点火药爆轰场和起始燃烧过程的时间序列干涉法显示

本文利用脉冲YAG激光引燃点火药产生爆轰场和燃烧场,用时间序列干涉法来获得爆轰场和燃烧的时间序列干涉图。其中时间序列干涉法是由大口径长程干涉仪,序列脉冲激光光源和旋转直角棱镜扫描式高速摄影仪组成。这些时间序列干涉图是进一步研究点火药爆轰场和燃烧场特性的基础。     

脉冲激光二极管端面泵浦Nd;YAG棒时变温度场

在脉冲激光二极管(LD)泵浦的激光晶体中存在升降温的时变过程,为解决脉冲LD端面泵浦的激光晶体产生的热效应问题,基于热传导方程,采用特征函数法和常数变异法得到了脉冲超高斯光束端面泵浦Nd∶YAG棒的时变温度场的一般解析表达式.同时定量分析了单脉冲和重复脉冲端面泵浦Nd∶YAG棒的时变温度规律.研究结果表明,重复脉冲端面...     

脉冲泵浦 YAG 棒的瞬时热透镜效应

YAG棒的热透镜效应是该类激光器的一种重要现象,它严重地影响着激光性能一光束发散度、输出稳定性、激光模式等。研究YAG 棒的热透镜效应对改善激光性能有一定意义。我们通过实验观察了脉冲泵浦条件下YAG 棒的热透镜效应,发现它在脉冲泵浦的瞬时呈负透镜,工作一段时间之后才出现正透镜现象,并近似测定了焦距。     

光折变晶体中ps激光脉冲二波耦合增益正负转换现象

用二列脉宽为60ps的连续锁模Nd:YAG激光的倍频光在掺Ce的KNSBN晶体中进行二波耦合.当泵浦光脉冲迟于信号光脉冲到达晶体,或泵浦光脉冲虽先于信号光脉冲到达晶体.但时间提前量小于激光脉冲半高宽时.信号光的二波耦合平均增益是非负的;当泵浦光脉冲先于信号光脉冲到达晶体且时间提前量大于激光脉冲半高宽时.信号光的二波耦合平均增益可变为负的.对此给出物理解释.     

板状Nd:YAG偏光脉冲激光器

通常固体激光器的激光材料都做成棒状,在泵浦源的热影响下,激光棒出现严重的畸变;如热聚焦,应力诱导双折射和应力诱导双轴聚焦,对于中等泵浦功率,这些效应将降低输出并影响光束质量;而对于高功率泵浦,激光可能完全熄灭。 本文报道了板状Nd:YAG偏光脉冲激光器实验结果,我们把激光材料做成板状,光在激光材料     

用Nd∶YAG激光器泵浦Rh6G染料溶液的实验研究

报道了用 Nd∶ YAG倍频绿光 ( 532 nm)激光器泵浦 Rh6G染料溶液的实验过程。得到了最高 7%的光 -光转换效率。给出了 532 nm绿光泵浦不同浓度 Rh6G溶液所得到的染料激光峰值波长。同时分析比较了 Nd∶ YAG绿光激光及其泵浦的染料激光器输出激光光束的空间和时间特性。     

LD端面泵浦变热传导系数Nd:YAG晶棒温场特性

为了解决激光二极管泵浦激光晶体产生的热效应问题,对激光晶体内的温升进行了解析分析与定量计算。通过对激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点的分析,建立了符合实际工作情况的热模型。考虑到晶体材料热传导系数受其宏观温度变化的影响,应用常数变易法以及特征函数法得到了变热传导系数Nd:YAG晶体棒在端面泵浦情况下温度场的一般表达式。定量计算了激光二极管超高斯分布泵浦光阶次、泵浦功率、光斑尺寸以及晶棒半径对其温度场分布的影响。研究结果表明:使用输出功率为60 W的激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG晶棒,若耦合入射的3阶超高斯光束泵浦光斑半径为400μm,晶棒半径为1.5 mm,长度为8 mm时,Nd:YAG棒内最大温升为343.9℃;而将其热导率视为定值时,晶体的最大温升只有222.7℃。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并为提高全固态Nd:YAG激光器性能提供了理论依据。     

238W高功率端泵浦Nd：YAG激光器

德国科学家最近成功开发出一种用于材料加工的紧凑型二极管端泵浦Nd：YAG激光器。该激光器的输出功率达238W，电一光斜率效率为60％，光一光转换效率为48％，这是目前世界上最高功率和最高斜率效率的端泵浦单激光棒Nd：YAG激光器。     

