利用受激布里渊散射相位共轭镜克服激光棒热效应的实验研究

利用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)能克服单棒Nd：YAG的热效应．从而使光束质量提高到衍射极限。对于具有一定的热效应影响的YAG激光棒．采用上作在接近临界稳定区的凹-凸腔作为起始腔．通过对受激布里渊散射相位共轭腔进行优化设计，在抽运能量为10J，重复频率为5Hz时，得到稳定输出的能量为20mJ，脉宽为11．8ns的近衍射极限的高质量激光脉冲。     

棱镜组压缩腔内光束的电光调Q Nd:YVO4 板条激光器

理论研究了棱镜组对非稳腔内激光光束的压缩.并在实际的非稳腔-稳腔混合腔板条电光调QNd:YVO4激光器内部加入棱镜组,在非稳腔方向上压缩腔内光束,从而有效减小电光晶体BBO所需的体积,同时仍然能保证在激光晶体上有较大的基模体积,满足大功率输出的要求.当连续泵浦为66 W的时候,得到重复频率2 kHz脉冲激光的平均功率为3.6 W,平均每个脉冲能量为1.8 mJ.脉冲宽度为6 ns.实验结果表明,在加入棱镜组后,激光光束仍能保证很好的光束质量,并能获得高重复频率、高强度的短脉冲.     

基于SESAM的全光纤被动锁模光纤激光器

研究实现了一种主振荡功率放大（MOPA）结构的高功率全光纤皮秒级被动锁模掺镱（Yb3+）光纤激光器。种子源为基于半导体可饱和吸收镜（SESAM）的锁模光纤激光器,其为线性腔结构,输出功率为5.97 mW;预放大级采用单模掺镱光纤进行放大,之后经过4倍重复频率倍增系统和两级双包层掺镱光纤放大器,最终实现了平均功率74.3 W,中心波长1063.4 nm,脉冲宽度7.0 ps,重复频率68 MHz的锁模脉冲激光输出。实验中通过对种子光的处理和光纤长度的控制,未出现受激布里渊散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）等非线性效应。     

高光束质量窄脉宽激光器

最大测程作为评估测距性能的综合性指标,成为影响武器系统作战效能的重要因素。为了研制满足作战效能的远程激光测距系统的高光束质量窄脉冲宽度种子源,采用将传统高重频电光调Q 磷酸钛氧铷晶体应用于低重频调Q的方法,实现了重复频率25Hz、脉冲宽度1.8ns、单脉冲能量1.5mJ的输出,光束质量M2<1.3。结果表明,该研究为远程激光测距系统所需窄脉冲宽度1ns~3ns、大脉冲能量200mJ、高光束质量的1064nm无水冷全固态激光源提供了合格的种子源。这一结果对高光束质量窄脉冲宽度的激光器的设计是有帮助的。     

适用于受激布里渊散射激光器时起始腔研究

在用受激布里渊散射相位共轭腔的固体激光器中,起始腔对输出光束质量有较大影响。本文利用模体积与g因子间的关系分析了处于临界稳定区的凹凸腔特性,从而实现该种起始腔参数的优化。对于YAG激光棒,通过采用该种起始腔,在抽运能量为27J,重复频率为10Hz时,得到稳定输出的能量为54.5mJ、M2为1.2的高质量激光。     

熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭镜

提出一种使用熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭装置,并在实验中得以实现.这种组合将具有高的激光损伤阈值的大直径熔石英棒和具有较低的受激布里渊散射(SBS)阈值的光纤结合在一起,构成了振荡-放大形式的双池式受激布里渊散射结构,使得从光纤受激布里渊散射反射的斯托克斯光注入到熔石英介质中形成了强迫受激布里渊散射过程.在这种机制下,该复合型相位共轭镜较之单块熔石英棒、单根光纤或组合芯径光纤这三种形式的相位共轭镜,具有更低的受激布里渊散射阈值和更高的受激布里渊散射反射率,而且可以在较高的输入功率下运行.实验中将其用于高重复频率高功率的激光二极管(LD)抽运激光主振荡放大(MOPA)系统中,在100 Hz重复频率下获得了42.05%的反射率,并且获得了很好的光束质量,光束质量因子M2值从输入光束的3减少到1.6,反射光斑稳定.在400 Hz下光束质量因子M2值达到1.7.     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

