PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出

通过优化驱动光栅的电机PI控制器参数确定方法,加强了伺服电机的定位精度及稳定性,提升了单光路可调谐TEA CO2激光器的弱线输出稳定性并缩短了调谐间隔。该参数确定的方法基永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）的频域模型,推导出了伺服三环比例积分控制器（Proportional Integral,PI）的解析表达式,并根据工程实际需求设定超调量与峰值时间,求出截止频率,以此确定满足最大相位裕度的条件下的伺服三环PI控制器的参数。采用PML40-530B8ANL交流直驱电机及G-POLHOR10P100EE-E0驱动器搭建了光路实验装置对上述参数进行了验证,转台定位系统的超调量为4.86%,调节间隔为19.5 ms。基于该转台系统搭建了快调谐TEA CO2激光器,在20 ms调谐间隔下进行激光器弱线能量稳定性实验,9P（44）谱线的单脉冲能量小于74 mJ,能量波动范围小于3.35%,能量稳定度提高了3.62倍。     

1.3 μm高脉冲能量锁模皮秒再生放大器

报道了激光二极管抽运工作波长为1.3 μm的高能量皮秒再生放大器,种子源为重复频率65 MHz、平均输出功率140 mW的被动锁模皮秒激光振荡器。通过优化再生放大器,获得了重复频率为1 kHz、脉宽小于20 ps、单脉冲能量大于1 mJ的高脉冲能量皮秒脉冲激光,脉冲能量稳定性均方根值小于0.3%,其倍频光束671 nm的质量因子M2小于等于1.1,这表明再生放大器输出激光具有很好的光束质量。     

百瓦级绿光DPL激光器技术研究

对激光二极管侧面抽运Nd:YAG板条双程功率放大器进行了研究,激光器基模输出平均功率大于200 W,建立了激光二极管侧面抽运Nd:YAG之字型板条激光主振荡-多程功率放大(MOPA)系统,它由两级Nd:YAG板条双通功率放大器构成,最后一级为单通放大器.在500Hz重复频率时,获得单脉冲能量为410mJ的1.06μm激光输出,光束质量M2小于6.5,KTP晶体在80℃温度下倍频,输出0.53 μm绿光单脉冲能量210mJ,光束质量M2小于6.5.     

采用扫描振镜方式的快调谐TEA CO2激光器

为了研制适用于激光差分吸收雷达(DIAL)的可调谐横向激励大气压(TEA)CO2激光器,利用六温度模型速率方程理论,分析了TEA CO2激光器的动力学特性,计算了激光器的各种输出特性.设计研制了一台高重复频率快调谐TEA CO2激光器,采用共振扫描镜扫描固定光栅的方案实现了激光的快调谐输出.当激光器高重复频率运转时,得到弱支谱线如10P(42)~10P(48)支谱线基横模能量大于100 mJ,脉冲宽度小于100 ns.10P(46)支谱线的远场发散角为2.41 mrad(水平),2.27 mrad(竖直),约为1.6倍衍射极限.实现了任意波长两条谱线在10 ms内快速切换输出.     

高稳定度大能量三波长脉冲激光系统研究

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源.该系统包括振荡级、放大级及后续波长切换系统.为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究.结果表明:插入波片后振荡级输出能量提高了10％,稳定度明显提高.重复频率为10 Hz时,1064 nm激光经放大后单脉冲能量可达700 mJ,其单次通过倍频晶体BBO,得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ,四倍频后得到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ.1h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6％.     

亚纳秒脉宽半导体泵浦电光调Q Nd:YVO4激光器

报道了一种利用半导体端面泵浦Nd:YVO4晶体并采用电光调Q的短腔激光器。通过理论分析和实验研究,确定了激光器的结构和参数,并证明使用电光调Q技术可以实现亚纳秒脉宽激光输出。在腔长20mm、重复频率为1～100Hz的范围内,获得脉宽小于600ps、单脉冲能量大于0.42mJ以及光束质量M2为1.9的100Hz激光输出,不稳定度小于±3%。     

氙灯抽运锁模脉冲再生放大器研究

搭建了一套声光锁模为主振荡器,氙灯抽运的再生放大系统。通过光路设计和精确的时间控制,将脉冲单选模块集成到再生放大腔中。在工作频率20 Hz时,再生放大器输出单脉冲能量≥3.2 mJ,能量放大倍数≥3×104,脉冲宽度305 ps,单脉冲输出100%,光束质量近衍射限。     

二维振镜调谐TEA CO2激光器

报道一种快速调谐TEA CO2激光器。该激光器采取紧凑式Ernst电极,火花阵列放电紫外预电离方式,采用二维振镜扫描衍射光栅的方案实现了激光的调谐输出。激光器可输出谱线75支,其中55支谱线输出能量超过1 J,当激光器高重复频率运转时,10P(20)谱线基模能量大于300 mJ,脉冲宽度约为70 ns。这种激光器可以在10 ms内实现9.2~10.8μm范围内任意两条谱线的调谐输出。     

高功率TEA CO2激光器9R波段输出谱线

为分析CO2激光9R波段输出谱线特性,满足激光与物质相互作用的需求,首先利用镀膜选支技术使高功率TEA CO2激光器只输出9R波段的激光。然后,通过单脉冲放电试验,利用CO2激光谱线分析仪分析9R波段CO2激光谱线的波长和谱线数量,并利用能量计分析每支谱线在单脉冲能量中所占的比例。通过改变输出镜的透过率、全反射镜的曲率半径以及工作气体的比例,分析CO2激光9R波段输出谱线在波长、数量以及能量比例方面的变化。试验结果表明,CO2激光在9R波段同时输出了多条相邻较近的谱线,并且这些谱线随激光器输出镜透过率、全反射镜曲率半径和气体比例的变化而变化。     

