光抽运XeF(C-A)蓝绿激光器

利用分段表面放电作为光抽运源 ,采用光解离XeF2 技术 ,研制了一台 XeF(C A) 蓝绿激光器。抽运源有效激活长度为 6 0cm ,单位长度的沉积功率为 4 5MW /cm。在 2 5 0PaXeF2 / 6 0kPaAr/ 40kPaN2 条件下 ,采用平凹腔 ,输出耦合为 4% ,获得了XeF(C A)激光输出。对XeF(C A)激光特性参数进行了测量 ,输出能量为百毫焦耳量级 ,最大能量达 16 7mJ,激光脉宽～ 6 0 0ns ,辐射光谱范围 470～ 5 0 0nm ,发散角水平方向为 1 7mrad ,垂直方向为3 7mrad。     

知识介绍

微波加热物体能量关系式的推导利用微波能对介质进行加热已得到广泛的应用。这里就人们常用的能量关系式作一推导,以帮助人们正确的应用它。对于非完纯介质中可能存在的损耗用其导磁率和介质常数来表示: μ=μ′-iμ″,(1) ε=ε′-iε″,(2)一般介质情况下可以忽略μ″。假若介质中还存在欧姆损耗,则损耗电流密度为 =σ (3)σ是介质的电导率。时谐场的平面电磁波可写作 = e~(((iω)-r()) (4)其中_0和_0是起始时电场幅值,γ是传播常数γ=(iωμ(σ iωε))~(1/2) (5)令γ=α iβ,并考虑(1)、(2)及(3)可得α=ω((μe′)~(1/2))/2 ((1 ((σ (ωε)″)/(ωe)′)~2-1)~(1/2))~(1/2) (6) β=ω((μe′)~(1/2))/2 ((1 ((σ (ωε)″)/(ωe)′)~2 1)~(1/2))~(1/2) (7)α,β值可用来确定有损耗介绍中电磁波的渗透和衰减。另外,波印亭能流密度矢量为 =× (8)对于通过封闭面S的总能流为∮_s··ds (9)式中是表面的单位法矢量。利用奥高定理∮_s·ds=∫_F▽·dV及▽·(×)=·▽×-▽×,并考虑▽×=-()/(t),▽×=J ()/(t),=μ及=ε则可以推得     

采用钛宝石薄片作为增益介质的再生放大器

实验研究了以钛宝石薄片作为增益介质的再生激光放大器,其钛宝石薄片厚度为2mm,前表面作为通光面,镀有对抽运激光和放大激光增透的高阈值双色介质膜,后表面作为反射面,镀有对抽运激光和放大激光高反的高阈值双色介质膜,晶体对抽运激光的吸收率大于80%(1次透射和1次反射)。在再生腔中,钛宝石晶体不仅作为增益介质,也作为反射腔镜,简化了放大腔腔型。钛宝石晶体采用端面冷却的方式,极大地降低了晶体中的热效应,从而提高了放大脉冲激光的光束质量,在此基础上获得了能量为5.2mJ的放大激光脉冲输出,能量转换效率达到11.5%,放大激光光束质量因子M2小于1.2。     

激活介质光学不均匀性得到补偿的高平均功率固体激光器

强抽运辐射及由它引起的固体激活介质中的热不均匀性是高平均功率固体激光器光束质量下降的基本原因 ,在降低或补偿这些效应影响的一些系统中 ,振荡辐射以“之”字形在片状激活介质中传播 ,从大棱上全内反射。此类激光器能获得光束完全均匀及衍射极限强辐射。图 1　共振腔光学系统1:抽运灯 ;2 :激光介质片 ;3,4:输出反射镜和全反镜 ;5 :棱镜 ;6 :反射器 ;7:控制实验的直角棱镜图 2　输出激光辐射的持续时间为 180 μs(a)和10 0 0 μs (b) 时 ,激光输出能量 Wout与抽运脉冲能量 W的关系(1) :KGd(WO4 ) 2 ∶ N d3 ;(2 ) N a L a(Mo O4 …     

共聚物基质固体染料激光介质的特性

聚合物基质光学均匀性好、对抽运光和染料激光透过率高、与染料分子相容性好、制备简单、成本低。制备了吡咯甲川567(1, 3, 5, 7, 8-pentamethyl-2, 6-diethylpyrromethene-BF2,PM567)掺杂的以甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate, MMA)和甲基丙烯酸-β-羟乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)的共聚物为基质的固体染料激光介质,研究了(HEMAMMA)对介质特性的影响。利用10 Hz重频调Q的Nd:YAG的倍频光纵向抽运固体染料激光介质,研究了介质的输出特性。介质的抽运阈值小于10 mJ/cm2,HEMA含量存在一个使得介质的斜率效率达到最高的最佳值。在HEMA体积分数为25%的介质中得到最高的斜率效率56.2%。以10 Hz重频,脉冲能量17.5 mJ(能量密度为0.02 J/cm2)调Q的Nd:YAG的倍频光纵向抽运固体染料介质,V(HEMA)V(MMA)=1:1的介质经约123000个抽运光脉冲后,输出下降为初始输出的一半,归一化的光稳定性为10.8 GJ/mol。     

