激光侧抽运晶体温度分布的非均匀发热模型计算

针对半导体侧面抽运固体激光晶体的温度分布问题,使用类高斯的非均匀发热模型,对LD侧面抽运棒状固体激光介质的温度分布问题进行了计算,推导并最终得到了侧面抽运情况下棒状激光晶体内温度分布的近似解析表达式.与以往的报道相比,所使用的类高斯发热模型比均匀发热模型更符合激光器的实际工作情况,使用该模型计算温度分布将得到更为精确的结果.     

高功率LD阵列侧面泵浦激光晶体的增益分布研究

研究了LD Bar侧面半环形直接泵浦Nd:YAG激光增益介质的泵浦光分布特点.建立了不同泵浦参数下棒状增益介质内的泵浦光能量分布数值模型,通过光线追迹方法,并利用Matlab软件进行了数值模拟计算,分析了几个泵浦参数对泵浦光分布的影响,总结了一般的影响规律,分析了产生差异的原因,提出了选取泵浦参数时需注意的问题.可为激光二极管环绕泵浦固体激光器的泵浦结构设计提供理论上的指导.     

管状固体激光器的温度分布——非均匀发热模型

本文导出了内泵浦方式下管状固体激光器的非均匀发热量和温度分布.     

方兴未艾的二极管泵浦的激光晶体材料

简要叙述了半导体激光器现存的一些问题和二极管泵浦固体激光器的特点,评述二极管泵浦激光晶体材料的最新进展。     

运转过程单斜晶系激光晶体的温度分布

计算了第Ⅰ类、第Ⅲ类边界条件下灯泵浦单斜晶系激光晶体垂直棒轴截面上的温度分布,结果表明,在第Ⅰ类边界条件下,温度分布为径向抛物线函数,等温线是圆;对于第Ⅲ类边界条件,温度分布是椭圆或双曲线函数,等温线是椭圆或双曲线。主热导率差别越大,冷却剂冷却效率越弱,偏离圆越严重,提高冷却剂的冷却效率将减小这种偏离。     

半导体侧泵模块激光晶体内吸收光场分析

建立了半导体侧面泵浦模块中激光晶体的吸收光场分布模型,利用Matlab软件计算了吸收光场的归一化分布形貌,提出了两个重要参数:阵列切向位移量与径向角度偏离度。结果表明:当阵列切向位移量为0~0.5 mm时,晶体相对吸收强度、光场均匀性等参数基本不变;当该数值大于0.5 mm时,吸收强度急剧下降、光场不均匀性急剧增加;相比而言,径向角度偏移对晶体吸收光场分布的影响较小,总体上呈现随着该数值的增加,吸收强度减小、光场不均匀性增加。以上研究结论为目前半导体侧泵模块的研制生产提供了理论指导。     

LD环形侧面抽运晶体吸收能量分布特性研究

针对激光晶体不同的表面处理方式,建立了多个半导体激光器阵列同时抽运激光晶体时吸收抽运光功率分布的数学模型,采用光线追迹的方法计算了半导体激光器环形侧面抽运高功率固体激光器中激光晶体对抽运光的吸收分布情况。重点根据不同表面处理方式的激光晶体对抽运光的吸收情况,分析了晶体表面处理对抑制ASE效应和获得高效率激光输出的影响。结果表明,晶体表面散射率的提高,能够有效地抑制ASE效应的产生,但同时会降低抽运光与激光输出的模式匹配程度,降低激光器的效率。     

半导体侧面泵浦固体激光器均匀性的计算和分析

建立了半导体侧面泵浦固体激光介质内泵浦光能吸收分布情况的数值模型。模拟计算了不同泵浦参数下棒状介质和板条介质内泵浦光能的吸收分布,计算结果和有关实验结果符合得很好。得出了半导体侧面泵浦机构中介质尺寸、介质吸收系数和半导体激光器发光面到介质泵浦面距离这三个参数对泵浦均匀性的影响,比较了棒状介质和板条介质在半导体侧面泵浦应用中的优劣。     

LD阵列半环形对称泵浦的固体激光器

为解决激光晶体传导冷却与输出光束能量分布对称性之间的矛盾,针对半导体激光器(LD)泵浦高功率固体激光器，提出了半环形侧面对称泵浦的方式。对多LD阵列同时泵浦激光晶体的吸收与增益情况进行了计算，并在实验中予以验证，采用半环形对称泵浦的方式，在20Hz的工作频率下，以总泵浦单脉冲276mJ的能量获得最大63.6mJ的圆形对称脉冲激光输出，斜效率34%。实验证明，采用对称泵浦结构能够有效的改善输出光束的空间分布，获得较为对称的激光输出。     

温度场监控下高功率半导体激光熔敷钴基合金涂层

采用3.5 kW半导体激光器在42CrMo4表面熔覆了钴基合金(Stellite 6)涂层,利用光学显微镜和显微硬度仪表征了涂层的微观组织和硬度分布,研究了监控熔覆过程中的熔池温度场对涂层的微观结构和显微硬度的影响.结果表明:基于熔池温度场拍摄并调整激光器输出功率的熔池大小闭环监控的工艺可实现对钴基合金涂层的稀释率以及结构与性能的调控:当送粉量为22.6 g/min、熔覆速率为1 m/min时,基于熔池温度场监控的工艺调整实现了近零稀释率的钴基合金涂层的熔覆,所需激光功率仅为1.5 kW;涂层与基体形成良好的冶金结合,组织致密,主要由平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶构成,晶粒细小,显微硬度达到HV600.     