自种子注入电光调Q单纵模激光器

为了研制出一台稳定的电光调Q单纵模激光器,采用快速电路主动控制腔内损耗,建立了准连续的预激光作为自注入种子,在此基础上进行电光调Q,再配合谐振反射器的选模作用,获得了稳定的高重频、大能量电光调Q单纵模脉冲输出,重复频率200Hz,最大单脉冲能量1．5mJ,能量抖动小于±2％;并获得了激光通过标准具的干涉图样。结果表明,长时间（大于1h）观察,激光器单纵模几率达100％。预激光技术可以获得高重频、大能量单纵模脉冲输出。     

光泵CH3F和D2O远红外脉冲激光器

自1970年T.Y.Chang报道了光泵CH_3F远红外激光器以来,至今已发现有几十种工作物质,可在远红外波段产生1000多条激光线。远红外激光器有广泛的应用,在等离子体诊断中,通过Thompson散射,可确定Tokamak中离子密度和温度;在半导体中,可用来确定载流子浓度和杂质浓度;作为标准波长,可构成频率链的一环;在军事上,远红外激光可用于亚毫米通讯;用远红外激光照射石英晶体,可产生频率为几THz的声子,在     

光泵CF4 16微米激光器

本文介绍了由 TEA CO_2激光器的9R(12)跃迁线泵浦冷却的 CF_4分子,获得 16μm激光输出。泵浦光用限孔光阑得到TEMoo单横模,由低气压CO_2增益池压缩线宽,并与光泵腔良好的模式匹配下,以700mJ的泵浦源能量获得25mJ左右的16μm激光输出能量。光量子转换效率达7％左右。激光脉宽窄于150ns,该器件可在约0.5Hz重复率下,以20mJ的输出能量运转数千次。     

种子注入的高峰值功率全固态单频激光器

为了研制光参量振荡器的单频制抽运源，采用偏压反馈的扫描-触发谐振探测技术，设计了种子注入的脉冲重复频率为500Hz的单端抽运键合Nd:YAG的电光调Q单频脉冲激光器，建立了单纵模振荡并进行了理论分析。结果表明，在抽运能量为36.8mJ时，输出单脉冲能量为8.4mJ，光光建模效率为23%，脉冲宽度为6.8ns，光束质量因子M2≈1.3，脉冲峰值功率为1.2MW；利用F-P标准具获得输出激光的干涉图样，经过1h观察，该激光器输出单纵模概率为100%。这一结果对于抽运光参量振荡器的研制是有帮助的。     

基于Pulser/Sustainer技术的可调谐长脉冲TE CO2激光器

采用光栅谐振腔,对一台基于Pulser/sustainer技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究.在增益体积为1.17 L,激光混合气体体积比V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=1∶5∶19,工作气压为30 kPa条件下,实验测量了75条激光谱线的输出脉冲能量和脉冲宽度(半高全宽,FWHM),结果表明,相同的激励条件下,不同的激光波长,激光输出脉冲宽度有所不同.通过仔细观察比较四条主要谱线(9R(20),9P(20),10R(20),10P(20))的激光输出脉冲波形随放电电压、放电脉宽以及气体成分配比等的变化情况,说明基于pulser/sustainer技术激励的长脉冲可调谐TE CO2激光器的激光输出脉冲宽度随调谐波长的不同而变化.简单实验分析表明,谱线增益的变化可能是引起谱线输出脉冲宽度不同的主要原因.     

基于体布拉格光栅选模的单纵模激光器

采用体布拉格光栅(VBG)作为纵模选择元件,组合使用透射式和反射式体布拉格光栅构成窄带滤波器进行纵模的选择,在Nd:YLF激光器中得到了单纵模几率100%,单脉冲能量2 mJ,波长1053 nm的单纵模输出.实验结果表明,体布拉格光栅用作选模元件的同时,又用作输出耦合镜,简化了单纵模激光器的结构,提高了抗干扰能力,且具有大功率输出的潜力.     

150ns长脉宽XeCl准分子激光器的研究

通过采用多级Ｌ－Ｃ峰化回路、增大输出镜反射率、改变ＨＣｌ浓度的方法，使ＸｅＣｌ准分子激光的脉冲宽度达到１５０ｎｓ以上（最大脉宽达１７５ｎｓ），单脉冲能量大于１２０ｍＪ。同时对紫外准分子激光的光纤耦合系统进行了研究，直径为０．４，０．６，０．８，１．５ｍｍ的紫外石英光纤的耦合输出能量分别为１０，２９，３９，５８ｍＪ     

新型高重复频率脉冲CO2 激光器

报道了一种新型高重复频率的脉冲CO2激光器。该型激光器结构紧凑,激光器外型尺寸为300 mm300 mm300 mm,工作气体放电增益体积为12103mm3,谐振腔的长度为310 mm。为了获得大体积均匀稳定的气体放电,激光器采用了紫外电晕预电离方式。在激光器自由运转时,单脉冲激光的输出能量达到15 mJ,输出脉冲的半高全宽为70 ns。激光器采用紧凑型高速涡轮增压风机,在一个大气压的条件下,气流循环速度超过100 m/s,激光脉冲重复频率为1.5 kHz,采用大体积强迫冷却和气体主动置换技术,可以获得较长时间激光稳定输出。在已有的实验基础上,采用光栅调谐,可快速准确地实现高重复频率脉冲CO2激光器的谱线选支输出。