基于PLZT开关的全光纤单模调Q掺Yb3+光纤激光器

PLZT电光陶瓷具有良好的透明性、高电光系数等特性,用来实现全光纤调Q开关具有很大的优势.分析了PLZT全光纤调Q开关的原理,测量了调Q开关的时间波形,研究了基于PLZT开关的全光纤单模环形调Q掺Yb3 光纤激光器.抽运光功率为180 mW,莆复频率为1 kHz时,得到峰值功率25.6 W,脉冲宽度80 ns,光谱宽度1 nm,脉冲能量2.0 μJ的调Q脉冲.此外,分别研究了抽运功率和重复频率对脉冲峰值功率和脉冲宽度的影响,结果表明,同一重复频率情形下,随着抽运功率的升高,峰值功率增大,脉冲宽度降低;同一抽运功率水平下,随着重复频率的增大,脉冲的峰值功率减小,脉冲宽度增大.     

激光二极管侧面抽运声光调QNd∶YAG/KTA 1.57μm人眼安全光参量振荡激光器

利用激光二极管(LD)阵列侧面抽运声光(AO)调Q的Nd∶YAG激光器作为抽运源,研究了在不同声光重复频率和输出镜透过率的情况下,内腔式KTA-光参量振荡器(OPO)的输出特性。通过对单谐振光参量振荡器阈值公式的讨论,采用平凹腔的结构以及较短的腔长,降低了光参量振荡器的振荡阈值。当声光重复频率为4 kHz,输出镜透过率为30%,抽运电流为14.5 A时,光参量振荡器的1570 nm激光输出脉冲峰值功率达到5.6×104W,脉冲宽度为2.5 ns,实验中最大平均输出功率为560.3 mW。结果表明,具有良好热性能的非线性晶体KTA是制造小型、轻便光参量振荡激光器的理想材料。     

914 nm LD泵浦RTP电光调Q的高效率Nd:YVO4激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面连续抽运的高重频、高光光效率电光调Q Nd:YVO4激光器。采用RbTiOPO4（RTP）晶体对作为调Q元件,通过减小热效应和模式匹配技术,实现了高效率的高重频窄脉宽1 064 nm脉冲激光输出。一方面采用低吸收系数的914 nm波长抽运Nd:YVO4晶体,使晶体内热分布均匀,从而获得高量子效率的同时减小了热效应影响。另一方面通过优化泵浦光斑半径,实现泵浦光和振荡光好的模式匹配。在重频200 kHz时,获得了最高输出功率16 W,脉宽9 ns,单脉冲能量80 J,光束质量M21.2的稳定脉冲激光,泵浦吸收功率31 W,对应的光光转化效率为51.6%。据笔者所知,这是RTP电光调Q实现的最高效率的脉冲激光器。     

激光二极管抽运的高效高重复频率Nd∶YAG陶瓷激光器

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调QNd∶YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd∶YAG陶瓷得到1064nm近红外激光输出,采用熔融石英作声光介质,声光调Q重复频率1Hz～115kHz可调。使用2W的激光二极管抽运,获得脉冲宽度16.4ns,峰值功率2.46kW,单脉冲能量40.5μJ的稳定运转。在重复频率110kHz时获得495mW的平均功率,总光光转换效率达24.75%。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释。     

受激布里渊散射在ICF激光驱动器中的应用

本文概述了基于受激布里渊散射 (SBS)的位相共轭镜 (PCM )在惯性约束核聚变 (ICF)激光驱动器领域的实际应用 ,着重介绍了在高功率条件下 ,PCM的能量和功率负载强度、位相保真度和波形控制等关键问题。指出在超饱和工作条件下 ,采用SBS放大器—振荡器双池结构的PCM ,在获得高反射率、高保真度、可控脉冲输出的同时 ,不会增加激光系统的不稳定性。     

高重频声光调Q掠入射激光器的掠入射角度优化

为了实现了高重复频率声光调Q运转,通过分析掠入射激光器中的等效抽运光模式,对掠入射激光器的掠入射角度进行了优化,获得重复频率大于2MHz的声光调Q TEM00基模的实验输出.理论分析和实验结果表明,掠入射激光器存在一个优化的掠入射角度可以获得尽量小的抽运光模式横截面积,有利于激光器获得高增益和实现高重频运转.     

