大功率脉冲TEA CO2激光器配气比对输出的影响

大功率脉冲TEA CO2激光器的放电腔在不同工作气压和不同配气比例条件下对激光器输出能量和电光转换效率均有较大影响,因此,通过充气压力从30kPa到60kPa的改变和配气比例CO₂:N₂＝1:1到CO2:N2＝1:4的变化,可以改变激光器的输出能量,提高激光器电光转换效率。实验结果表明：当CO2:N2的配气比例为1:3时,激光器输出的电光转换效率存在最佳点。在最佳配气比例CO2:N2:He＝3:9:28,总气压40kPa和注入激励电能保持不变的情况下,激光器单脉冲放电时的输出能量为24.6J;激光器高重复频率放电运转时的电光转换效率达16.4％。激光器的最高放电频率可以达到500Hz并且连续稳定运行工作。     

低阈值高效率新型晶体Nd:Sr5(PO4)3F腔内倍频研究

采用氙灯泵浦新型晶体Nd:Sr₅(PO₄)₃F,以KTP晶体腔内倍频,实现了该晶体0.5295μm绿光激光BDN染料片调Q运转。测量了输出绿光激光的特性及不同腔长和染料片小信号透过率情况下的输出能量及脉冲宽度,给出了染料片调Q腔内倍频的耦合波方程组,数值求解该方程组,所得的理论数据与实验结果较好地相符。     

808 nm大功率半导体激光器腔面膜的制备

采用等离子体辅助电子束蒸发方法在808 nm大功率量子阱半导体激光器腔面设计镀制了HfO₂/SiO₂系前后腔面膜. 用直接测量法测量并比较了各种常用膜系的相对损伤阈值. 增透膜的反射率为12.2％,高反膜的反射率为97.9％. 对于100 μm条宽、1000 μm腔长的条形结构通过器件测量结果是出光功率提高79％、外微分量子效率提高80％、功率效率由没镀膜之前的22.2％提高到镀膜之后的39.8％.     

TEA CO2激光器序列带的输出特性

 采用双光栅谐振腔和增长放电增益区,进行了TEA CO₂激光器弱线输出特性研究。在CO₂,N₂,He气体体积比为0.16∶0.21∶0.63,总压强为57.3 kPa情况下,获得6条11 μm波长附近弱线(序列带和热带)激光输出,谱线脉宽为400 ns左右。研究了011-030带的P19线的输出波形和能量,结果表明：谱线输出能量随光栅中心的位移变化而变化,当光栅中心在放电区中心轴线上时输出最强,最大输出能量达几百mJ。     

多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2 mm,单个发光单元宽度为100 μm,发光单元周期为500 μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50 W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400 μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195 W,光纤端面功率密度达到1.55×105 W/cm2.     

高功率TEA CO2激光器两波长激光切换输出技术

 以TEA CO₂激光器通常采用的平-凹光学稳定腔为基础,提出了一种新的波长选支方法——输出窗口镀膜选支方法。利用一台高平均功率TEA CO₂激光器进行了选支实验研究,结合现有光学镀膜技术,得到了中心波长为9.3 μm的激光单谱线输出,其单脉冲能量及平均功率与激光器原中心波长10.6 μm单谱线输出的相应参数基本相当。研究发现,以相同单脉冲能量激光照射热敏纸时,中心波长9.3 μm激光光斑与中心波长10.6 μm的明显不同。同时,还设计出两波长窗口密闭免调切换装置,在一台激光器上实现了10.6,9.3 μm两个中心波长激光同等功率水平的免调切换输出,切换位置误差小于5″,密封性能满足使用要求。     

3.39μm He-Ne激光器稳定性研究

讨论了提高3 391 nm He-Ne激光器输出功率稳定性的相关技术问题.设计了适合该激光器的腔体结构,研究了放电参量和稳定性.在反射镜曲率半径与腔长比值为1.6,有效放电长度为0.2 m的情况下,得到了1.72 mW的多模连续输出,其光束发散角为6.43 mrad.在采用光反馈稳定技术后,功率输出的变化不大于2%.     

脉冲功率技术在短波长气体激光器中的应用

 介绍了脉冲功率技术在离子准分子、准分子和软X射线激光研究中的应用情况。给出了三种激光产生对泵浦源电学参数的要求，并给出实现这些电学参数的实验装置以及实验装置的性能指标。在软X射线激光研究方面，利用10级Marx发生器和Blumlein传输线，建立了最高电流峰值40 kA，前沿为26.6 ns的毛细管放电装置，并实现了46.9 nm激光输出。建立了输出电压600 kV、输出电流20 kA的电子束装置，并作为泵浦源实现了离子准分子光腔效应。为了泵浦S2准分子，采用横向放电方式和低电感放电回路，实现了电压脉冲宽度为29.2 ns的窄脉冲放电。     

多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2mm,单个发光单元宽度为100μm,发光单元周期为500μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195W,光纤端面功率密度达到1.55×105W/cm2.     

