高重复频率脉冲激光对光学薄膜的损伤

本文介绍了光学薄膜在高重复频率脉冲激光作用下的损伤阈值，与单次脉冲激光相比下降了二个数量级。论文并探讨了在高重复频率激光作用下光学薄膜损伤的主要原因及提高损伤阈值的方法。     

高重复频率可调谐TEA CO2激光研究

以研制平均功率千瓦级的实用化高重复频率可调谐TEA CO2激光器为目标，分别研究了注入锁定、低锐度法布里一珀罗(F-P)耦合腔、光栅选线等三种调谐方法。利用光栅选线的方案，采用光栅谐振腔，实现了平均功率千瓦级的高重复频率TEA CO2激光调谐输出。激光器输出10P(20)，10R(20)，9P(20)，9R(20)线的脉冲能量分别为5．8J，5．8J，5．5J．5．6J，重复频率200Hz，光束远场发散角为1．66mrad(水平)与1．43mrad(竖直)，约为2倍衍射极限。     

激光重复频率对ZnO薄膜发光特性的影响

在不同激光重复频率下用脉冲激光沉积方法(PLD)在Si (111)衬底上生长了ZnO薄膜, 以325 nm He-Cd激光器为激发源获得了薄膜的荧光光谱以研究其发光特性, 用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的晶体结构和表面形貌, 结果表明, 在激光重复频率为5 Hz时薄膜不仅具有良好的结晶质量, 同时也具有优异的紫外发光特性。对于相同的生长时间, 通过分析薄膜的厚度和激光脉冲频率的关系发现：每一个激光脉冲并不对应于薄膜的一个生长瞬间, 而是能够在较长的时间内维持薄膜生长的必要成分和分压。     

高重复频率脉冲激光辐照光学薄膜的温升实验

光学薄膜是激光系统中最易损坏的薄弱环节.在高重复频率脉冲激光辐照下,光学薄膜表面温度急剧上升,导致膜层应力、结构发生变化,最后出现宏观的灾难性损伤.从实验上研究了重复频率10kHz脉冲激光辐照下光学薄膜元件的温度变化,分析了影响薄膜温度变化的众多因素.结果表明,在激光光斑确定的情况下,薄膜的温升主要取决于激光功率密度,其次是膜系最外层高折射率层的驻波场峰值,最后是膜系的吸收率及镀膜材料.     

脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响分析

为了研究脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响,采用有限元法对HgCdTe红外探测器进行2维建模,以及激光辐照探测器温度场的仿真,得到了波段内外脉宽从10ns~1000ns的单脉冲激光损伤阈值。由于采用实验测定所有脉宽激光损伤阈值的办法不现实,故通过仿真计算,给出了从ns~μs量级不同激光脉宽的单脉冲探测器损伤阈值公式。结果表明,波段外单脉冲损伤阈值为9MW/cm2~0.9MW/cm2,波段内为150MW/cm2~15MW/cm2,并且探测器单脉冲损伤阈值与激光脉冲宽度呈负指数关系;当采用重频激光辐照探测器时,在相同的重复频率下,因长脉冲激光比窄脉冲宽激的脉冲间隔小,故长脉冲激光辐照时更容易出现温度积累效应,从而出现大面积损伤。这为进一步研究探测器的热应力场热弹性波和激光防护等提供了重要的理论分析依据。     

小型高重复频率TEACO2激光器的研究

本文叙述了一种小型高重复频率TEACO2激光器,其激光模式为TEM00,远场发散全角≤4mard,基模激光能量87.8mJ,脉冲宽度36.5ns,基模激光峰值功率>0.9MW,激光重复频率130Hz(最高重复频率255Hz),能以50Hz的重复频率连续长期工作,其工作寿命>1×107次.     

