一种常压放电等离子体产生研究脉冲高压电源

常压下采用脉冲激励产生等离子体。方波脉冲电源可调节电压幅值、重复频率及脉冲宽度。重频高压窄脉冲调制器其输出波形和电压幅值受脉冲变压器漏磁电感和分布电容、等待充电回路、直流高压电源脉冲电容等参数的影响,采用电路仿真软件对其进行仿真计算,得到最高输出电压80 kV~90 kV,脉宽230 ns,脉冲前沿124 ns,脉冲重复频率可实现单次和130 Hz~1 kHz连续可调,重复频率脉冲幅值抖动在5%~10%。     

高脉冲稳定性的100kHz皮秒再生放大器

报道了一种具有高脉冲稳定性的100kHz皮秒脉冲再生放大装置。该放大装置采用激光二极管(LD)端面抽运的Nd:YVO4晶体作为增益介质,RTP晶体作为电光晶体。再生腔的腔型为对称W型,总长1.8m。分析了皮秒脉冲在再生放大腔中往返次数和再生腔损耗对放大脉冲倍周期分叉现象以及稳定放大时输出功率的影响。抽运功率为30W时,通过选取最优的往返次数获得了功率为5.3W的高脉冲稳定性的再生输出,脉冲稳定性均方根(RMS)值小于2%。放大后皮秒脉冲脉宽为13.78ps,脉冲峰值功率3.84MW,再生腔输出的光束质量因子M2≤1.5。     

室温下的主动锁模Ho:YAG激光器

为了获得在2m波段的百皮秒激光器,采用主动锁模的方法,使用Tm∶YLF作为抽运源,得到了可在室温下工作的输出连续锁模脉冲的主动锁模Ho∶YAG激光器。研究了该主动锁模激光器的输出特性,并进行了实验验证,取得了脉冲重复频率为82.75MHz、输出最大平均功率为1W、激光中心波长为2097.25nm、斜率效率为13.3%、锁模脉冲宽度约为86.6ps的实验数据。结果表明,采用主动锁模的方式能获得输出脉宽百皮秒量级的锁模钬激光器。     

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。     

利用频率叠加的方法实现高重频高压窄脉冲源

利用传统方法实现高重频高压窄脉冲源受制于的器件性能,因而提出了频率叠加的新思路.基于超快电子学和频率叠加理论,利用MARX电路产生多路高压窄脉冲,通过同步系统控制多路触发信号延时,使多路脉冲耦合成一路输出,实现高重频高压窄脉冲输出.实验中两个单路高压窄脉冲的幅度为2.56 kV,宽度为7.13 ns,重复频率为32 k...     

基于雪崩三极管的高重频高稳定度脉冲源研究

基于雪崩三极管的脉冲源具有稳定度高、脉冲窄、上升时间短等优点,分析了雪崩三极管脉冲源稳定度的影响因素。采用适当的优化措施提高了稳定度指标,设计了高稳定度的雪崩三极管脉冲源,脉冲峰值电压1500V(50Ω负载),脉冲宽度1ns,上升时间200ps,具有很高的稳定度指标:短时抖动小于30ps,长时漂移小于100ps/min,峰值电压和脉冲宽度抖动小于1%。通过对改进脉冲电路的充电形式,实现了重复频率为60kHz的脉冲输出。     

偏振模色散对飞秒孤子脉冲传输的影响

以Maxwell电磁场理论为基础,在综合考虑了高阶色散、高阶非线性、自相位调制、交叉相位调制、自变陡、脉冲内喇曼散射以及偏振模色散(PMD)等因素的基础上,推导了飞秒孤子脉冲在双折射光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程(NLSE)。利用分步傅立叶方法对该方程进行了数值计算,通过对该系统的仿真,研究分析了PMD对飞秒孤子传输的影响。结果发现当PMD参量Dp≤0．1 ps／km1／2时,输出脉冲宽度和峰值功率相对于初始脉冲几乎不变,随着Dp值的增大,脉宽增加,峰值功率降低。当Dp≥1．0 ps／km1／2时,脉冲显著展宽,孤子的两偏振分量发生严重走离。     

