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。     

硅镜热畸变研究

从理论上和实验上对硅镜的热变形的动态过程作了研究。在变形之初硅镜表面的位移变化很快。在注入激光功率为２００Ｗ，硅镜的吸收率为７０％时，７０×８ｍｍ硅镜在注入激光功率２ｓ后热应力引起的挠变形就达到０．７６μｍ。这对于高功率短波长激光器是一个不容忽视的问题。     

用于高功率CO2激光器反射镜的研究

本文讨论了一种用于高功率CO2激光器反射镜的设计、制备、测试及冷却,比较了反镜基底材料的优劣。应用表明:这种反射镜远优于铜基底镀金的反射镜。     

高功率光纤激光器涂覆层切口热效应的研究

随着光纤激光器迅速发展,单根光纤导光功率的提高对光纤之间的熔接也提出了更高的要求。在光纤的熔接处理中,涂覆层切口处边界条件的变化导致光波泄漏,这种损耗会成为高功率光纤激光器热效应问题的一个因素。本文根据光波传导方向的先后将涂覆层切口分为前切口和后切口。首先理论研究了两种切口处的光模场分布,并分析了引起切口热效应的主要原因:前切口发热原因主要有波导结构突变导致模场不匹配引起损耗和涂覆层光波泄漏引起的损耗,因此切口形状有较大影响;后切口处损耗则是因为耦合损耗引起。其次,实验研究了几种涂层形状在前切口和后切口的发热特征和温度差异,绘制了前切口不同形状引起的漏光和后切口温度与涂覆层剥离长度的关系曲线。     

高功率固体激光谐振腔研究的进展

基于我们的工作和体会，对高功率固体激光腔研究的某些新进展，包括自成像和自滤波非稳腔，共轴和离轴非稳腔，折迭和离轴棱镜腔，非轴对称像散腔，可变反射率镜腔和渐变位相镜腔等作了详细评述和分析。最后，对实现高功率和高光束质量输出的物理思想和技术原理作了总结，并指出了可能的应用。     

高功率激光圆偏振镜的研究

本文研究了高功率激光圆偏振镜的理论分析计算和实验制备,获得了单片相移差为90°的多层介质膜结构的光学器件。     

掺镱双包层高功率光纤激光器输出特性研究

对线形腔掺镱双包层高功率光纤激光器的输出特性进行了研究 ,通过求解速率方程 ,得到了激光器泵浦阈值功率、输出光功率和斜率效率的表达式。分析了光纤长度、腔镜反射率和泵浦波长等因素对激光器阈值功率、输出光功率和斜率效率的影响 ,为高功率光纤激光器的优化设计提供了理论依据     

半导体可饱和吸收镜实现超短高功率脉冲激光研究进展

介绍了半导体可饱和吸收镜(SESAM)的基本结构及使用半导体可饱和吸收镜被动锁模固态激光器的基本原理.综述了利用半导体可饱和吸收镜被动锁模薄片式固态激光器及光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,获得高平均输出功率超短脉冲的最新进展,并指出量子点半导体可饱和吸收镜的使用将加速超短高功率脉冲的发展.     

摆动反射镜实现高功率激光束的平滑化

为了获得均匀化、平顶的高功率激光束，设计了一种以平面镜为输出镜、凹面镜为全反镜的新型谐振腔结构，由于凹面镜的周期摆动使得输出光束强度分布得到一个时间上的均匀化，得到近似的“平顶”高斯型。建立了理论模型，并对该整形方式进行理论分析与数值模拟。理论计算和实验结果都表明．采用这种新型的整形方式，CO2激光器输出光束光强的空间分布得到了明显的均匀化。此方法避免了传统高功率激光光束整形的弊端，提高了系统的可靠性，简化了结构设计。     