908例He—Ne激光治疗剂量的阈值

He—Ne激光治疗不同病种或同一病种不同个体的治疗剂量阈值有许多差异。通过三千多病例中治疗有效、资料完整的908例的分析,我们来探讨激光治疗剂量阈值的问题。激光治疗剂量的定义是:激光垂直照射到生物体单位面积上的功率与照射时间的积D=(W/A)·t·cosθ式中 W 是到达受照处的激光功率,A 是受照面积,t 是照射时间,θ是激光束的入射角。     

量子色噪声对单模激光场的影响

单模激光的统计性质主要由引起激光场涨落的量子噪声和抽运噪声决定.人们通常假设抽运噪声为色噪声,而量子噪声为白噪声.白噪声只是一种理想模型,本文将两类噪声均模拟为更接近于实际情况的O-U色噪声,研究色噪声尤其是量子色噪声效应. 单模激光增益模型的光强朗之万方程为: (dI)/(dt)=-2kI+(2ΓI)/(1+βI)+D+(2I)/(1+βI)ξ(t)+2Iq(t) 式中,ξ(t)为抽运噪声,q(t)为量子噪声,是自关联时间分别为τ1和τ2的O-U色噪声.应用线性化近似方法,得到了光强的关联函数、功率谱以及含时矩的解析表达式,结果分析表明: 1) 抽运噪声和量子噪声的自关联时间τ1和τ2越大,光强的相对涨落λ(o)越小,表明色噪声使得线性化近似的适用范围扩大; 2) 光强关联函数λ(t)的初始斜率limt→0[dλ(t)/dt]=0,这一结果与白噪声情形显著不同,表明λ(t)出现初始平台现象的根源在于色噪声; 3) λ(t)随时间t的增加而衰减,随着τ2的增加,λ(t)的衰减被延缓,即量子色噪声将增加激光系统的统计涨落; 4) 光强功率谱为单峰,τ2对峰值频率和峰高均没有影响,但随着τ2的增加,S(ω)的峰形越来越尖锐; 5) 协方差K2(t)随时间t的增加而增大,说明K2(t)在较短的时间内达到饱和,随着τ2的增加,K2(t)减少,即K2(t)达到饱和的时间延长.(PA2)     

激光器的核反应泵浦法的现状

本文扼要地论述了在1964~1973年这九年期间发表的有关利用通过放电或不通过放电的核反应（核泵浦激光器或直接核泵浦激光器）,作激光器泵浦的诸方法的实验和理论研究。在许多业已发表的实验工作中,10B(n,a)7Li和3He(n,p)3H已被用作具有10⁸~10¹⁷中子/厘米²·秒中子通量的高能重粒子源。大部分理论工作集中在情性气体或CO2激光的阈值中子通量条件的计算上。对于10B,阈值估计是在1.2×10⁹~10¹⁸中子/厘米²·秒的范围内。理论模型是由Guyot等提出的,他们预言了在核反应生成的情性气体等离子体中亚稳密度的性能。作者现在正和Shipman—起共同着手从事在利用组合的玻耳兹曼-福克-普朗克方程的核泵浦激光器中电子能量分布函数的研究。     

65mJ室温Fe~(2+):ZnSe中红外激光器

Fe~(2+):ZnSe晶体作为3~5μm波段极具潜力的中红外激光介质之一,在材料特性和转换效率等方面具有明显优势。对Fe~(2+):ZnSe晶体的吸收特性进行了研究,利用自制放电引发的非链式脉冲HF激光抽运Fe~(2+)掺杂浓度为4×1018 cm~(-3)、尺寸为10mm×10mm×5mm的Fe~(2+):ZnSe晶体,在室温下获得了65mJ的高能量Fe~(2+):ZnSe中红外激光输出,光光转换效率为31%,输出激光能量相对于晶体吸收抽运光能量的斜率效率可达37%。     

激光二极管双端抽运Tm:YLF 1.9 μm激光器

报道了一种激光二极管(LD)双末端抽运Tm:YLF激光器,在1.9 μm处获得了连续波(CW)输出。1.9 μm激光可用于抽运Ho晶体获得2 μm激光。在理论上,分析了掺Tm3+激光器的运转机制和能量转换损耗,计算出Tm:YLF激光器在理论上的斜率效率达到50%。在实验上,抽运源使用工作波长为792 nm的光纤耦合激光二极管,抽运光均分为两束双端抽运Tm:YLF晶体,两块晶体串接在折叠腔内。Tm:YLF 晶体的掺杂原子数分数为4%, 尺寸为3 mm×3 mm×12 mm。测量了输出镜在不同透射率情况下激光器的输出激光波长,当输出镜透射率T=26%时,在1.9μm处获得20.1 W的连续波激光输出,相应的抽运功率为75 W,阈值抽运功率为9 W,斜率效率为34%,光-光转换效率为27%。     

