高功率脉冲激光非线性热畸变效应实验研究

本文介绍了10.6微米CO_2激光在脉冲宽度t_p远小于流体动力学时间t_H情况下,脉冲激光非线性热畸变效应的模拟实验及初步结果。     

强激光大气传输非线性热畸变效应的解析分析

高功率激光在大气中传输时产生的非线性热畸变效应对激光的传输形成严重的限制，使光束质量严重下降，到达靶面的光强远低于初始光强。文中分析了非线性热畸变形成的物理机制，从光波大气中传输的标量波动方程以及流体动力学方程组出发，对稳态和瞬态的各种非线性热畸变现象进行了分析，给出了非线性热畸变效应与激光参数的相关性，获得了较为满意的结果。     

高功率激光反射镜热畸变补偿结构设计与仿真

为了研究激光反射镜热畸变补偿结构的设计,在分析激光腔镜热变形行为的基础上,采用优化镜体结构,提出了一种减少入射激光光斑区域镜面热畸变的途径——热畸变自补偿激光反射镜,并与普通硅镜的热变形情况进行了比较.结果表明,当反射镜反射率为98%、入射激光功率为7kW、激光照射时间分别为2s,4s和10s时,普通硅镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.167μm,0.174μm和0.172μm;而热畸变自补偿激光反射镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.092μm,0.052μm和0.027μm.该研究结果对提高高能激光腔镜热效应稳定性、改善高能激光光束质量具有一定参考价值.     

高功率固体激光系统棒状放大器的热畸变理论

建立了从棒状放大器能量沉积分布研究其热畸变理论的计算机模拟程序.可以计算棒状放大器泵浦期间和泵浦结束之后冷却过程中激光棒内的温度分布、应力分布、折射率分布以及激光束的退偏量、平均光束发散角和位相畸变.用哈特曼网格法测量了氙灯泵浦对激光波面的影响以及放大器的冷却过程.测量结果与计算结果一致.     

高功率激光反射镜热变形补偿的实验研究

研制了一套由环形半导体温控片、半导体温控片温度施加机构和温度控制电路组成的反射镜变形动态补偿系统。圆形反射镜在环形温度控制下,产生曲率可变的内凹或外凸球面变形,由此补偿激光反射镜自身热变形或激光系统中透射元件热变形产生的离焦量。采用口径为50 mm,厚度为10 mm平面反射镜进行了“施温-变形”以及“辐照—施温-变形”实验,利用干涉仪对面形进行监测。获得了温度-面形变化曲线,镜体中心位移和温度保持线性关系,在50 ℃温度下,中心最大变形量超过2.5 μm,温度-变形系数为0.088 μm/℃。在激光功率162 W辐照下,反射镜的热变形补偿量由0.3 μm减小到0.08 μm,对系统中透射元件的热变形量从0.28 μm补偿至0.066 μm。     

高功率激光窗的热透镜效应及补偿

本文对GaAs及ZnSe输出腔镜的热透镜效应进行了实验研究和理论分析.用凹面输出腔镜对热透镜效应进行了补偿,使高功率快速流动横向电激励CO_2 激光器的光束质量得到了提高.     

高功率激光倍频的实验研究

本文介绍用KDP晶体将波长1.064微米的激光通过倍频转换成波长5320埃绿光的实验结果。用Ⅰ、Ⅱ两类相位匹配方式,在宽、窄两种不同光谱宽度情况下作了实验。在窄光谱情况下,用Ⅱ类匹配方式获得了40％以上的能量转换效率,用Ⅰ类也获得了35％的能量转换效率。     

高功率CO2激光作用下硅镜热畸变的动态过程研究

以光学干涉方法,实验研究了在CO2激光束入射在硅镜上,硅镜热畸变的动态过程。在变形之初,硅镜镜面的位移量变化迅速。对于一面70mm,厚8mm的硅镜,吸收激光功率140W,作用时间4s时最大挠变形0.76μm.这对于高功率短波长激光器而言是不可忽略的。     

