高精度动载体激光发射系统光束控制反射镜

设计了一种适于车载等运动环境下的快速控制反射镜, 用于在具有振动和冲击的工作环境下控制激光发射系统的激光光束稳定及其精确校准。根据某光学系统的性能指标要求,阐述了用于高能激光的平面反射镜的物理性能以及控制反射镜负载应有的机械特性。采用大行程的音圈电机作为控制反射镜的驱动器,并设计了精度高、抗干扰能力强的角位移测量装置作为控制反射镜的位置传感器。对所采用的4个音圈电机和4个角位移测量装置进行了合理布局,既降低了系统的转动惯量又提高了系统的可靠性和环境适应性。实验结果表明：该快速控制反射镜的定位精度优于1.4″,满足高能激光发射系统对控制反射镜的精度要求。     

化学氧碘激光器（COIL）的研究进展

化学氧碘激光器（COIL）作为继HF／DF化学激光器以后的第二代气流化学激光器具有诸多优点,如比第一代更短的波长和更高的光纤传输效率,因而在军事、工业和医疗等许多领域都有重要的应用,在过去的十多年来得到了各国专家的普遍重视。本文将对化学氧碘激光器几十年的发展进行一定回顾和分析,并在此基础上对其未来的发展和所面临的技术挑战进行了探讨。     

激光辅助加工三维功能化零件

采用激光烧结的原理加工三维(3D)功能化零件, 利用高性能的Nd∶YAG激光器(波长1.06 μm)和光学系统, 通过计算机高精度控制的喷嘴送粉、数控平台配合运动, 在光束焦点处烧结粉状颗粒, 层状生长, 加工生长出由二种金属粉末组成的合金钢管零件。此激光辅助加工系统的主要难点在于激光加工头的设计与加工, 给出了激光加工头的机械结构, 送粉喷嘴的结构设计和整个激光辅助加工系统的总体布局。整个加工过程通过友好的人机界面, 由UG软件设计的每个3D部分的界面层依次切片, 然后在加工平台上一层层的堆砌起来。零件通过金相法观测其金属组成分布, 并利用微硬度仪检测钢管垂直方向上的微硬度分布, 结果表明钢管的微硬度分布完全取决于材料组分的分布, 证明了此激光辅助加工系统制造功能化零件的实用性。     

激光重频对脉冲非稳腔TEA CO2激光远场传输特性的影响分析

为了研究TEA CO2激光重复频率对远场光束特性的影响,首先采用有限元方法计算了不同重复频率下反射镜的温度场和热变形分布,然后采用协方差矩阵法对镜面热变形进行了Zernike拟合,最后结合衍射的角谱传播理论和功率谱反演法分析了不同重频TEA CO2激光经过内光路热畸变作用后的远场光束特性。研究表明:在净吸收能量相同的情况下,随着重复频率的增大,反射镜的温度逐渐升高,热变形量逐渐增大,经过内光路热畸变作用后,远场光束的Sr和平均能量密度Ed逐渐减小,参数逐渐增大,光束质量逐渐变差;对于TEA CO2激光,重频为300 Hz的Ed值仅为10 Hz的40%,远场光束的峰值光强下降了43%,光斑展宽了近60%。文中的研究结果为TEA CO2激光发射系统的优化设计提供可靠的依据。     

俄罗斯联合核中心VNIIEF中的高功率激光器

上世纪60年代中期,激光物理研究所（LPRI）开发了基于不同目的的激光加工设备。强激光与物质相互作用的激光操作、非线性光学和高温密等离子体的性质的物理基础研究已经在这些设备上得以实现。     

声光调QCO_2激光器

为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调Q CO2激光器.针对影响声光调Q CO2激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调Q CO2激光器优化设计的方法,并进行了验证实验.激光器脉冲重复频率为1 Hz～50 kHz, 在1 kHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180 ns,峰值功率为4 062 W,与理论计算基本一致.结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计,可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出.     

高功率激光束特性测量

近几年,固态激光器和光纤激光器在功率和光束质量上都有了长足的进步。连续波基模激光器的输出功率已经达到了数千瓦。将这些高性能的激光束引入实际应用还必须选择合适的光纤、望远镜和会聚光学元件,需要测量系统对相应光束进行标定。本文提出一种基于相机的新型测量系统,可以用于标定1000－1100nm数千瓦激光束的特性。系统HighPowerMSM开辟了直接探测热负载对光学系统性能影响的可能。特别是焦点偏移对材料处理参数有巨大的影响。测量结果直接说明了不同会聚光学系统的变化范围,同时也证实了光学设计中的一些其他限制。     

中红外高功率二极管激光器和模块

波长在1.8～2.3μm之间的高功率二极管激光器有许多新应用,如材料加工、加速烘干、外科手术、红外对抗及用于泵浦固态和半导体碟片激光器。本文给出了MBE生长的量子阱（AlGaIn）（AsSb）二极管激光器的结果,其单发射器的宽度在90～200μm之间;还对具有20%或30%填充因子的激光器靶条进行了一定处理。单发射器和激光靶条在连续工作时最大电光转换效率超过30%,在2200nm时一个30%填充靶条的功率甚至超过了15W。由于对这些中红外激光器的脉冲工作模式的研究持续升温,本文研究了不同脉冲时间和占空比的1940nm单发射器和激光器靶条。没有COMD的单发射器在电流为30A、脉冲时间为500ns、占空比为1%时功率超过9W。以前,大多数应用都需要光纤耦合输出功率,因此,对基于单发射器或激光靶条的光纤耦合模块进行了研制。基于单发射器的模块在波长为1870～1940nm之间时,在200μm芯径、NA=0.22时的耦合输出为600mW。在2200nm的输出功率为450mW,更值得一提的是基于GaSb的二极管激光器的输出波长超过2μm。几个激光靶条结合,600μm芯径光纤在1870nm输出激光20W。最后,我们在1870nm采用7靶条得到了50A准连续模式下的功率超过85W。     

基于四象限探测器的监视对准实验

激光束的空间稳定性是激光系统非常重要的指标,要保持激光束的空间稳定性就必须先对激光束的指向进行监测.本文采用四象限设备作为532 nm半导体激光指向的监测设备,它可以快速响应光斑的中心位置.实验测量了激光束自身的漂移抖动量,然后利用转台和透镜组合标定了3个角度的指向误差.实验结 果表明,激光束的漂移抖动最大值为3...     

中波红外固体激光器的指向监视系统

高重频3~5 m中波红外固体激光器由于其多方面的潜在应用而受到了广泛的重视,但由于其本身固体激光的特性,在传输过程中难免受到本身腔体温度梯度及外界环境振动的影响,而产生指向上较大的抖动和漂移,难以用于对指向精度要求较高的场合,需要在激光器出口处加入监视对准系统来抑制激光指向的抖动和漂移。因此,拟采用两种不同的探测器（四象限探测器和热释电探测器）作为此种激光器的监视对准元器件,对其在监视对准系统中的性能进行了对比试验分析。结果表明:两种监视系统得到的激光指向抖动的P-V值都在9左右,热释电探测器的指向监视误差为5.39。四象限探测器相比于热释电探测器具有更高的响应带宽,而热释电探测器由于基于图像的方法更加直观,因此,对于中波红外激光器而言,可以根据实际使用需要来选择相应的探测器以搭建指向监视系统。