气相爆炸CO_2气动激光器

本文报导气相爆炸脉冲CO_2气动激光器的实验研究。试验了气体组成对CO_2气动激光器增益和输出激光能量的影响;用激光干涉法摄取了流场干涉图;试验了不同的燃料体系;单次脉冲激光能量约500焦耳。     

脉冲气动CO_2激光器实验

本文报导了关于脉冲气动CO_2激光器的运转。将这种脉冲的结构型式与连续气动激光器作了比较。文中论述了脉冲能量与气体的停滞压力、喷咀的形状和输出反射镜透射率之间的关系。观察到的脉冲能量为110焦耳,可与理论上预期能达到的最大值相比较。     

单脉冲激光减小超声速飞行器波阻的实验研究

利用激光等离子体减小超声速飞行器的气动阻力是一种新概念减阻方式。根据单脉冲激光减小超声速飞行器波阻瞬态流场的特点,建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形激波相互作用过程,分析了激光减小超声速飞行器波阻的机理,以实验手段验证了激光等离子体可以减小超声速飞行器波阻,为研究高重复频率激光减阻提供了实验测试方案。     

机载激光雷达探测大气气溶胶时人眼安全的数值分析

采用美国ANSI标准,定量分析了机载环境激光雷达进行气溶胶探测时激光脉冲眼睛安全最大阈值能量、激光束发散角及高度的关系;计算了当1064 nm和532 nm激光脉冲能量相等时不同高度上激光脉冲眼睛安全最大阈值能量;同时模拟计算了激光脉冲眼睛安全系数SL与1064 nm和532 nm的激光脉冲能量、高度的关系,为我国第一台机载大气探测激光雷达探测气溶胶提供了激光脉冲能量设置的理论依据.     

自由振荡激光脉冲能量的时序分析

自由振荡状态的脉冲激光能量时序特性与激光强化材料表面的强度、质量及稳定性有直接关系。本文通过探测JG-2型固体激光器脉冲能量的时序分布结构,系统研究了激光脉冲能量的时序特性与材料相互作用规律及其激光强化材料时对表面性能的影响机理,用以提高现有激光器加工和强化质量水平。结果表明使普通钢材表面显微硬度提高5～7倍。     

有预脉冲条件的激光加热等离子体的效率

本文首先从理论上对强激光辐照下的等离子体密度线型进行计算,在这个基础上,仔细地分析了有预脉冲存在情况下的激光与等离子体相互作用效率,得到在预脉冲能量为主脉冲的30%、时间间隔为100ps时,等离子体对激光能量的最大吸收效率可达到与没有预脉冲情况下的9倍左右。     

激光声特性与激光脉冲能量对应关系研究

分析了激光脉冲能量与激光声特性的对应关系.采用脉冲能量可调的Nd∶ YAG激光器产生激光声信号,利用水听器测量激光声信号.结果表明,激光脉冲能量在70～300mJ范围内变化时,随着激光脉冲能量的增加,激光声信号峰值声压具有线性增加的趋势,等离子体膨胀声波与空泡溃灭声波的时间间隔也相应增加,等离子体膨胀声波的峰值声压比空泡溃灭声波的峰值声压低,激光声信号的主频与脉冲能量的对应关系较弱.     

复合脉冲深度激光打孔的实验研究

为了进一步提高激光在金属厚板上深度打孔的速率,针对5mm厚不锈钢板,采用高峰值功率短脉冲串叠加大能量长脉冲的双光束复合激光打孔方法,建立了复合脉冲激光打孔的理论模型,提出大能量长脉冲激光束的主要作用是熔化金属,排出金属熔融物主要靠高峰值功率密度的激光脉冲串,并研究了脉冲能量、脉冲宽度、打孔方式等不同激光参量下的激光打孔效果。结果表明,与长脉冲激光单独激光打孔相比,复合脉冲激光打孔能大幅减小穿孔时间,对脉宽2ms、单脉冲能量2.9J的长脉冲,复合脉冲打孔速率提高2.3倍,所需能量减少20%,且脉冲能量越大,脉冲宽度越窄,打孔速率越快。此研究为复合脉冲打孔的激光器选择提供了依据。     