全固态激光器14 kHz Q脉冲实验研究

在激光二极管抽运固体激光器(DPSSL)中设计一种由无刷电机驱动,采用棱镜作为旋转反射镜的转镜Q开关。设计了20只棱镜的转盘,获得重复频率14.3 kHz的激光脉冲,实现了千赫兹高重复频率大功率关断能力的Q开关技术。在逐步提高转镜转速来缩短Q开关时间的实验中,激光脉冲序列相应递减,当棱镜转镜转速为4.3×104r/min时,获得脉宽89 ns,重复频率14.3 kHz的1064 nm高重复频率脉冲输出。当输入功率为795 W时,获得平均功率100 W脉冲输出,电-光转换效率为12.5%,峰值功率达到78.3 kW。实验结果说明,棱镜转镜Q开关是实现全固态激光器千赫兹Q脉冲输出的可行技术途径之一。     

一种声光调Q窄脉宽小体积激光器

为了构建一种声光调Q的窄脉宽小型Nd:YVO₄激光器,从主动调Q速率方程出发,分析了抽运速率、重复频率、输出镜透过率对脉宽的影响。该激光器采用简单的平平腔设计,LD端面抽运高增益的Nd:YVO₄激光晶体,在谐振腔内插入一个微型的声光调Q开关,作用长度约为7mm,谐振腔腔长13mm,输出镜的透过率为70%。结果表明,在抽运功率为4.21W、重复频率20kHz时,获得了单脉冲能量20μJ、脉冲宽度1.65ns、峰值功率为12kW的1064nm激光输出。此结果说明,用微型声光调Q开关来构建短腔获得窄脉宽输出是一种切实可行的方案,且该器件还可以作为大功率激光器的种子源。     

2 ns pulse width high repetition rate short cavity acousto-optically Q-switched Nd:YVO/sub 4/ laser

With a specially constructed miniature acousto-optical Q-switch, 2 ns pulses with 10.3 muJ energy and 5.13 kW peak power at 80 kHz repetition rate were obtained in an end pumped short cavity acousto-optically Q-switched Nd:YVO₄ laser. This is believed to be the shortest pulse width obtained in a solid-state laser by acousto-optical Q-switching. At 500 kHz repetition rate, 10 ns pulses were generated     

VRM腔高光束质量高功率双波长激光器

研制的双波长短脉冲激光器采用大模体积腔+渐变反射率输出镜技术,对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿,在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ,脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出,20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%,激光光束质量M21.6。该实验结果与采用MOPA技术路线谐振腔+预放的方式技术指标相当,但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体,相位匹配方式选择Ⅱ类相位匹配,倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ,最高倍频效率68.6%,激光光束质量M22.1。通过能量调节设计,实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。     

RF激励波导CO2激光器电光调Q实验研究

对用于激光主动成像雷达、运行于稳频选支模式的射频激励波导CO2激光器腔内插入CdTe电光晶体调Q实验进行了研究。计算了CdTe晶体的插入损耗并与实验结果取得了一致,对CdTe晶体和其配套的λ/4波片的热稳定性进行了研究,比较了加压式和退奢式电光调Q对激光脉冲特性的影响。激光调Q输出EH11模,重复频率41.67kHz,峰值功率达到360W,脉冲半宽度(FWHM)150ns。     

100-watt average output power 1.2 diffraction limited beam frompulsed neodymium single-rod amplifier with SBS phase conjugation

We describe a solid-state master oscillator-amplifier-laser (MOPA) with a minimum number of elements for the double-pass single-rod amplifier. It produces 100-W average output power of pulsed light with an almost diffraction limited beam. The Q-switched system works with an average repetition rate of about 3 kHz and the pulse width was 70 ns. As active material we used Nd:YALO (Nd:YAP) which has negligible depolarization. The strong thermal lens of the material with focal lengths of less than 15 cm at pump powers of 8 kW was compensated by a phase conjugating mirror based on stimulated Brillouin scattering (SBS). Therefore, the output power could be varied from 2 W up to 100 W without changing the transversal beam profile. The total efficiency of the amplifier including the phase conjugator is 1.25%     

采用扫描振镜方式的快调谐TEA CO2激光器

为了研制适用于激光差分吸收雷达(DIAL)的可调谐横向激励大气压(TEA)CO2激光器,利用六温度模型速率方程理论,分析了TEA CO2激光器的动力学特性,计算了激光器的各种输出特性.设计研制了一台高重复频率快调谐TEA CO2激光器,采用共振扫描镜扫描固定光栅的方案实现了激光的快调谐输出.当激光器高重复频率运转时,得到弱支谱线如10P(42)~10P(48)支谱线基横模能量大于100 mJ,脉冲宽度小于100 ns.10P(46)支谱线的远场发散角为2.41 mrad(水平),2.27 mrad(竖直),约为1.6倍衍射极限.实现了任意波长两条谱线在10 ms内快速切换输出.