带SBS相位共轭镜的高重复频率高功率激光系统研究进展

受激布里渊散射(SBS)是一种三阶非线性光学效应,SBS相位共轭镜(PCM)是基于SBS的自抽运PCM,能实时补偿放大器和放大光路中的波前畸变,改善激光器的输出光束质量,其应用越来越广泛。简要介绍了SBS-PCM激光系统的基本原理和典型装置,并概述了国内外液体和固体SBS相位共轭技术在高重复频率高功率激光系统中的研究进展,提出带SBS-PCM的高重复频率高功率激光系统有待解决的问题。     

高功率碱金属蒸汽激光器在地球同步卫星发射中的应用

半导体激光抽运碱金属蒸汽激光器(DPAL),可以提供高功率、高效率、近衍射极限的近红外连续激光输出,具有较其它传统高功率激光器更好的综合性能.其发射波长近大气传输窗口,且与半导体光电转换器件的高效吸收波长吻合,因此以DPAL为光源的太空激光传能系统在航空航天领域中具有很好的应用前景.首先概述DPAL的基本原理和结构,并对其作为能源用于同步地球卫星发射任务的方式和优势做了简要讨论.     

一种大功率激光加工用新型宽带光斑成形抛物面镜

介绍了一种大功率激光加工用新型宽带光斑成形抛物面镜的设计原理和实验结果.根据几何光学原理,采用光线追迹的方法对该抛物面镜的光斑进行分析,证明通过抛物面镜反射聚焦后,能够将原始圆形激光束整形为光强分布均匀的窄条形光斑.并利用该新型抛物面镜及横流CO2激光器,对45#钢进行了激光相变硬化研究,测量了淬火带尺寸和淬硬层深度,并对硬化层形貌及其金相组织进行了观察和分析.结果表明,当激光器输出功率为3 kW,窄条光斑长度12 mm,扫描速度15 mm/s时,该45#钢淬硬层硬度值可达540～580 HV0.3,是非淬硬层的3.5～4倍.淬硬层深度约为1 mm,单道淬火宽度10 mm以上,硬化层分布均匀.     

高功率CO2激光器全反射镜热应力变形解析分析

根据高功率CO2 激光器谐振腔全反射镜的工作情况建立了热传导方程 ,并给出了符合实际情况的边界条件。应用薄片分层分析法得到了全反射镜温度分布的解析结果 ,并由温度分布求得了热应力引起的全反射镜的挠度以及由此引起的反射镜表面变形后所形成的曲率半径     

SiC激光反射镜

SiC是一种宽带隙半导体材料.在微电子工业中用来制造功率电子元件;SiC也是一种光学材料.在空间光学应用中,用来制造大口径的反射镜.     

大功率光纤激光器在销毁弹药中的应用

介绍了光纤激光器的进展,简介了地雷、炸弹清除的紧迫性,采用光纤激光器销毁未爆弹药的优点.最后介绍了利用所研制的千瓦级大功率光纤激光器进行扫雷的试验.     

强激光辐照下硅基片超薄多层金属镜的热畸变

对硅基片超薄多层金属镜在CO2 激光辐照下的热特性进行了实验观测与理论分析。给出了超薄多层镜的结构设计方案 ,以及不同激光功率情况下镜面热变形与激光照射时间的关系曲线。结果表明 ,当反射镜吸收功率为 12 0W ,光照时间为 4s时 ,普通硅镜的热变形量为 0 71μm ;同等条件下硅基片超薄多层金属镜最大热变形量仅为 0 2 5 μm。理论计算与实验结果基本相符。     

紫外激光双波段高反射镜的研制

通过非线性光学频率变换的方式,1 064 nm YAG激光可获得355 nm、266 nm波长的激光。在此系统中工作的反射镜必须同时满足两个波段的高反射。根据薄膜设计理论选择合适的镀膜材料,采用电子束离子辅助沉积工艺,经过参数优化和反复试验,在石英基片上制备了355 nm反射率为97.9%,266 nm反射率为96.8%的双波段反射镜,且在紫外波段355 nm的激光损伤阈值为1.76J/cm2,266 nm为1.12 J/cm2。测试结果表明,此反射镜的各项性能满足使用要求。