高功率固体激光器关键技术

高功率固体激光器技术发展迅速,新材料、新体制的固体激光器不断涌现,从而使战术激光武器有望进入电激励的固体激光器时代.评述和比较了热容型固体激光器、新型二极管泵浦薄板条激光器、光纤激光器等三种高功率固体激光器的技术方案、技术途径和涉及的关键技术,对发展100kW级固体激光器的关键技术和研究基础进行了分析,并对高功率固体激光器及其中间成果的可能应用前景进行了描述.     

非制冷高功率半导体泵浦激光器封装技术

非制冷高功率泵浦激光器在大功率、高可靠、小尺寸、低功耗、低成本等方面显现的发展潜力,以及在全固化固体激光器和光纤放大器领域具有的优势,使非制冷高功率泵浦激光器封装技术成为急待突破的核心技术.具体工艺技术涉及光学、电学、热学、机械等,精度要求达微米数量级.系统介绍了泵浦激光器芯片的倒装贴装技术,泵浦激光器的整体结构设计,全金属化无胶封装工艺,波长锁定技术,以及可靠性评估等关键技术,阐述了非制冷高功率泵浦激光器在光通信、工业以及国防等领域的重要应用.     

高功率固体热容激光器

介绍了新概念固体热容激光器的基本原理,简述了其发展进程和现状,并对固体热容激光器关键技术进行了详细分析,探讨了其未来发展前景。     

高功率固体激光器研究的新进展

本文主要介绍近年来高功率固体激光器研究的一些新进展和关键技术，分别对高功率、高光束质量板条固体激光器，高功率、高效率管状固体激光器，高功率二极管泵浦固体激光器作了评述和分析。指出高功率固体激光器的发展前景是光明的。     

高功率固体激光器技术研究与应用

论述了高功率固体激光技术发展历程中遇到的各种技术问题及解决方案,对目前高功率固体激光技术的研究热点——光纤激光器、热容激光器、板条激光器、薄片激光器等的技术特点、发展现状及应用前景进行了讨论。     

高功率固体激光器冷却技术

大热流密度散热问题已成为发展高功率激光器的关键技术之一.本文结合我们近年来的研究工作,综述了目前正在应用或正在研究的针对高功率激光器冷却技术的研究现状,主要包括微通道液体对流换热、固体冷却、喷雾冷却和微热管冷却.然后根据技术发展趋势,提出了微通道沸腾换热冷却和液氮冷却是两种具有很好应用前景的冷却技术,并介绍了该两项技术目前基础研究进展情况.     

高功率全固态绿光激光器的实验研究

加工应用设计一种输出光功率大于30 W的全固态声光调Q激光器.采用进口808 nm的半导体激光器侧面抽运,总抽运光功率为120 W,共用6条20 W的半导体激光棒.激光工作物质为Nd∶YAG,尺寸为φ3 mm×28 mm.半导体激光条和Nd∶YAG工作物质共用一套恒温水冷系统,采用串路连接.整个模块的外形尺寸约为50 mm×55 mm×45 mm.采用声光调Q及KTP晶体内腔倍频.KTP晶体用恒温循环水冷却.通过精确计算(包括激光工作物质的热效应等)及实验研究,据实际应用特点,专门设计了谐振腔参数.全部元件装入一个100 mm×130 mm×240 mm的激光头内,采用可靠的抗震防尘及自制的半导体激光电源.(OC3)     

德国开发材料加工用的高功率固体激光器

德国的一个重要合作项目今年已达到第一个里程啤。这个今年夏季完成的“taser2000”项目的三年起始阶段已投资1亿德国马克（合5700万美元）进行开发研究，项目涉及高功率二极管激光器和二极管泵浦固体激光器的各个方面。一半以上投资由德国政府通过联邦科技部提供。“L。er2000”项目的合作伙伴超过30个，其中包括工业巨头西门子和德国各大学的研究组。商业伙伴则很好利用了研究成果，合作小组刚宣布把此项目进入第二个3年阶段的计划。据德国设备制造商协会称，德国工业激光器制造商已占全世界市场的40％。为保持这个市场份额，促进本项目…     

大功率激光二极管抽运固体激光器的研究

大功率激光二极管抽运固体激光器正逐步取代传统的灯抽运固体激光器，已广泛应用于工业领域。介绍了一种激光二极管侧面抽运的Nd:YAG激光器。采用二级串联振荡方式，一组五个激光二极管抽运模块沿Nd:YAG棒圆周均匀分布，有六组共30个激光二极管，棒外面套了一根冷却玻璃管，通过循环水流把棒内的热量带走。采用稳定的平平激光谐振腔，获得激光功率360 W,功率稳定度±1%的稳定输出。对该激光器结构和输出特性进行了详细的研究。用户使用表明，该激光器具有转换效率高、使用寿命长、结构紧凑、整机性能可靠等特点。     

改进的高功率19芯光纤激光器的理论分析

为了增加19芯光纤激光器总输出光功率中共相位模式所占比例,提出两种改进方法,一是在掺镱光纤端面与反射镜面之间塔尔博特(Talbot)腔内引入三段具有一定间隔的非掺杂光纤,其结构尺寸和纤芯数值孔径均与掺镱光纤相同;二是将单模光纤激光器作为种子光源,利用透镜组对高斯光束进行束腰变换实现模式匹配,从而最大限度地激励共相位模式。基于速率方程组对改进后的方案进行了数值分析,计算了光纤端面间隔距离、信号输出端镜面功率反射系数和抽运功率对共相位模式功率所占总输出功率比例的影响。研究表明,在改进方案一中对于固定的镜面功率反射系数,存在最佳间隔距离以使共相位模式功率比例最大,共相位模式所占比例可以从改进前的79.06%提高到88.25%;通过改进方案二共相位模式所占比例可以提高到95.74%,从而确保了更好的光束质量。     