双侧面90°抽运微通道致冷Yb:YAG板条激光器

报道了采用带有微柱镜的激光二极管阵列(LDA)双侧面90°排布抽运的Yb∶YAG板条激光器,实验中使用的激光晶体尺寸为6 mm×10 mm×1 mm,掺杂原子数分数为3%。抽运光通过自行设计的聚光系统聚焦成10 mm×1 mm的光斑进行抽运,聚光系统的效率为75%,晶体表面功率密度达到1.9 kW/cm2,晶体内抽运光交叠区的体功率密度达到38 kW/cm3,远高于阈值的1.7 kW/cm3。当激光器采用平-凹腔结构,耦合输出为6%时激光单脉冲输出能量最高为25.5 mJ,斜率效率为13%。插入声光调Q晶体后获得4.7 mJ的调Q脉冲输出,脉宽为24.8 ns。     

激光二极管抽运Na,Yb:CaF2晶体实现低阈值激光输出

与Nd3+相比,Yb3+具有能级结构简单,本征量子缺陷低(＜O.1),辐射量子效率高,而且吸收和发射光谱非常宽,适合激光二极管(LD)抽运宽带调谐激光运转和超短脉冲的产生.特别是掺Yb晶体适合高亮度的InGaAs激光二极管抽运,从而成为近年来激光二极管抽运全固态激光器中备受关注的增益介质.但是掺Yb激光晶体属三能级系统,抽运阈值普遍较高.因此,寻找低阈值、实用化掺Yb晶体介质是近年来激光晶体的重要发展方向.     

低阈值宽调谐PPLN光参量振荡

用半导体激光 (LD)抽运的声光调QNd∶YVO4 激光器做抽运源 ,实现了准位相匹配的光参量输出 ,其调谐范围为 1 4 36～ 1 7μm。非线性光学介质是多周期极化的LiNbO3 (PPLN)。光参量振荡阈值 10 3μJ(脉宽 2 2ns) ,在抽运光达到阈值 3 3倍的条件下 ,信号光输出能量 4 2 5 μJ ,斜效率 12 5 %。     

高功率高效率平面波导激光振荡器实验研究

研究了一种准连续工作下二极管抽运的高功率高效率Nd:YAG平面波导激光振荡器。实验采用尺寸为1mm×10mm×60mm的平面波导作为增益介质,搭建平平腔实验装置,研究了平面波导激光器在不同输出镜透射率和不同重复频率下的激光输出特性。实验结果表明,当输出腔镜透射率为79%时,在重复频率为500 Hz、工作电流为200A下,获得1064nm激光的平均输出功率为441 W;在5种不同重复频率下获得最大单脉冲能量为928mJ,此时有效光光效率为53.2%。输出激光脉冲波形与抽运光脉冲波形完全一致,脉冲宽度都是240μs。通过系统优化改进,该激光器输出功率有能力进一步提升。     

Nd:YAG四倍频激光抽运D2和D2/He受激拉曼散射的实验研究

使用脉冲Nd:YAG四倍频激光抽运充有纯D2气体和D2/He混合气体的拉曼池.实验研究了受激拉曼散射的能量转换效率和能量稳定性与系统主要参量,包括抽运光能量、D2气体压强和加入惰性气体He的关系.实验表明,适量惰性气体He的加入在没有降低一阶斯托克斯散射光(S1,波长:289.04 nm)能量稳定性的前提下,有利于提高其能量转换效率,最大能量转换效率达到22.1%.通过实验分析,得到了受激拉曼散射一阶斯托克斯散射光的能量转化效率和能量稳定性的优化条件.     

掺铒氟化物玻璃ZBLALip光谱性质和Judd-Ofelt理论分析

测量了常温下,Er3+离子在氟化物玻璃ZBLALip中的吸收光谱和荧光寿命;应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子的谱线强度、自发辐射几率A、荧光分支比β和辐射寿命τrad等光谱参量,并拟合了相应的强度参数Ωt=2,4,6),分别为(Ω2=2.80×10-20cm2,Ω4=0.95×10-20 cm2,Ω6=0.94×10-20 cm2;利用McCumber理论计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面Οem;通过计算发现,该材料的量子效率较高,达到90%,可成为新的激光材料,为拉制高Q值的光学介质微球腔提供了参考.     