高功率固体激光系统中的"热像"效应

"热像"效应是制约高功率激光系统,特别是惯性约束核聚变(ICF)激光驱动器安全运行和提高输出功率的瓶颈因素之一。在某些条件下,往往系统运行在典型的损伤阈值功率之下时,某些光学元件也会因为"热像"效应的存在而意外地遭受损伤。总结介绍了近年来关于"热像"效应研究的新进展,包括"热像"形成的衍射理论模型、薄片近似下的解析理论分析结果、厚介质及级联介质情况下激光"热像"的演化规律、多散射点形成"热像"的特点以及"热像"效应的抑制方法等。最后指出理论及实验上尚待进一步解决的问题。     

可见光通信中高功率效率和低非线性失真算法

实现高功率效率和低非线性失真是无线可见光通信系统中的关键技术之一。近年来正交频分复用(OFDM)调制技术作为一种新型的高速率传输技术被学者广泛而深入的研究。然而,OFDM系统有其固有的缺点,即高PAPR(峰均比),非线性失真和由射频损伤引起的ICI(信道干扰)。在无线可见光通信系统中可见光信号的输出功率是由LED的驱动电流产生的,驱动电流的非线性会导致传输信号存在非线性失真。文中提出一种新的降低PAPR和非线性失真的方法,还提出一种通过自适应信道估计提高SNR(信噪比)进而提高接收端性能的方法。     

高功率掺镱双包层光纤激光器热效应理论研究

针对高功率双包层光纤激光器热效应严重制约着光纤激光器的输出功率和光束质量这一现象,利用热传导方程和边界条件推导出了双包层光纤激光器温度分布的解析解,进而分析了热效应引起的应力分布,温度和应力引起的折射率变化以及热效应引起的光程差。结果表明,在纤芯轴线处切向、法向、轴向应力分别达到负的最小值,而在光纤表面处径向应力为0,法向、轴向达到正的最大值;应力引起的折射率变化与温度引起的折射率变化相比较小;温度变化是热效应引起光程差主要原因,热膨胀和热应力引起的光程差较小。     

热畸变效应对准直高斯脉冲高功率10.6微米激米传输的影响

本文从描述脉冲高功率10.6微米激光所诱导的大气热效应的基本方程出发,在考虑了大气动力致冷效应和吸收饱和效应的情况下,给出了脉冲高功率10.6微米激光在实际大气中引起的大气密度变化的一般方程式,在此基础上进一步研究包含动力致冷效应和吸收饱和效应在内的脉冲激光在大气中的传输过程中产生的热畸变效应问题。为了比较10.6微米激光与DF激光的传输性能,我们也讨论了DF(P_2(8))在大气中传输所产生的热畸变效应。我们的理论和讨论结果表明:     

百瓦级高能光纤激光器实验研究

试验研究了百瓦级端面泵浦高功率掺Yb~(3+)双包层光纤激光器.实现了最高功率621W激光输出.并利用有自主知识产权的粗光纤焊接技术,实现了全光纤结构单端泵浦125W激光输出,双端泵浦297W激光输出.     

基于增益开关LD的高功率脉冲光纤激光器研究

进行了采用1064 nm增益开关LD全光纤高功率光纤放大的实验研究。采用三级级联光纤放大的方式,第一级放大为单包层光纤放大,第二、三级放大为双包层光纤放大。在第三级放大最大泵浦注入功率为45.2 W时,获得了25.3 W的脉冲激光输出,脉冲宽度223 ps,三级放大的光-光效率为55.9%。若后续进一步增大泵浦功率,则有望实现更高功率输出。     

抽运光分布对圆截面激光晶体热变形的影响

为了简化激光晶体中热变形量的求解过程,分析抽运光分布对激光晶体热变形的影响,采用圆截面激光晶体热变形量的简便计算方法,并取抽运光束为超高斯光束,通过理论推导和数值计算,研究了抽运光强度分布对圆截面激光晶体热变形的影响。结果表明,晶体端面热变形量与半径为3次多项式关系,当抽运光阶次大于2时,随着阶次的增大,晶体端面的热变形量逐步减小。这一结果对全固态激光器的设计有一定帮助。     

中波高重频激光干扰非线性响应现象试验研究

针对中波探测器被中波高重频激光干扰时出现的非线性问题,设计了中波高重频激光器干扰制冷型中波HgCdTe焦平面探测器的干扰试验,分析了干扰出现的非线性响应输出现象,并得到了中波HgCdTe焦平面探测器干扰出现非线性响应时的阈值。