光参量振荡器泵浦源的理论研究与优化设计

研究了作为光参量振荡器的泵浦源1064nm声光Q Nd:YAG激光器.从Nd:YAG激光特性出发,介绍了LD端面抽运Nd:YAG调Q固体激光器的特性,对谐振腔结构进行了等效、分析和数值计算,给出了稳腔条件和腔中振荡光斑随腔长的变化曲线.对调Q脉冲形成过程的速率方程进行了数值计算,得到脉冲形状,分析了泵浦光脉冲形状和脉宽对参量振荡信号光的影响.所得结果对产生高质量、宽调谐、高转换效率的光参量振荡器具有一定的指导意义.     

高效率侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷激光器

研究了808nm侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷棒的激光输出特性和热透镜效应,并与相同尺寸、相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体进行了对比。当泵浦功率为60W时,陶瓷获得了21.6W的1064nm连续激光输出,光-光转换效率为36%,斜效率达到46.9%,在相同的泵浦条件下,Nd:YAG晶体的输出功率为23.9W,光-光转换效率为39.8%,斜效率为50.3%。实验结果表明,Nd:YAG陶瓷的性能已经接近于Nd:YAG晶体。     

The effect of thermally induced gain gradients in solid statelasers

A dependence of the small-signal gain in solid-state lasers on the thermal loading is calculated. An average thermal power dependent gain reduction factor, η_g(𝒬), is defined in terms of the temperature coefficients of the laser gain curve, and the thermal conductivity of the laser rod. η_g(𝒬) arises from the shifts in the laser gain curve associated with the temperature gradients caused by optical pumping, and reduces the small-signal gain. The calculation of η_g(𝒬) for the specific cases of Nd:YAG and Nd;Cr:GSGG lasers indicates a reduction in the small-signal gain, from this mechanism alone, of 20-30% at high average power (200 W-cm^-3, thermal)     

Dynamic optical properties of CW Nd:YAlG lasers

The thermal and optical properties of CW Nd:YAlG laser rods have been measured before and during optical pumping with tungsten lamps. Instabilities in the optical properties during pumping were found to correlate reasonably well with the fluid flow characteristics of the coolant used. The importance of stable optical properties to the attainment of maximum laser radiance and amplitude stability is emphasized. Estimates of the mean temperature rise and profile in the rod during pumping are given.     

基于光线追迹的闪光灯泵浦激光聚光腔的结构优化

聚光腔是灯泵固体激光的重要部件,主要作用是最大限度地将泵浦光能聚集到激光棒上的同时,尽可能使激光棒获得均匀的泵浦。为了实现灯泵固体激光器大能量输出,需考虑优化激光聚光腔,提高其泵浦效率。通过以蒙特卡洛离散方法为核心的光线追迹技术和合理的模型建立,以四灯为例,研究了对确定直径的激光棒,泵浦效率随构成腔体的椭圆长短轴比(a/b)的变化,以及同样的长短轴比下,泵浦效率随泵浦灯直径的变化。得到了在确定直径的激光棒和泵浦灯下,泵浦效率最高的椭圆长短轴比例。此外,研究了对确定直径的激光棒在不同直径泵浦灯的情况下,泵浦均匀性随椭圆长短轴比a/b的变化。     

大功率半导体激光器热弛豫时间的测量

根据脉冲工作状态下半导体激光器激射光谱随结温升高而发生红移的原理,提出了一种测试半导体激光器热弛豫时间的新方法——利用调节取样积分器(Boxcar)取样门,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱。采用此方法对TO封装和厘米-靶条(cm-Bar)阵列的AlGaAs/GaAs半导体激光器的动态热特性进行了测试,得到其热弛豫时间分别为66μs和96μs。     

