全固态激光双波长复合输出腔参数优化

Nd∶YAG激光器输出的基频1064 nm激光和倍频532 nm激光在众多领域有着广泛的应用。在某些需要同时干扰可见光和近红外光电设备的军事领域,基于1064 nm和532 nm激光双波长复合输出的去识别干扰技术将有利于设备的小型化。针对固态激光双波长复合输出技术,提出了半导体泵浦双Nd∶YAG晶体,双声光调Q和KTP内腔倍频的激光谐振腔配置方案,以实现复合激光高功率高重频稳定输出;利用稳态方程理论,建立了固态激光双波长复合输出模型,研究了谐振腔参数对复合激光输出配比和特性的影响,获得了倍频晶体最佳长度和腔镜最佳基频光透射率,论证了谐振腔参数调节优化复合激光输出的有效性。     

高频飞秒激光对硅材料烧蚀的热积累效应

对硅材料飞秒激光损伤进行了数值模拟。首先,在飞秒激光与硅相互作用的双温模型中引入能带电子激发、双光子吸收,俄歇复合等一系列非线性项,通过每一个光场半周期中的麦克斯韦电磁场公式,得出材料中不同时间的光场强度,作为描述材料对光强的响应物质方程的输入项。通过麦克斯韦方程与物质方程间的迭代可以得到烧蚀的硅的一系列参数,如电子浓度、晶格温度等。在此基础上分析了皮秒、亚皮秒量级双脉冲和三脉冲飞秒激光作用下,激光能量密度和脉冲延迟时间对热积累效应的影响。     

不同能量背景的环形艾里飞秒激光光束大气成丝特性

自从第一次观察到飞秒激光大气成丝后,光丝备受科学家的关注。它的潜在应用价值主要包括电子加速、激光雷达远程遥感、太赫兹辐射和超短脉冲压缩。利用数值仿真的方法,通过改变艾里光束的衰减系数,研究了不同能量背景的环形艾里光束飞秒激光大气成丝特性,得到的光丝长度长于拥有相同峰值功率、弱能量背景高斯光束形成的光丝。通过分析飞秒激光光丝演化过程的时间和空间特性,发现了环形能量背景是环形艾里光束沿传播方向形成高能量密度光丝的前提条件。比较了环形艾里光束和高丝光束在成丝过程中的光谱展宽特性,发现不同衰减系数的环形艾里光束具有相似的光谱展宽特性,但要明显弱于高斯光束的光谱展宽。研究成果对与提升飞秒激光成丝效果具有参考意义。     

飞秒激光诱导硅表面高频周期结构

通过引入双温方程电子数密度模型,德鲁德模型和波纹间隔理论=/2,得到高频波纹周期具有波长依赖性的特点,分析了在辐射光通量接近损伤阈值时,高频周期波纹在一定范围内接近/6~/4,且随入射激光通量近似成正比。同时基于时域有限差分法（FDTD）的方法对飞秒激光辐照硅表面电场分布进行数值仿真,在初始脉冲形成近波长波纹的情况下,硅表面的电场再分布使得激光能量大多沉积在凹槽边缘,产生高频周期性结构。在此基础上对初始凹槽深度和激发态下硅表面的光学性质（介电常数）进行分析,得到了形成高频周期波纹的条件。该研究对于理解飞秒激光造成硅表面形成周期结构及其在加工硅材料领域具有重要的参考意义。     

0.53μm和1.06μm双波长复合激光干扰光电器件的实验研究

利用自行设计的0.53μm双波长复合输出激光器,对复合激光干扰COMS相机和激光半 主动(SAL)制导系统的效能进行了实验评估。在CMOS相机干扰实验中,分析了复合激光连续 和5kHz高重频输 出时的干扰效果;分别在有无激光防护两种情况下,对比了复合激光与单波长激光的有效干 扰面积曲线。 结果表明,存在激光防护措施时,复合激光的有效干扰面积较单波长激光干扰提升显著,其 有效干扰面积分 别最大增加67.0%和53.1%。在SAL制导系统干 扰实验中,对比了导引头在复合激光和0.53μm波长激光 干扰下的预处理信号波形。结果表明,高重频复合激光能有效扰乱导引头的预处理信号,使 其波形相关度 最大降低25.1%,干扰效果较0.53μm波长激 光提升显著。     

0.53 μm全固态激光器热效应及其补偿技术研究

基于0.53 m、1.06 m激光双波长复合输出技术在军事上的应用前景,针对光电对抗双波长复合输出激光器的热效应,利用泊松热传导理论,考虑晶体与外界的热交换,建立了更精确的边界条件,仿真分析了三向泵浦、内腔倍频情况下激光晶体热透镜效应和倍频晶体热致相位失配的形成过程,分析讨论了平凸腔补偿热透镜效应的有效性和一般规律。通过实验探究了热效应对双波长复合激光光束质量的影响,验证了平凸腔对热效应的补偿效果,发现平凸腔能增大基模模体积,抑制高阶模增益,改善复合激光光束质量,热效应补偿效果会随着补偿平凸镜曲率半径的减小而增强。