激光诱导击穿锌等离子体的空间膨胀特性及能量依赖关系的研究

本文通过激光诱导击穿光谱技术研究了锌等离子 体在空间膨胀时其特性的演化,并研 究了等离子体产生对激光脉冲能量的依赖关系。在大气环境下将脉冲激光聚焦于锌金属靶表 面烧蚀并产生等离子体,采集等离子体膨胀方向不同距离处的时间分辨荧光光谱,确定等离 子体的电子温度及电子数密度参数,研究等离子体特性随空间膨胀距离及时间的演化关系。 然后改变激光脉冲能量,采集特定位置的锌等离子体荧光光谱,确定等离子体特征参数及其 时间演化特性对激光脉冲能量的依赖关系,研究激光脉冲能量对等离子体形成的影响。结果 表明,等离子体形成后其早期膨胀过程为超音速绝热膨胀,随等离子体空间膨胀距离的增加 电子温度先降低后升高,电子数密度先升高后降低。当延迟时间增加至2.2us时,随着空间 距离的增加,电子温度持续下降,电子数密度基本维持不变,此时超音速绝热过程消失。当 激光脉冲能量增加时,锌元素特征谱线强度逐渐饱和,电子数密度增加速率逐渐降低,等离 子体寿命持续增加。当激光脉冲能量低于100 mJ时,电子温度随激光 脉冲能量的增加而快速 上升。当激光脉冲能量高于100 mJ时,电子温度维持在 8500 K上下波动。因此,随着激光脉 冲能量的增加,等离子体屏蔽效应逐渐明显,脉冲激光与锌金属靶相互作用前期产生的等离 子体吸收激光脉冲能量维持自身的存在,最终导致仅有部分激光脉冲能量与金属发生相互作 用,使得谱线强度及电子温度的上升出现阈值。     

脉冲式Ho:YAG激光作用于犬食管热凝固效应的实验研究

本文研究了功率、照射时间、脉冲能量、脉冲频率等激光参数对Ｈｏ：ＹＡＧ激光热凝固效应的影响,以犬食管作为实验对象,以不同功率、不同时间照射食管粘膜;对相同功率,又分为高脉冲能量低脉冲频率（Ｈ）组和低脉冲能量高脉冲频率（Ｌ）组进行配对研究,观察不同激光参数热凝固作用的差异。结果显示：脉冲式Ｈｏ：ＹＡＧ激光表面热凝固作用与功率和照射时间成正相关;Ｈ组热凝固作用小于Ｌ组。     

复合激光时序加载对毁伤效能的影响

复合使用连续激光与脉冲激光对金属靶材的烧蚀效果优于单一的连续激光或脉冲激光。为了给连续激光与脉冲激光复合作用模式的参数选择提供依据,采用试验研究与仿真研究相结合的手段,探究了复合激光时序加载对毁伤效能的影响,结果表明:在施加连续激光的过程中施加脉冲激光的毁伤效果最好;复合激光能显著缩短毁伤时间、增大烧蚀范围,且预热时间越长,造成的毁伤范围越大;复合激光中长脉冲激光能量过大将造成激光能量浪费,合理选择参数,实现连续激光的功率与长脉冲激光的能量匹配至关重要。     

激光脉冲输出能量与脉冲宽度相互关系特性实验研究

本文分析了激光脉冲输出能量与激光脉宽的相互关系特性,实验证明在激光重复频率为10Hz和不改变激光器硬件参数的情况下,通过控制激光脉冲输出能量的大小来调节激光脉宽的方法是可行的;另外应用这种方法还可以预防和减小激光对光学器件的损伤.     

声学法测量激光等离子体能量的研究

本文利用激光等离子体声波对高功率脉冲激光与材料相互作用过程进行了测量,首次得到了一定条件下几种材料的激光等离子体能量值。     

激光脉冲时域特性与探测器响应关系探讨

针对激光与光电探测器两种相互作用方式,选择四种常见的激光脉冲波形,建立简单数学模型,计算了光电探测器接收到的激光脉冲能量和脉冲激光在探测器上的有效持续时间,并据此分析激光脉冲时域特性与光电探测器的响应关系.计算结果表明,不同的激光脉冲波形引起的光电探测器的响应会有差异,并且,相对较长的大能量激光脉冲波形可能在探测器中引起较好的作用效果.     

高灵敏紫外激光脉冲能量在线检测系统设计

介绍了一种基于PIN光电二极管的紫外激光脉冲能量在线检测系统。首先,采用激光主光路外的检测光实现激光脉冲能量的无损在线响应;其次,采用高速高精度积分电路将响应光电流处理为电压峰值;最后,利用激光系统的同步触发信号进行检测时序设计从而获得精确的激光脉冲前后的检测系统输出差值,经过计算后获得精确的激光脉冲能量。检测系统在248 nmKrF和308 nmXeCl准分子激光器上进行了测试,实现了对0~200 Hz重复率运行的准分子激光能量在线无损检测,测量结果与输出端外置能量计测得结果相对比,相关性与可重复性一致,满足应用需求。     

