声光调Q光纤激光器输出脉冲多峰现象的实验研究

搭建了声光调Q脉冲光纤激光器实验系统,研究了输出的调Q脉冲多峰现象。通过调节系统的抽运功率、声光Q开关的重复频率、开启时间、上升时间等可调参数进行实验,寻找多峰个数少、形状好的调Q脉冲。最终在抽运功率为8 W,Q开关重复频率为10kHz,开启时间为260ns,上升时间为150ns时,得到一个前沿有稍微突起的调Q脉冲输出,此时激光转换效率约为23.6%。实验成功地减少了输出脉冲波形多峰的个数,优化了调Q脉冲的输出波形。对实验结果进行的分析为声光调Q光纤激光器获取输出平滑脉冲提供了方法。     

低时间抖动的增益开关型被动调Q激光器

被动调Q激光器的输出抖动一般较大,为了降低这一输出时间抖动,同时实现激光器的小型化,可以根据增益开关工作原理,利用电源控制抽运功率密度变化,实现被动调Q情况下的增益开关.根据这一原理研制了环形激光二极管(LD)抽运增益开关调Q激光器.这种新型被动调Q激光器的输出能量为30 mJ,输出脉冲宽度约16 ns.实验中将传统的两套抽运源减少为一套,通过控制电源波形直接形成抽运功率的增益台阶脉冲,减少了影响时间跳动的因素.多发次统计测量结果表明,激光脉冲与电源输出外触发信号的时间抖动小于1 μs.根据测量的抽运预脉冲功率稳定性和阶跃脉冲的瞬时抽运功率计算的输出抖动与实验结果基本相符.     

声光调Q CO2激光器的实验研究

为满足13.5 nm极紫外光刻(EUVL)等领域的应用需求,研制了高重复频率、高稳定性的声光调Q CO2激光器。首先,对声光Q开关的工作原理进行了分析,并实验研究了调制信号电压与衍射效率的关系。接着,研究了调制信号占空比对脉冲波形的影响,通过选择适当的占空比消去了脉冲拖尾。然后,对不同重复频率下的脉冲宽度、功率和脉冲幅值稳定性进行了测量和分析。最后,对激光器的光束指向稳定性进行了测量。实验结果表明:该激光器实现了重复频率1~100 kHz连续可调的脉冲输出,在重复频率1 kHz时,获得最小脉冲宽度252 ns和最大峰值功率7 579 W的激光脉冲输出。通过设计以殷钢管为主体的支撑架,使得激光器的脉冲幅值不稳定性小于3%,光束指向稳定性为46.6 rad。该声光调Q CO2激光器可作为高性能种子源在EUVL等领域中得到应用。     

Nd^3＋：YAG固体激光器电光调Q激光脉冲的时域分析

Nd^3＋：YAG固体激光器多元激光精密同步合成技术是实现大能量、高峰值功率脉冲激光输出的重要途径。其关键技术是对Nd^3＋：YAG固体激光器电光调Q进行精密光电控制。通过对Nd^3＋：YAG固体激光器电光调Q理论分析和仿真，得到单元激光器不同控制参数下的输出特性，经电光调Q专题试验验证，脉冲激光输出波形与仿真结果相吻合，达到预期效果。在此基础上提出了激光精密同步合成的技术条件和可行性。     

Nd:YAG调Q激光器失稳现象的理论及实验研究

报道了一种Nd:YAG调Q短脉冲激光器失稳现象的理论分析及实验研究。短脉冲调Q激光器运行过程中,会有多种因素导致其不能稳定输出符合目标值的脉冲激光,即出现失稳现象。实验过程中发现,输出镜处的干扰光会导致短脉冲激光器出现失稳现象。在理论基础上,对外界干扰光对短脉冲调Q激光器输出光特性的影响进行了模拟计算,并进行了实验验证,分别从能量和脉宽两个特性进行讨论。结果表明:干扰能量越大,造成失稳现象越严重,干扰脉冲能量为60 mJ时,短脉冲调Q激光器输出能量损失达15%以上,脉宽展宽至1.15倍以上;干扰脉冲注入时间节点越靠后,失稳现象越严重,在短脉冲调Q激光器的泵浦末端,即调Q开关打开前注入能量为60 mJ、脉宽为10 ns的干扰脉冲时,短脉冲调Q激光器可输出能量损失达到80%。     

掺铒铌酸锂调Q激光器的设计和分析

本文设计了用Mach-Zehnder干涉型调制开关作为调Q开关的掺铒铌酸锂（Er:LiNbO3）调Q波导激光器,并进行分析。发现激光器输出功率可达1.5kW以上;比较了泵浦光波长为980nm和1480nm时的输出功率和脉冲宽度的情况,研究了腔长变化对激光器输出特性的影响,发现用1480nm光泵浦时阈值较低,但用980nm光泵浦能得到更高的峰值功率和更窄的脉冲宽度。     

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.     