角锥棱镜式半导体抽运单频固体激光器

基于单块非平面单向行波环形腔实现单频激光振荡的原理,提出一种新型非平面环形腔单频激光器结构.新型激光谐振腔以角锥棱镜和直角棱镜组成振荡光束非平面反射光路.光线在角锥棱镜内实现非平面全内反射,并引入不同方向偏振分量之间的相移,所以角锥棱镜起到波片的作用.直角棱镜由激光增益介质Nd∶YAG加工而成,其自身具有磁光效应,在外加磁场作用下相当于法拉第旋光器.直角棱镜的一个直角面作为单频激光的输出面,镀上对S和P偏振光反射系数不同的介质膜,其作用相当于偏振器.这样法拉第旋光器、波片和选偏介质膜共同构成光学单向器,使光在腔内单向传播,克服由于腔内存在驻波而引起的空间烧孔,实现单频振荡.角锥棱镜式谐振腔与单块非平面谐振腔及其他形式的环形腔相比具有如下优点:(1) 抽运方式灵活,既可以侧抽运,也可以端抽运,这样有利于实现大功率单频激光输出.(2) 可以在腔内插入其他光学元件,实现调Q,调频及主动稳频等功能.(3) 可以应用热光胶技术将其单块化,以提高谐振腔的机械稳定性.(4) 角锥棱镜和直角棱镜对光传播方向失调不敏感,这一特点使角锥棱镜式谐振腔较普通环型腔具有更好的稳定性. 实验研究得到角锥棱镜式非平面环形腔激光器单频激光输出功率1 W以上,光-光转换效率为23%.这种腔型还可以做激光放大器.(OC25)     

LD抽运的全固态三倍频紫外激光器

激光二极管(LD)抽运全固态激光器具有效率高、体积小、价格低、使用维护方便等优点,LD抽运固体激光通过频率变换产生紫外激光是目前的研究热点之一.目前已有用LD抽运Nd∶YAG激光器经四倍频在266 nm处输出20.5 W的报道,国际上广泛开展了全固态紫外激光的研究,研究主要集中在LD抽运Nd∶YAG调Q激光进行三倍频、四倍频,以及采用外腔谐振技术的连续Nd∶YAG激光的四倍频技术,对于连续输出的全固化三倍频激光(355 nm)还很少见报道. 实验中的激光介质为φ4 mm×10 mm的Nd∶YAG,两端镀1.064 μm及808 nm高增透膜,采用球面镜作为腔镜,二倍频晶体为II类位相匹配的KTP晶体,晶体尺寸为5 mm×5 mm×7 mm,三倍频晶体采用Ⅱ类位相匹配的LBO晶体,晶体尺寸为4 mm×4 mm×10 mm,R=100 mm平凹镜为全反射镜,R=30 mm的平凹镜为输出镜,对1.064 μm及532 nm高反射同时对紫外光355 nm高透过;三倍频晶体放在腔内的束腰处,腔长约120 mm,接近共焦腔.在半导体抽运Nd∶YAG全固态激光的基础上,采用内腔倍频技术,当半导体注入抽运功率为8 W时,产生约3 mW连续运转的355 nm紫外激光,当采用声光调Q运转时,产生的三倍频紫外激光输出平均功率超过50 mW.(OC2)     

N31钕玻璃片状放大器增益特性研究

在惯性约束聚变(ICF)激光驱动器中,片状放大器系统为装置提供超过99%的能量,是装置最重要的系统之一。大口径高通量验证实验平台(ITB)装置是我国为开展ICF研究而研制的激光装置,单束输出能量达到19.6 k J(脉宽5 ns,中心波长1053 nm)。介绍了大口径N31钕玻璃片在ITB装置400 mm单口径片状放大器系统中应用的增益特性。实验结果表明,采用尺寸为810 mm×460 mm×40 mm、Nd3+离子浓度为3.5×1020cm-3的N31钕玻璃片,结合装置片状放大器系统放电回路参数与抽运腔结构参数优化,输出小信号增益系数达到5.28%/cm,增益损耗比为15∶1;360 mm激光光束口径范围内增益均匀性(最大值/平均值)达到1.063∶1。     

纯化学燃烧驱动的HBr化学激光

对以D_2为燃料、NF_3为氧化剂的纯化学燃烧驱动的HBr化学激光进行了研究。抽运反应为H+Br_2→HBr(v≤6,J)+Br,氢原子由F+H_2→HF+H反应提供,氟原子则由D_2/NF_3混合气体燃烧热解生成,激光提取所需的低温低压和快速流动条件由超音速流动系统完成。对由全反反射镜和部分反射(98%)输出镜组成的稳定腔进行了能量提取,获得了P_2(4)、P_2(5)、P_3(5)和P_3(6)的稳定激光输出,最大激光输出功率为14.3 W。