固体激光工艺

采用1.06或1.33微米运转的Nd:YAG振荡放大器装置可达到激光系统有不同波长和每个脉冲有高的能量的要求。本文提出了1.06微米的抑制振荡而取得1.33微米振荡方法。加热问题的解决就能提高激光振荡器的每个脉冲的能量。实现此目的一种方法是对闪光灯输出进行光谱滤光。本文提出了1.33微米运转的Nd:YAG振荡器所采用的各种滤光片所取得的实验结果。而使用激光放大器则能进一步提高每个脉冲的能量。对圆形和高斯形截面光束都作了放大器对激光脉冲影响的研究。这种研究包括了放大器的饱和、输出脉冲形状变形和输出强度分布变形的各种影响。把分析结果与1.06微米运转的实验Nd:YAG放大器作了比较。     

毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的温度场应力场数值分析

为了研究毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的温度场和应力场特征,基于热传导理论和弹塑性力学理论建立了二维轴对称几何模型,利用有限元分析软件对毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的过程进行了数值分析,得到了熔石英表面及内部的瞬态温度场和应力场的时空分布与变化规律.结果 表明:组合脉冲激光中,毫秒激光脉宽为1 ms、能量为120 J,纳秒激光脉宽为10 ns、能量为80 mJ,Δt=1.0 ms条件下毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英出现温度最佳延时.观察总能量相同的组合脉冲激光与毫秒脉冲激光致熔石英的热损伤结果,得到最佳能量配比.研究结果表明,组合脉冲激光中,毫秒脉冲激光对熔石英产生热效应,纳秒脉冲激光对熔石英产生应力效应.     

合束方式提高准分子激光输出脉冲能量稳定性

为了获得稳定性更好、能量更大的准分子激光输出脉冲,对合束方式提高输出脉冲能量稳定性的可行性进行了理论推导、模拟实验以及合束实验研究。从理论推导得知,当激光输出脉冲能量符合正态分布时,多台激光器合束可以降低输出能量相对标准差。对三台输出脉冲能量分布特性符合正态分布的准分子激光器进行合束模拟实验研究,每台输出脉冲能量平均值约为153 mJ,脉冲能量相对标准差约为1%。两台准分子激光器合束时得到输出脉冲能量平均值为305 mJ、能量相对标准差为0.7%的准分子激光脉冲。三台准分子激光器合束时可以得到输出能量平均值为458 mJ、能量相对标准差为0.6%的准分子激光脉冲。使用两台准分子激光器进行三次实际合束实验,其中两台准分子激光器三次合束分别输出能量平均值约为355、350、330 mJ,相对标准差为1.3%、1.2%、1.4%的激光脉冲;三次合束后分别得到能量平均值为687、694、646 mJ,相对标准差为0.86%、0.79%、0.83%的激光脉冲。模拟实验以及合束实验都表明,合束后的能量相对标准差均小于单台能量相对标准差,即合束提高准分子输出脉冲的稳定性。因此,当单台准分子激光输出脉...     

基于亚纳秒微片激光器的能量放大器的研究

高脉冲能量和窄脉冲宽度的激光放大器可以应用在诸多领域,例如激光加工、激光医疗美容和激光雷达。种子源激光器与行波放大结构相结合的主振荡功率放大（MOPA）技术,既能保证输出的脉冲激光相关特性（如脉宽和重复频率等）与种子源特性一致,又能实现激光输出能量的放大。因此MOPA技术成为激光放大器工程应用中的主要技术。本课题针对医疗美容对亚纳秒级大能量激光放大器的需求,研制了一台基于亚纳秒微片固体激光器的激光放大器。首先,采用亚纳秒被动调Q微片固体激光器作为种子源。种子源激光器在重复频率为10 Hz,脉冲宽度为487.3 ps时输出能量为190 μJ的1064 nm种子光。然后,利用自制的两个氙灯泵浦Nd: YAG模块作为主放大器对亚纳秒激光脉冲能量进行放大,对放大过程自激振荡产生的能量实现了抑制,有效地提高了放大过程中的能量转换效率。最终,得到了波长1064 nm和532 nm可切换输出,在重复频率为10 Hz时,获得了脉冲宽度496.4 ps,脉冲能量561 mJ@1064 nm,330 mJ@532 nm,能量稳定性2%且光斑均匀的亚纳秒激光输出。     

海气信道下激光致声下行水声通信系统探讨

构建1.064μm脉冲激光致声水声通信系统,依据激光致声机理,研究激光脉冲能量与声能量关系,分析水下致声信号特征和传输特性,针对水下噪声信号与致声信号的频谱特性,采用滤波方法从频域进行了有效分离。通过理论分析和实验验证,结果表明声波转换能量与激光脉冲能量成正比,选择不同的光学结构可获得不同的致声能量,采用基频可调的ASK编码方式可实现数字信息的有效传送,为海洋通信提供新的技术途径。