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。     

顺序放电高重复频率TEA CO2激光器

研制了一台高重复频率顺序放电TEA CO2激光器,由共用光学谐振腔的两节相同放电组件组成,单组件的有效增益体积为2.5 cm×2.5 cm×55 cm.激光器允许以不同的双脉冲时间间隔和不同的脉冲重复频率工作并产生高峰值功率输出双脉冲.当两组件以200 Hz重复频率同步放电时,激光器输出平均功率为1.1 kW;当两组件以400 Hz重复频率顺序放电时,输出平均功率为550 W,双脉冲时间间隔为2.5 ms.在同一脉冲重复频率下,激光器的平均输出功率随双脉冲间隔的增大而减小.实验还测量了不同双脉冲间隔下,激光器的输出双脉冲波形.     

采用HgCdTe双稳器件实现CO_2激光脉冲整形

用HgCdTe室温双光子吸收双稳态实现了100ns(FWHM)10.6μm的CO_2激光脉冲整形器,整形范围为425～1000kW/cm~2,允许脉冲波型的子脉冲振荡超过30MHz.     

激光能量及重复频率对土壤等离子体特性的影响

利用波长为1064 nm的Nd∶YAG脉冲激光器作光源,以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件(ICCD)作为谱线分离与探测器件,测量并分析了激光能量及重复频率对土壤中铅元素激光诱导击穿光谱特性的影响。实验结果表明,随着激光脉冲能量(在25~105 mJ范围内)增加,谱线强度呈线性增加,随后谱线强度随脉冲能量(105~165 mJ)的变化呈非线性关系。信背比随激光能量的增加而增大,但激光能量超过60 mJ后基本上不变。激光重复频率为1 Hz时,谱线强度最大,而谱线强度的相对标准偏差则在重复频率为7 Hz时最小。     

CO_2激光对长波红外HgCdTe探测器干扰的分析

激光干扰是对抗精确制导武器、保卫己方目标的重要方式.针对高功率CO2激光对某光导型长波红外HgCdTe探测器的干扰损伤进行了理论分析与实验研究.根据实验结果,利用激光辐照探测器的温升理论模型,计算了温升随辐照时间和功率的关系,并和CO2激光器辐照光导型长波红外HgCdTe探测器的实验结果进行了对比.理论和实验结果表明,此探测器的干扰阈值为16.5W/cm2,损伤阈值为126W/cm2.实验结论对研究激光干扰星载探测器技术具有一定的参考价值.     

脉冲数目和重复频率对纳秒激光推进的影响

以抛物形点聚焦激光推进器模型为研究对象,数值模拟了脉冲重复频率在2~50Hz范围内吸气式多脉冲纳秒激光推进的流场演变过程,分析了脉冲数目和重复频率对推进性能的影响。结果表明:随着脉冲数目的增加,喷管内气体密度减小、温度升高,导致平均冲量耦合系数下降,但纳秒脉冲激光作用获得的平均冲量耦合系数明显高于微秒脉冲激光;相同脉冲数目条件下,随着脉冲重复频率的增大,流场恢复时间缩短,使得流场状态不能及时恢复,导致平均冲量耦合系数下降,其中脉冲重复频率f10 Hz时的下降趋势明显大于f10 Hz。     

激光脉冲重复频率对InSb划片的影响

激光划片是半导体工业中一种有效的划片方法。目前在半导体材料划片中多采用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光器。脉冲重复频率是这种激光器的一个重要参数,它影响着激光器的平均输出功率、脉冲峰值功率以及脉冲宽度等特性。因此,脉冲重复频率对激光划片效果有重要影响。研究了利用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光对 Ｉｎ Ｓｂ 的激光划片,得出了刻槽深度和宽度与脉冲重复频率之间的关系。还从理论上探讨了划片时激光束和材料的相互作用过程,分析了各种刻槽形成的原因。     

CO2激光辐照HgCdTe探测器的实验研究

采用CO2激光分别对PC型和PV型HgCdTe探测器进行干扰实验,得到了不同入射激光功率密度下的响应波形,给出了两种探测器的热效应干扰阈值和饱和阈值,并对实验结果进行了分析。     

