本电子技术实验室，建立了高重复率电子束抽运的KrF激光放大器，样机放大器的脉冲电源系统巳建成，以1Hz重复率产生-300KV、80ns的脉冲。用脉冲变压器、磁开关和水介质脉冲形成线代替通常的带有球隙开关的Marx发生器，得到高压电短脉冲，这个系统的关键技术这一是强制冷却方法和HIBACHI结构中的阳极箔增加了其寿命。设计采用辐射和传导作为主要冷却过程，并允许箔加温到高温。选择HAVAR和钼分别作承压箔和阳极箔，代替通常的钛箔。箔的最高温度通过数字计算表明本设计是可用的。     

光纤放大器侧向多点抽运耦合的研究

在微棱镜侧面抽运耦合的基础上提出利用缠绕光纤的方法，将光纤进行并排缠绕到一跑道型的物体上，利用微棱镜将抽运光进行侧面多处抽运耦合进入光纤，利用粒子数速率方程和信号光及抽运光的传输方程进行了相关的数值模拟，分别讨论了在端面抽运和侧面抽运两种方式下，各处抽运功率相同和总抽运功率相同时增益随光纤长度变化的情况，发现多点耦合的确能够有效地提高信号光的增益。讨论了弯曲损耗和过剩抽运光对信号光增益的影响，结果表明光纤的弯曲半径不要太小以致于产生太多的损耗从而导致增益降低，而剩余的抽运光可忽略不计。这种方法不仅为微棱镜的制造和实验操作带来了方便，而且有效地提高了光纤放大器信号光的输出增益。     

列阵半导体激光侧面抽运研究

目前国内外在半导体抽运激光器中有多种侧面抽运方案,如多管四周均布,三管1200均布等方案,这些抽运方案虽成像较好,但结构复杂,成本高,抽运效率却无明显提高.本文采用双LD列阵侧面垂直径向入射抽运方案.本方案中所用准连续列阵半导体激光器长4 cm,发射线宽1 μm,垂直于结方向发散角近似400,平行于结方向发散角接近100,配合Nd∶YAG激光晶体棒选择合适几何尺寸的柱面镜,并充分利用LD列阵400的发散角,使每个LD列阵发出的抽运光以900会聚径向入射到Nd∶YAG激光晶体棒内,并沿同一径向使抽运光全反入射到晶体内.由于抽运光是沿Nd∶YAG激光晶体棒径向入射,降低了晶体棒表面反射损耗,在晶体内沿每一径向有抽运光通过,抽运光在晶体内分布比较均匀,并充满了整个晶体.同时在腔体表面镀有对808 nm抽运光高透和全反膜,增加入射抽运光透射率和回程抽运光反射率.因此整个装置结构简单,损耗小,抽运效率高.经实验测试,在高重复率电光调谐激光器中,静态激光输出转换效率25%,动态激光输出转换效率15%,输出低阶模.可以看出该列阵半导体激光侧面垂直抽运体积和模体积交叠较好,整个激光器具有结构紧凑,体积小,抽运效率高等优点.该侧面抽运方式具有良好的应用前景.(PC3)     

高重复率半导体激光抽运Nd∶YAG放大器激光特性的实验研究

实验研究了高重复率、大功率半导体激光二极管阵列(LDA)侧面环绕抽运的Nd∶YAG激光放大器的放大特性、热焦距变化和热致双折射效应引起的退偏特性。偏振光经千赫兹高功率单通激光放大器,获得约3倍的光脉冲能量放大,脉冲宽度基本保持不变,其输出的P分量与S分量的能量比趋于常数3∶1,实验测得的能量放大倍率及放大光束的椭圆偏振度与理论预期吻合很好。     

高功率激光二极管阵列端面抽运大口径片状放大器抽运场评价方法

在高功率激光二极管阵列(LDA)端面抽运大口径放大器研究中,高效均匀的抽运耦合系统是非常重要的.为了对各种抽运耦合系统进行比较,需要对抽运场分布实现量化评价.依据抽运场分布提出一套评价方法,利用沉积效率、平均抽运密度、调制度、起伏均方根(RMS)值、均匀区尺寸等五项指标对抽运场分布进行综合评价.评价方法中既有统计量(如沉积效率、起伏RMS值、平均抽运密度),又有极值量(如调制度),还有建立在起伏RMS值统计结果基础上且满足一定条件的均匀区尺寸指标,是一套比较综合的评价方法.还提出从抽运场中间小区域开始,逐步向外扩大面积计算各指标,最后得到这些指标的变化曲线,根据这些变化曲线可对不同的耦合系统进行分析比较.对三个抽运场分布进行实例分析,结果表明,提出的评价指标和计算方法能反映出抽运场分布的抽运能沉积效率和分布起伏等关键信息.