偏振模色散对飞秒孤子脉冲传输的影响

以Maxwell电磁场理论为基础，在综合考虑了高阶色散、高阶菲线性、自相位调制、交叉相位调制、自变陡、脉冲内喇曼散射以及偏振模色散（PMD）等因素的基础上，推导了飞秒孤子脉冲在双折射光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程（NLSE）。利用分步傅立叶方法对该方程进行了数值计算，通过对该系统的仿真，研究分析了PMD对飞秒孤子传输的影响。结果发现当PMD参量Dp≤0．1ps／km^1／2时，输出脉冲宽度和峰值功率相对于初始脉冲几乎不变，随着Dp值的增大，脉宽增加，峰值功率降低．当Dp≥1．0ps／km^1／2时，脉冲显著展宽，孤子的两偏振分量发生严重走离。     

基于国产芯片的千兆皮秒脉冲激光器模块研制

皮秒脉冲光源是量子密钥分配系统核心器件。为了实现皮秒脉冲光源的国产化,基于国产芯片研制了一种千兆皮秒脉冲激光器模块。该模块采用比例-积分-微分算法控制温度,使光波长漂移在0.01nm以内,使用外部光电二极管探测光功率,反馈调整激光管驱动电流,进行了实验验证。结果表明,利用国产单片机精确控制恒流源和窄脉冲电路驱动激光管发光,输出光脉冲频率达到1.25GHz,脉冲宽度约为50ps,光功率为-3dB对应的谱宽小于0.2nm,输出光波长和功率稳定。此研制的国产化皮秒脉冲激光器模块可满足量子密钥分配系统对光源稳定性的要求。     

主-被动对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器

报道主-被动和纯被动对撞脉冲锁模Nd~(3+)∶YAG激光器的实验研究结果.主-被动锁模激光脉宽为15ps,激光输出序列脉冲能量起伏小于±2%.被动锁模激光脉宽为12ps,序列脉冲能量起伏小于±1O%.利用腔内插入标准具,获得脉宽在15～26ps间可变的锁模激光.实验还研究了非共振环形腔的激光偏振特性.     

基于光电信号控制触发的四路高压脉冲源

给出了一种基于光电信号来作为四路高压脉冲源触发控制的设计原理和方法,采用光电信号作为前级控制触发脉冲,驱动后级高压半导体开关器件（IGBT）输出高压脉冲信号。设计了一台脉冲幅度为500 V~1 k V、脉冲宽度大于500 ns、脉冲前沿小于25 ns以及各通道之间输出的高压脉冲信号分散性小于10 ns的四路高压脉冲源。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了单次触发情况下四路高压脉冲输出的实验结果。     

正交增益型被动调Q激光器的设计与实现

为了改善被动调Q激光器输出不稳定的现象,利用Nd:YVO4具有增益方向性的特点,使用电光晶体将线偏振光光矢量方向旋转90,实现腔内增益突变,进而实现被动调Q稳定输出。利用该方法,在LD连续泵浦Nd:YVO4被动调Q实验中,当耦合输出镜反射率为80%,饱和吸收体初始透射率为83.06%,泵浦功率为22 W时,输出功率为4.68 W,调Q序列脉冲的重复频率为49.16 kHz,脉冲宽度为26.28 ns。并且在泵浦功率从10~22 W的情况下,获得了稳定的被动调Q激光输出。脉冲幅度波动性低于2.4%,脉冲时间波动性低于5%,重复频率的不稳定性低于1%,光光转换效率斜效率达到21.27%,斜效率为34%。     

Correlated and uncorrelated timing jitter in gain-switched laserdiodes

The author describes correlated and uncorrelated timing jitter of gain-switched pulses generated from sinusoidally modulated laser diodes measured from photocurrent power spectra. It is found that if dc bias is decreased to obtain shorter pulses, then the root-mean-square (rms) value of uncorrelated timing jitter drastically increases to more than 2 ps, while correlated jitter remains constant at the drive circuit level of ~0.2 ps. By optimizing the bias condition and compression fiber length, total timing jitter of gain-switched pulses can be reduced to as low as ~0.5 ps, as their pulse width is kept less than 10 ps     

基于SOA、SMF和NOLM的光脉冲压缩研究

建立了基于半导体光放大器、单模光纤和非线性光纤环行镜组成的光脉冲压缩的设计模型,通过数值模拟的方法对该模型进行了研究,其结果表明:对峰值功率为10mW、半峰全宽为33.3 ps的高斯脉冲经此方案压缩后,可以获得峰值功率为25 W以上,半峰全宽为170 fs左右且几乎无基座的超短脉冲.     

