多通道锁相光纤束激光器

本文报道了一种基于单频振荡器耦合进入4个光纤放大器的锁相光纤柬激光器．这种激光器可以提供超过600W的相干光束。振荡器调制带宽达到2GHz来增加受激布里渊散射的阂值,然后分出一路光束并频移形成参考光束。振荡器输出通过基于20μm芯径Yb掺杂光纤的终端泵浦的光纤放大器进行放大,以提供每个通道超过260W功率。合成光束形成相干输出,相位误差为1／20λ,并不受光谱展宽的影响。     

利用偏振抽取技术改善泵浦光束质量

偏振抽取腔是使行波放大器和振荡器共用一个激光工作物质的结构形式，它充分利用工作物质的储能，提高激光器的效率，既可以获得高功率，又可以实现结构紧凑的小型化激光器高效偏振输出．一般的偏振抽取腔只是采用普通的全反镜，难于实现高光束质量的输出．采用SBS-MOPA系统获得的输出光泵浦光参量振荡器(OPO)时，     

部分相干cosh-Gaussian光束通过大气湍流后的聚焦特性

为了研究部分相干双曲余弦高斯光束通过大气湍流中传输后的聚焦特性,采用了ABCD矩阵光学的方法进行分析研究,取得了光强分布、束腰半径以及桶中功率的解析式,并用于描述部分相干双曲余弦高斯光束通过大气湍流的聚焦特性。结果表明,在不同湍流强度下,部分相干双曲余弦高斯光束和双曲余弦高斯光束在经过大气湍流后有不同的聚焦特性;使用桶中功率和束腰半径作为评价参量,大气湍流对完全相干双曲余弦高斯的影响更严重;大气湍流对聚焦部分相干双曲余弦高斯光束的影响要大于准直光束。该结果对部分相干光束聚焦特性的研究有一定的理论指导意义,对合成光束傍轴聚焦系统的设计有工程指导意义。     

由自感应粒子数光栅形成自适应腔平均功率100W的Nd:YAG激光器

１引言 激光振荡器的光学腔由产生的光束自身在活性激光介质中感生的全息粒子数光栅形成。这种固体激光振荡器近年来已有展示。这种新型激光器的主要优点是由非线性动力学反射镜形成光学腔的自适应特性。要创造高平均功率且有良好光束质量的激光器，这种特性很有吸引力。这种激光振荡器的另一非寻常特性是腔的自Ｑ开关作用，由产生的光束感应非线性反射镜的开关作用产生。这种自Ｑ开关机理使从宽带自发辐射开始的光束获得长相干长度。 近年来展示了两种以动力学光学腔自起动的激光振荡器。第一种以激光晶体为基础（如Ｎｄ∶ＹＡＧ和Ｔｉ∶Ｓ…     

电子束引发的HF放大器的能量输出

在桑迪亚实验室以前的实验中，电子束引发的HF激光器已产生4千焦耳以上的能量，但是这些实验没有突出光束质量,而这正是聚变激光器的一个基本要素。为得到良好的光束质量，在振荡器-放大器系统中有必要建造一台大型的HF激光系统。这种系统的主要问题之一是输入到放大器的功率需要从振荡器髙效率输出能量。本文介绍旨在回答这一问题的实验结果。同时简捷地叙述一下我们的脉冲HF振荡器-放大器计算机模型及其与实验的比较。     

高能光纤激光器光束合成技术

高能光纤激光器光束合成技术是近年来高能激光器尤其是定向能源应用中的研究热点,可突破单根单模光纤激光的输出功率限制,为高功率高光束质量的激光武器应用奠定了理论基础。介绍了光纤激光非相干合成和相干合成的国内外研究现状,给出了非相干合成技术中光束重叠和光谱合成的基本合成原理,重点介绍了国内外多家研究机构光谱合成近年来所达到的技术水平;介绍了国内外相干合成技术的最新研究进展,对相干合成等效大口径激光阵列输出中几种不同的透射式相干合成阵列输出和反射式相干合成阵列输出的关键合成装置,以及相干合成单一孔径输出中的核心光学元件进行详细分析。最后简要对比了高能光纤激光器光束相干合成技术和非相干合成技术的优缺点和应用范围。     

高功率窄线宽2.1 μm光学参量振荡器

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd:YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10 k Hz时,产生的2.1μm激光线宽小于2 nm,最高功率为8.4 W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.     

柱面透镜提高放大器的光束质量

基于振荡放大器系统的中等功率和大功率的二极管泵浦固体激光器(DPSSs)能产生比其他DPSSs更好的光束质量，但是，该放大器必须能利用振荡器产生的规则光束，在不降低其质量的情况下提高其输出功率。平板放大器能提供大功率输出，但常会受导致光束质量降低的热透镜问题的困扰。     

平凸腔激光器光器光束的聚焦系统

本文用几何光学方法分析平凸腔激光器结构特性，以及平凸腔激光器输出光束聚焦学系统的设计和结果。     

一种可连续调谐空间光学衰减器的研究

可调谐空间光学衰减器在各类光电系统中具有广泛的应用前景。基于法布里-珀罗多光束干涉原理,创新性地设计了一种适用于相干光束的可调谐空间光学衰减器,该衰减器选取在红外波段具有较高折射率的硒化锌晶体作为材料,结合温度控制系统,实现光功率的调谐。采用Nd:YAG激光器作为光源,对该衰减器的性能进行测量,其调谐范围可以达到3 dB。理论分析表明,相对于热膨胀系数,硒化锌材料的热光系数是决定衰减器性能的关键参量。此外,通过在硒化锌光学平板前后表面镀高反膜,可进一步提高调谐范围。     