空间光通信光纤激光器脉冲位置调制特性研究

将激光器和脉冲位置调制(PPM)技术作为一个整体分析研究,提出了基于光纤激光器的PPM特性方面的概念。对脉冲调Q光纤激光器单脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度进行了理论研究,通过仿真得出了脉冲调Q光纤激光器峰值功率与激光器震荡参数之间的特性曲线,再结合3种PPM信号模型分析了光纤激光器的震荡参数N与3种PPM方式的传输速率、所需功率以及所需带宽之间的关系。并通过实验仿真,得出了光纤激光器的抽运功率、初始通过率和腔长对3种PPM方式的传输速率以及所需带宽的影响。     

晶体调Q激光器的干扰信号分析

在晶体调Q激光技术中,人们利用晶体的双折射特性来作激光器的调Q元件,从总的意义来说较马达调Q有着脉宽窄,波形稳定,多脉冲容易控制,调节方便,又比染料调Q峰值功率大,重复频率高等优点。因此,它是目前激光技术中越来越多采用的巨脉冲开关元     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

激光传能协同信号传输下的太阳能电池性能测试

激光无线能量传输在为远距离设备供能方面有着潜在的应用前景,在激光无线传能的同时进行激光无线通讯,具有重要的应用价值。针对砷化镓太阳能电池,对激光传能系统在无线能量传输时激光无线通讯性能进行了测试。实验采用波长808 nm激光实现砷化镓太阳能电池的能量传输,采用波长650 nm激光作为信号的传输,分别对单能量传输、单信号传输以及能量和信号同步传输三种情况下的砷化镓太阳能电池的输出特性进行了测试。结果表明:当单能量传输时,太阳能电池的性能与激光功率密度的大小密切相关,激光功率密度在54.9~90 mW/cm2范围内光电转换效率最大值为46.6%;当单信号传输时,通过测量系统的频率响应得到砷化镓太阳能电池的3 dB带宽约为3.7 kHz,并通过设计放大电路提高系统的通信性能,优化输出波形,使得系统的通信速率从10 kbps提升至240 kbps,输出电压峰峰值达到7.2 V。最后实验测量了不同激光强度下可实现的通信速率,当激光功率密度为59.5 mW/cm2时可实现140 kbps的通信速率,使得激光充电系统在无线能量传输下可以进行信号的传输。     

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。     

Analysis and design of CW-LD pumped stable Q-switched laser

A high power continuous wave (CW) laser diode (LD) pumped acousto-optic Q-switched Nd:YVO4 laser is presented. A short pulse at the 1064 nm is obtained. With a repetition rate of 50 kHz, the maximum average output power of 5.72 W is achieved. The optical conversion efficiency and the slope efficiency are up to 28% and 32.4% respectively. At the repetition rate of 10 kHz and the pulse width of 16.3ns, the maximum single pulse energy of 286 μJ and the peak power of 13kW are acquired. The laser can be used as a signal source in the free-space optical communication. The output signal agrees with the modulate signal well.     

双声光器件调制的同步性对Nd:YAG脉冲激光输出的影响

在脉冲Nd：YAG激光器的谐振腔内,用最大输出功率为120W的声光电源,同时驱动2个正交放置的器件,进行声光调制。实验研究了2个声光器件不同的开启时间对激光脉冲输出的影响。研究结果表明,双声光器件的开启时间的同步性对激光输出脉冲有较大的影响,当两器件开启时间差大于5ns时,声光器件不能对调制光进行有效关断;当两器件的开启时间大于18ns时,有效调制输出的激光脉冲能量下降了20％。     

输出5 W的电光调Q Nd:YAG陶瓷激光器

研究了激光二极管(LD)侧向抽运的Nd:YAG陶瓷电光调Q激光器的激光输出特性.该激光器采用九组激光二极管线阵列(LDA)侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,并用微通道热汇冷却技术冷却.在电光调Q方式下,重复频率为100 Hz,抽运单脉冲能量为416 mJ时,用尺寸为φ5 mm×75 mm,掺杂原子数分数为1%的Nd:YAG陶瓷棒,获得50 mJ的1064 nm激光输出,脉冲宽度为12 ns,斜率效率达24%.并实验测量和分析了偏振片,KD*P晶体,四分之一波片等调Q器件的插入损耗.测量了输出激光时间波形和光斑的光强空间分布.     

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。     

带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比分析

卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大,在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型,仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况,得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。     

级联PSA非零色散位移光纤通信系统传输性能的研究

本文通过计算机系统仿真研究了以相敏光放大器（PSA）作为中继光放大器的非零色散位移光纤通信系统的传输性能,分析了PSA系统的码间干扰（ISI）限制距离与信号速率、光纤色散、放大器间距和放大器平均输出信号功率的关系,以及PSA中泵浦光和信号光之间的相位漂移和信号脉冲波形对级联PSA光传输系统传输性能的影响。     

掺钕单模光纤激光器的调Q实验研究

采用连续运转Ar+激光器5145 Å输出波长光作为泵浦源,采取端泵浦的平凹光学谐振腔结构,用光学斩波器作为Q开关,建立了掺钕单模光纤激光器的调Q实验装置,对这种激光器的调Q特性进行了实验研究和讨论。