用于紫外激光脉冲电光开关的驱动脉冲源

利用雪崩晶体管作为高速开关器件、根据并联充电、串联放电原理设计了一种串并联相结合的MARX电路,以该电路为基础设计了一种低抖动高压脉冲驱动源,并将其应用于紫外激光脉冲的电光开关削波系统。通过同步调节器调节高压驱动脉冲和激光电光系统的时间匹配度,获得了驱动电脉冲与电光开关耦合的最佳工作状态;对匹配过程中的电光开关工作状态以及激光脉冲压缩过程进行了分析和研究,当高压驱动电脉冲幅度为2 690 V,脉宽为7.9 ns时,可以将脉宽为7.1 ns的紫外激光脉冲压缩至2.1 ns,KDP晶体的透光率达到了92.2%,电光开关的效率达到了31.7%。     

大功率半导体激光器的高精度脉冲电源设计

为了满足大功率半导体激光器脉冲应用的实际需求, 针对单脉冲内电流平顶下降问题和重复性情况下电流稳定性降低的问题, 设计了一种多参数宽范围可调的高精度高稳定脉冲驱动电源。该电源以大功率场效应晶体管为核心, 通过现场可编程门阵列产生的高精度时序波形来完成单脉冲内的上升沿调控和栅极控制电压补偿, 通过微控制器结合电流采样的闭环控制方案实现重频运行下的电流高稳定输出。结果表明, 在输出电流100 A、脉冲宽度400 μs、重复频率1 kHz的最大功率输出驱动二极管负载时, 驱动电流上升沿过冲幅度小于0.5%、单脉冲内电流衰减小于0.2%、重复率脉冲不稳定度小于0.1%;在同样输出条件下驱动半导体激光器, 其在单脉冲内光功率过冲小于2%, 重复光脉冲不稳定度小于0.2%。该研究有助于提高脉冲电源脉冲电流稳定性, 对现有脉冲电源结构的改进具有一定的参考意义。     

飞秒激光脉冲的腔外压缩

为了获得更高的时间分辨率,更短的飞秒脉冲,采用双棱镜和一个平面镜结构对飞秒激光脉冲进行腔外压缩,构建了一台二次谐波频率分辨光学开关装置,对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量,取得了脉冲压缩前和压缩后的实验数据,压缩前脉冲的宽度为89fs,脉冲的时间带宽积为0.9096,误差为2.4‰,输入脉冲的平均功率约为480mW;脉冲压缩后的测量结果为22fs,光谱宽度为43nm,时间带宽积为0.44203,误差为1.1‰,压缩脉冲的平均功率约为250mW.压缩比为4:1,高于有关文献的报道.结果表明,该装置实现了飞秒脉冲腔外压缩,对获得更短的飞秒脉冲是有帮助的.     

整形激光脉冲与激光探针同步技术

实现了应用于神光Ⅱ装置中的高精度整形激光脉冲与激光探针同步方案。在该方案中,激光探针经硅光导开关进行光电转换之后作为激光脉冲整形单元的触发信号,使激光脉冲整形单元,输出与激光探针同步的整形激光脉冲。为了降低由于触发信号不稳定引起的时间晃动,在光电转换之前放大激光探针,以调整激光脉冲整形单元触发信号的幅度。在神光Ⅱ装置中实现了整形激光脉冲与激光探针小于4.5 ps(均方根)的时间同步精度。     

基于固体开关器件的新型高压脉冲驱动源

从MOSFET的开关基理,以仿真与电路实验相结合的方法,研究出了MOSFET栅极的"过"驱动技术,以此来提高MOSFET的开关速度。并结合多个MOSFET的串并联的级联技术,采用多管串联方法来提高脉冲源的输出脉冲幅度,采用多管并联方法来提高脉冲源的其输出脉冲功率,从而得到较大的脉冲宽度。在此研制出了输出脉冲幅度大于4kV、前沿小于10ns、脉冲宽度大于100ns的高压快脉冲源。     

LD抽运锁模Nd:YAG激光器研究

利用Cr4+:YAG和声光锁模器联合对光纤耦合LD抽运Nd:YAG激光器进行主被动锁模,比较和分析了Cr4+:YAG被动锁模,声光锁模器主动锁模及两者联合主被动锁模三种情况下平均输出功率的特性,结果表明主被动联合锁模克服了主动锁模稳定性差、被动锁模输出功率低、锁模不完全的缺点,得到幅值和能量抖动小于±6％、锁模深度100％、脉宽小于410ps、输出平均功率290mW的绿光锁模脉冲。