基于波前补偿的高阶高斯光束相干合成

在相同的抽运功率下,激光器工作在高阶模式时比基模高斯工作时有更高的功率输出,将其用于相干合成有望得到更高的功率输出。由于高阶高斯光束内部存在0-π相位差,使得其光束质量较差,相干合成激光亮度也因而受限。提出基于波前补偿的高阶高斯光束相干合成方案,利用光束净化将高阶高斯光束内部0-π相位进行补偿,然后将补偿后的光束用于相干合成。给出了优化式自适应光学光束净化补偿高阶高斯光束内部波前的仿真和实验结果,数值模拟了厄米高斯光束波前补偿前后相干合成的效果。结果表明,波前补偿后相干合成的1倍衍射极限内的桶中功率较波前补偿前相干合成桶中功率提高1个量级甚至2~3个量级。     

高功率半导体激光器微光学光束整形技术

基于微光学光束变换系统方法,采用双微棱镜列阵、同轴“之“字形整形方法、反射棱镜阵列法等技术对准直光束进行折叠及光参数积匹配变换,实现光束的完全消像散;利用自行研制的大数值孔径连续非球面微透镜列阵、整形器件等核心微光学器件,实现了准直、聚焦和光纤输出等各种功能。形成了系统的半导体激光器光束整形变换技术,准直后光束发散角达到理论极限;成功获得高效率单芯径光纤耦合半导体激光器泵浦源。     

多芯光子晶体光纤的相干组束集成

高功率光纤激光器的广泛应用前景使其成为固体激光器的研究新热点,但是由于受到受激布里渊散射（SBS）和受激拉曼散射（SRS）的影响,严重限制了单根光纤的最大输出功率,与此同时随着输出功率的增加带来了光束质量变差的问题。光纤激光并联组束的方法因其光束质量差,也在其应用上受到诸多限制,而基于倏逝波耦合的多路激光束相干叠加实现的相干组束技术则能使输出功率得以提高的同时保证好的光束质量。基于上述的问题,文中设计出解决方案并理论计算对比了一芯、三芯、七芯的光子晶体光纤光强分布情况,证明集成式多芯光子晶体光纤可以很好地实现相干组束输出,这为实现光纤激光器高功率和高光束质量输出提供新的可能途径。     

铜蒸气激光器振荡-放大系统的实验研究(二)

以非稳腔为振荡器谐振腔,比较了振荡器、行波放大和注入振荡放大几种方式运转的铜蒸气激光器输出光束的功率和方向性,实验结果表明注入振荡放大是最佳的结构,其效率比振荡器高30％,方向性提高的倍数(4.5倍)与几何光学的预计大致相符。     

红外光干涉成像的方法和仪器

美国纳什维尔州的Lockheed MartinEnergy Systen公司的D.P.Hutchinso等人提出一种红外成像方法和仪器。本专利提出的相干成像光学探测系统采用被动探测和分析目标景物发射的红外辐射的振幅、频率和相位。此仪器由本机振荡激光器、光束分束器、相干成像用的相机、二维光电探测器阵列组成。本机激光振荡器产生本机红外光束,与目标发出的红外辐射混频产生外差。光束分束器合成两束红外光束。相干成像相机有一个二维光电探测器阵列接收外差探测的红外     

窄线宽1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN中红外光学参量振荡器研究

提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论,分析了不同泵浦光束聚焦深度下,谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽,对比分析了在不同占空比下,泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W,脉冲激光占空比为0.2%,脉宽为100 ns,泵浦光线宽为2.5 nm时,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后,脉宽为2 ns,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为11%,光束质量M2=1.89;同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。     

半导体激光器相干合束技术（特邀）

大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用,提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价,在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能提高光束质量、压窄频谱宽度,是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求,从锁相技术出发,综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状,总结了主动锁相和被动锁相的优缺点,主动锁相技术采用主振荡放大结构通过相位负反馈技术实现锁相,在合束单元数量上具有优势,能获得大功率相干输出,但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单,一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定,具备自组织锁相特点,但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。     

高斯光束通过湍流介质光束质量退化

本文用统计光学方法给出了高斯光束通过湍流流动介质后引起光束质量的退化．分析表明，远场光束可分为两部分：相干光束和非相干光束，并给出描述光束质量的Strehl比和M^2因子的公式．在超音速化学氧碘激光器中。小尺度湍流对光的散射影响不可忽视．     

高功率全固态红绿蓝激光器研究

高功率全固态红、绿、蓝激光器在国防、信息、医疗和科研等领域有着极为广阔的应用前景。然而，同时获得高功率、高光束质量的全固态激光输出是激光研究领域的难点。我们理论分析与实验结合，深入研究了高平均功率、高光束质量全固态激光产生和非线性频率变换中的若干关键技术，包括热效应补偿技术与光束质量改善技术、高效率倍频与和频技术，研制成功了高功率高光束质量全固态红、绿、蓝激光器，输出功率分别为：669nm红光28W、532nm绿光218W和440nm蓝光7．6W。相关激光器已经作为三基色光源用于大屏幕全色激光显示，及高功率参量振荡器的泵浦光源等。     

光纤激光器透镜耦合系统的优化设计

准直一聚焦双透镜系统是光纤激光器中常用的一种泵浦耦合技术,但是对于大功率LD泵浦源尾纤输出的多模类高斯光束,难以解析表达其中高阶模式的透镜变换规律,根据此设计透镜耦合系统过程也很复杂。本文用几何光学的方法保证数值孔径的匹配,以类高斯光束光斑尺寸作为基模高斯光束束腰,用基模高斯光束传播规律来简化大功率光纤激光器透镜耦合系统的优化设计.最后给出了一个利用MAT-LAB优化工具函数设计双透镜聚焦耦合系统的实例。