高温环境下大功率DPL的LD最佳散热效果

大功率DPL泵浦源LD的热管理技术是制约二极管泵浦固体激光器工程应用的瓶颈之一。介绍了二极管泵浦固体激光器的工作过程,设计通过半导体制冷片对LD实施温度控制。主要针对DPL的高温应用环境,对泵浦源LD的散热通道进行分析和计算,设计了可以在高温环境下正常工作的DPL工程样机。该样机主要性能指标：输出峰值功率大于100 kW,激光脉宽为5 ns,重频10 kHz。对该样机进行高低温环境试验,获得试验数据并得出结论：在高温50 ℃情况下,LD可以连续稳定工作 30 min以上。     

光子晶体光纤压力传感器光源方案设计

文章推导出PCF压力传感器检测基本原理,设计出PCF压力传感器典型系统结构,分析了PCF压力传感器对光源的特殊性能要求,选择半导体激光器(LD)作为传感器系统光源。提出LD工作稳定性整体控制设计方案,采用路分析方法给出LD中噪声控制模块、功率控制模块、温度控制制模块和波长控制系统。在LD中通过噪声、功率和温度控制等能够有效保障LD工作稳定性,保障PCF压力传感器系统对压力测量的精确性。     

Lasing properties of PbSnTe/PbTe double hetero mid-infrared laser diodes grown by temperature difference method under controlled vapor pressure liquid-phase epitaxy

PbSnTe/PbTe double hetero-diode structures were grown by temperature difference method under controlled vapor pressure (TDM–CVP) liquid-phase epitaxy (LPE). These laser diode (LD) structures were of the PbTe (Bi)/Pb_1−xSn_xTe/PbTe (undoped substrate) double hetero (DH) type. The peak shift of the wavelength emitted by the fabricated diodes was recorded and it was found that they successfully lased from 15 K to over 77 K (liquid nitrogen temperature) at a slightly lower threshold current density than standard LPEs fabricated via the slow-cooling method. In addition, the lasing peak wavelength was longer than spontaneous emissions. The laser spectra of diodes with varying Sn concentrations (x) in the active layer were observed, and their intensities were recorded as a function of the wavelength. Very sharp lasing spectra were obtained between 6.5 μm and 9.4 μm (x=0–0.11), clarifying that the stoichiometry control possible with TDM–CVP is suitable for fabricating optical devices. In addition, it was demonstrated that TDM–CVP is appropriate for fabricating infrared optical devices constructed from Pb_xSn_1−xTe systems.     

圆棒Nd:glass热容激光器的热过程半解析分析

建立了基于Nd:glass热容激光器的热传导模型,利用半解析热分析理论,对于给定的边界条件和初始条件,分别求解出泵浦阶段和冷却阶段时圆棒Nd:glass晶体的Poisson方程的解,得出圆棒Nd:glass晶体的温度场、形变场以及由端面热形变引起的热焦距、附加光程差的计算公式。研究结果表明:当泵浦总功率为2kW,4阶超高斯分布LD对Nd:glass晶体泵浦4s时,获得泵浦阶段圆棒Nd:glass晶体最高温升67.10℃,最大形变量为35.45μm,中心处附加光程差为5.677μm。冷却阶段圆棒Nd:glass晶体冷却800 s后中心最大热形变量为0.943μm。为优化热容激光器提供了理论依据。     

我国激光科研成果文献的统计与分析

本文立足于中国知网(CNKI)数据库,对近5年来与激光相关的研究文献按照收录数据库、学科、发表年度、研究层次、作者、机构、支持基金、重要期刊载文、高被索引词汇等进行分组统计分析,从而分析我国激光研究的方向、特点、现状及趋势,以为激光研究及应用技术预见提供参考。     

复杂背景下大尺寸目标激光散射回波能量的计算

由于实际环境的复杂性,理论计算大尺寸复杂目标粗糙表面的激光散射回波能量影响一直十分困难。将随机介质离散粒子光散射理论和粗糙面光散射理论结合起来,利用计算机图形学精确建立复杂目标的几何模型。依据复杂目标粗糙表面特征,并考虑沙尘、雾等环境特性对激光传输的影响。计算了大尺寸复杂目标粗糙表面激光散射在复杂环境下回波能量随不同观测角度和能见度的变化情况。计算结果可用于目标特征提取、识别和分类,满足工程精度需求。     

激光辐照温度场计算中的"像热源"研究

激光热作用研究中 ,通常只能采用纯数值计算方法研究异形工件激光热处理温度场 ,本文介绍轴对称像热源处理边界问题的半解析计算方法并给出实验证明。该方法适用于任意分布光束的热作用计算 ,当工件的局部边界由非正交平面构成时 ,可以获得满意的计算结果