二极管阵列侧面泵浦固体激光介质的光场分布

研究LD阵列侧面泵浦Nd：YAG激光器泵浦光场的分布特点。首先,在已建立的二极管单bar单侧面泵浦YAG晶体泵浦光场分布数值模型的基础上,进一步建立了适用于激光二极管阵列多侧面泵浦YAG晶体的泵浦光场分布数值模型。然后,根据所建模型,采用光线追迹的方法,借助Matlab编程模拟了单侧面、二侧面、三侧面、五侧面泵浦方式的泵浦光分布特点．分析了系统参数：介质半径、介质吸收系数、光束光腰半径、泵浦距离、二极管bar间距、介质表面粗糙程度对泵浦光分布特性的影响,总结出了一般规律。可为二极管泵浦固体激光器的结构设计和实验研究提供理论参考。在理论分析的基础上,进行了单侧面、二侧面泵浦方式的二极管阵列直接侧面泵浦固体激光器的实验研究。实验结果与理论分析结果基本相符,验证了所建数值模型的正确性。该数值模型的特点是：采用光线追迹方法;适用于漫反射表面工作物质：适用于多种侧面直接泵浦方式,具有可扩充性。     

圆棒Nd:glass热容激光器的热过程半解析分析

建立了基于Nd:glass热容激光器的热传导模型,利用半解析热分析理论,对于给定的边界条件和初始条件,分别求解出泵浦阶段和冷却阶段时圆棒Nd:glass晶体的Poisson方程的解,得出圆棒Nd:glass晶体的温度场、形变场以及由端面热形变引起的热焦距、附加光程差的计算公式。研究结果表明:当泵浦总功率为2kW,4阶超高斯分布LD对Nd:glass晶体泵浦4s时,获得泵浦阶段圆棒Nd:glass晶体最高温升67.10℃,最大形变量为35.45μm,中心处附加光程差为5.677μm。冷却阶段圆棒Nd:glass晶体冷却800 s后中心最大热形变量为0.943μm。为优化热容激光器提供了理论依据。     

端面抽运Nd:YAG圆棒热容激光晶体热分析

为了准确研究LD端面抽运圆棒热容激光晶体Nd:YAG时产生的热效应,采用以半解析热分析理论为基础、结合弹性力学理论的研究方法,得出了圆棒热容激光晶体抽运阶段和冷却阶段的温度场、热应力场和端面形变量半解析计算方法。结果表明,当抽运总功率为200W,4阶超高斯LD对Nd:YAG抽运2s时,Nd:YAG圆棒热容激光晶体的端面最大应力为52.9MPa,低于晶体断裂阈值下线的50%;此时激光晶体端面形变为3.05μm。所得结果为优化热容激光器提供了理论支持。     

长脉冲泵浦的Nd:YAG激光棒中热效应的测量

报道了一种长脉冲泵浦条件下Nd:YAG激光棒热透镜焦距和温度梯度导致的光走离角测量方法。该方法通过高速相机以5 khz的拍摄频率获取TEM00模He-Ne激光的光斑尺寸和位移变化,运用光学矩阵、q参数和ABCD法则,计算得到了动态热透镜焦距和光走离角。经多组测量发现:热透镜在泵浦期间表现为负透镜,泵浦强度越强焦距越短;在这些测量中出现的最短焦距约为-0.33 m;光走离的变化和热透镜焦距的变化几乎同步;光走离的方向限制在一个特定的子午面内;走离角随泵浦增强而增大,最大走离角同样出现在泵浦结束后,大约为3 mrad。     

Cr3+→Nd3+ energy transfer and Nd3+ laser action studies of La3Ga5SiO14:Cr3+,Nd3+ co-doped crystal

Energy transfer between Cr³⁺ and Nd³⁺ ions has been investigated in the 4.2-300-K temperature range by using steady-state and site-selective time-resolved laser spectroscopy. Radiative and nonradiative energy transfer has been studied from the time-resolved emission spectra and the donor fluorescence decays. The transfer efficiency was calculated as a function of temperature by using the Cr³⁺ lifetimes of the single doped and co-doped samples. Laser experiments were carried out in a diffusive cavity by pumping a co-doped rod 54 mm long and 5 mm in diameter with xenon flashlamps. The laser spectral emission shows a complex structure which varies as a function of pump energy. The temporal evolution of the laser spectrum is discussed in terms of a simple four-level spectral rate-equation laser model which takes into account the existence of two main broad Nd³⁺ site distributions with a large spectral overlap     

内热厚透境平行平面谐振腔的热稳定性

光泵固体激光器会在激光棒中引起轴向热伸长和径向折射率梯度.这可概括为一种热厚透镜效应.从输出腔镜处光束光斑参数对热透镜焦距的微商出发,直接导出内热厚透镜平行平面腔的热不灵敏条件,并对其适用范围进行了必要讨论.