大功率半导体激光束非球面准直系统的优化设计

为实现空间激光束的远距离传输,利用矢量折射定理研究了大功率半导体激光器发散光束经非球面、非轴对称准直系统的光传输特性。对空间光线传输得出了矩阵传递公式,并针对大功率线源半导体激光器的发散光束进行了高精度的准直优化设计。为实现对激光束的进一步准直,利用光学设计软件CODE-V设计了卡塞格伦光学天线。利用两点法对发散角进行了实验测试,结果表明优化设计的准直系统发散角为1.924 mrad,经光学天线进一步准直后的发散角为96.2μrad。本空间光线追迹方法对复杂光学系统的精确计算具有一定参考意义,所设计的大功率线源激光束准直系统能广泛应用于远距离激光通信系统中。     

大功率XeCl准分子激光器放电开关的实验研究

本文报道了一台输出功率大于100W、重复频率达300Hz的XeCl准分子激光器的放电开关系统进行实验结果，比较了激励电路放电开关系统中带磁开关和无磁开关两种情况下闸流管的动态放电参数，证明了带磁开关的开关系统有利于激光器高重复频率工作和大功率输出。     

大功率激光器喷雾冷却中无沸腾区换热性能实验研究

以水为冷却介质,采用雾化角60°的Steinen系列1.5和2.0实心圆锥喷嘴,研究不同流量(3.26～5.0 L/h)时大功率激光器喷雾冷却中的换热性能.结果表明,喷雾冷却"无沸腾"区换热性能不能简单以流最大小来衡量;对于同种型号喷嘴,压力,流量增大会导致换热性能增强;但对不同型号的喷嘴,增大压力与流量不能明显增强换热能力.在液滴喷射速度变化不大时,由于流量增加会引起液滴数通量、液滴粒径大小、液膜厚度等喷雾参数的变化,这些参数共同影响着换热.冷却效率主要受液体流量和液滴喷射速度共同影响.对于同种型号喷嘴,压力增强冷却效率下降.相对于光滑表面,粗糙换热面在喷雾冷却"无沸腾"区有着更好的换热性能和冷却效率.     

激光手术中喷嘴尺寸对制冷剂闪蒸喷雾冷却表面传热特性的影响

制冷剂闪蒸喷雾冷却(CSC)已经成为激光治疗葡萄酒色斑等皮肤病手术中的标准冷却辅助手段。为优化喷嘴设计,进一步增进冷却效率和改善治疗效果,搭建了制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却实验台,设计了8个不同内径和长度的直管型喷嘴,采用先进的磁控溅射沉积薄膜热电偶测温方法,应用杜哈梅尔定理计算表面热流密度,定量研究了不同喷嘴对冷却表面传热特性的影响,并对其传热规律和雾化特性进行了系统的分析比较。此外,提出了评价喷嘴冷却效率标准,给出了采用不同几何尺寸喷嘴时冷却表面换热量随喷雾距离的变化规律。     

半导体激光起爆试验研究

采用BNCP掺杂炭黑作为激光起爆器的点火药剂,研制了具有点火时间检测功能的激光起爆试验装置,工作波长980nm,光功率0-2W可调,脉冲宽度1-200ms可调。利用该装置开展了系列激光点火试验,结果表明：该起爆药剂的发火阈值功率为240mW,最小全发火功率为400mW,最大不发火功率为80mW;点火功率大于最小全发火功率时的典型点火时间为600μs。     

高功率短脉冲激光照射下冷冻生物组织内热传导的实验研究

本文采用响应时间为1μs的超小型薄膜铂热电阻温度计及日本YOKOGAWA DL2700高速数字示波器,对微秒量级脉冲激光照射下冷冻生物组织内的热传导进行了实验研究。结果发现,在激光脉宽较短时,在冷冻组织内观察到了非傅里叶导热现象。脉宽越小,组织厚度越薄,非傅里叶导热特征越明显。而功率密度和光斑直径只影响温度上升的高低,对是否会出现非傅里叶导热没有影响。     

CPU水冷系统散热实验研究

通过对某台式计算机水冷系统CPU吸热盒的换热和阻力特性实验,证明CPU吸热盒内的阻力压降与进口流速成二次方关系,热交换量随流量的增加先增大后减小。然后进行了不同管路布置情况下阻力和换热的性能试验,得出北桥吸热盒与显卡吸热盒并联的管路布置为最优方案,比管路串联布置时的总阻力低2.4%,CPU吸热盒换热量增加了21%。同时推出除CPU吸热盒管路以外的管路总阻力系数和管路阻力损失计算公式。     

放电激励重复频率HF激光器稳定输出实验研究

在放电激励重复频率气体激光研究中,激光器重复频率运行能量稳定输出是提高其输出平均功率及其实用化的基础。利用实验室已建立的单脉冲输出能量焦耳级的放电激励重复频率脉冲HF激光装置,通过调节气体介质循环速率及优化实验条件,开展激光器重复频率运行稳定输出实验研究,获得激光器重复频率运行时能量稳定输出的最佳工作条件。研究结果表明,随着运行频率的上升,激光输出能量衰减较快;增大气体介质循环速率有利于改善放电稳定性,提高激光器重复频率运行时输出能量稳定性。当混合气体工作介质以3.5m/s的流速循环时,激光器可实现1～50Hz重复频率激光输出,在重复频率50Hz运行时稳定输出能量约130mJ,能量波动约5%。