高重复频率脉冲激光材料烧蚀的准真空环境效应

为了说明高重复频率脉冲激光材料烧蚀时准真空环境效应的存在,对比不同重复频率的激光脉冲对钢材料的烧蚀率与不同气压环境中的烧蚀率,提出准真空环境效应是平均烧蚀率随脉冲重复频率的提高显著增加的主要原因.将激光脉冲作用形成的准真空环境分为激光等离子体冲击波存在时的准真空环境和激光等离子体冲击波消散后的准真空环境两个时间段,模拟计算和分析了激光作用区周围环境气体密度分布及准真空环境持续时间.实验结果表明,在激光脉冲作用后的几百微秒内,激光烧蚀区周围会存在准真空环境,若后续脉冲在此时间范围内作用于材料,会产生类似于在真空环境中烧蚀的高烧蚀率.     

超脉冲二氧化碳激光和铜蒸气激光对神经组织的作用

作者曾报导过相同能量密度连续渡二氧化碳激光和氢激光对鼠脑组织作用的比较研究。他们采用相同的模型，评价了超脉冲二氧化碳激光和铜蒸气激光的作用。所用的脉冲激光的平均能量密度为5000焦耳／厘米^2。超脉冲CO2激光的脉冲宽度为0．1-0．9毫秒，重复频率为每秒1-999个脉冲，输出功率为500瓦。工作波长为510毫微米（70％）与578毫微米（30％）的铜蒸气激光的脉冲宽度为30毫微秒，脉冲间隔200微秒，每个脉冲2毫焦耳，总功率达10瓦。     

激光脉冲频率对纳米Si晶薄膜形貌的影响

在气压为10 Pa的惰性气体Ar环境下,采用XeCl准分子激光器(波长308 nm),调整激光单脉冲能量密度为4 J/cm2,激光烧蚀电阻率为3000Ω.cm的高纯单晶Si靶,在玻璃或Si衬底上沉积制备了纳米Si晶薄膜。实验中靶和衬底间距离保持为3 cm,对衬底既没有加温也没有冷却。拉曼(Raman)谱测量结果表明,所制备的薄膜中已有纳米Si晶粒形成。保持脉冲总数不变,分别取激光脉冲频率为1 Hz,3 Hz,10 Hz和20 Hz,相应沉积时间约为10 min,3.3 min,1 min和0.5 min,采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得样品的表面形貌,不同脉冲频率下的结果比较显示,脉冲频率越大,制备的纳米Si晶薄膜的平均晶粒尺寸就越小,晶粒尺寸分布也越均匀。沉积动力学过程的非线性是导致实验出现该结果的原因。     

2kHz重复频率紧凑型TEA CO2激光器

报道了一种高脉冲重复频率,紧凑型横向激励大气压CO2激光器.激光器使用紫外电晕预电离方式,放电均匀、稳定.自由振荡情况下,激光脉冲输出能量达到15 mJ,输出脉冲宽度为60 ns.气体高速循环系统采用涡轮增压技术,最高循环风速可达100 m/s以上,激光脉冲重复频率为2 kHz.     

重频脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验

对脉冲CO2激光在不同重频模式下损伤K9玻璃进行了实验研究。采用输出能量为10 J,脉宽为90 ns,重复频率在100 Hz至300 Hz之间连续可调的脉冲CO2激光器,对K9玻璃样品进行了激光损伤实验,观察到两次不同重频条件下样品的损伤形貌。实验结果表明,重频越高,对样品的损伤程度就越严重;应力损伤成为K9玻璃激光损伤的最主要的原因,在重频强激光的辐照下,K9玻璃表面出现强烈的等离子体闪光,伴随明显的熔融气化破坏,并形成等离子体爆轰波。爆轰波对玻璃材料产生了严重的力学冲击作用,这种应力作用足以对K9玻璃造成毁灭性破坏。运用有限元分析对激光辐照K9玻璃的温度与应力分布进行仿真,其计算结果与实验基本吻合。