新型晶体Nd:S-VAP激光特性研究

测量了 Nd:S-VAP[Nd:Sr₅(VO₄)₃F]晶体的吸收光谱特性,在583.0nm 和809.0nm处有强烈的吸收峰.用可调谐染料激光泵浦实现了低阈值、高效率的激光运转.在透射率15%的平-平腔情况下,斜率效率为50%,阈值2mJ,倍频绿光的中心波长为536.0nm,线宽为1.4nm.采用φ4mm×30mm 的氙灯泵浦,实现了自由运转和染料片调 Q 运转.阈值为130mJ,斜效率为1.3%.测量了不同腔长、不同染料片小信号透射率情况下的输出能量、脉冲宽度以及光束发散角和偏振特性等.     

Effect of cavity length detuning on the output characteristics for the middle infrared FEL oscillator of FELiChEM

FELiChEM is an infrared free electron laser(FEL) facility currently under construction, which consists of two oscillators generating middle-infrared and far-infrared laser covering the spectral range of 2.5–200 μm. In this paper, we numerically study the output characteristics of the middle-infrared oscillator with accurate cavity length detuning. Emphasis is put on the temporal structure of the micropulse and the corresponding spectral bandwidth.Taking the radiation wavelengths of 50 μm and 5 μm as examples, we show that the output pulse duration can be tuned in the range of 1–6 ps with corresponding bandwidth of 13%–0.2% by adjusting the cavity length detuning.In addition, a special discussion on the comb structure is presented, and it is indicated that the comb structure may arise in the output optical pulse when the normalized slippage length is much smaller than unity. This work has reference value for the operation of FELiChEM and other FEL oscillators.     

线形腔掺铒光纤激光器输出特性的理论研究

通过求解速率方程，从理论上详细地分析了形腔掺铒光纤激光器输出特性，得到了稳定条件下激光器阈值泵浦功率，输出功率和斜率效率的解析表达式；给出了构造线形腔掺铒光行激光器所需掺铒光纤最短长度和最佳长度的表达式。     

种子注入环形腔人眼安全KTP参变振荡器的研究

利用电光调Q的Nd:YAG激光器抽运非临界相位匹配(θ=90°,φ=0°)环形腔KTP光学参变振荡器(OPO),实现了高能量人眼安全波段的1.57μm激光输出。理论与实验结果表明,减小谐振腔长度和注入种子源激光可以有效降低阈值,提高输出能量。当Nd:YAG激光器抽运能量为88mJ时,注入种子源功率由0mW增加到6mW,输出能量由8.8mJ增加到14mJ。当抽运能量为167.7mJ,注入种子源功率达到6mW时,最大输出能量达到46mJ,峰值功率7.44MW。     

L波段可调谐线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器

报道了一种结构简单、工作在L波段、可调谐的线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器.利用由两段高双折射光纤和两个偏振控制器构成的环镜滤波器对激光器进行调谐，使调谐范围达到34 nm，功率起伏小于±0.2 dB.用976 nm多模LD泵浦Er/Yb共掺双包层光纤产生的ASE作为二次泵源，对未泵浦的一段光纤进行泵浦，使腔内Er/Yb共掺光纤的增益谱移到L波段;多个泵浦源同时对Er/Yb共掺双包层光纤进行侧向泵浦，使激光器输出功率超过了200 mW.     

双共振准相位匹配光学参量振荡器的调谐特性

利用全固化单频Nd：YVO4激光器泵浦双共振难相位匹配铌酸锂连续光学参量振荡器，实验研究了该光学参量振荡器下转换光的调谐特性。通过改变PPLN晶体的温度及OPO的腔长，下转换光的调谐范围分别为189nm和175nm，通过改变泵浦光频率，信号光频率连续调谐375MHz。实验结果与理论计算值基本吻合。     

全内腔绿光He-Ne激光器

采用Needle法,对全内腔绿光He-Ne激光器膜系进行设计,并给出了所设计膜系的光谱性能。利用离子溅射镀膜技术镀制了所设计的膜片并且给出了测量结果。制备了多种规格的全内腔绿光He-Ne激光器并且讨论了相关工艺。其中腔长420mm的全内腔绿光He-Ne激光器的典型输出光功率为3mW（单模）,腔长360mm的典型输出光功率为2mW（单模）,腔长240mm的典型输出光功率为1mW（单模）,腔长100mm的小短管子也能有0．1mw的出光功率。     

2.1 μm可调谐多波长掺钬光纤激光器

为了实现2.1 μm波段光纤激光器输出多波长激光，设计了一种基于光纤Sagnac干涉仪的可调谐多波长掺钬光纤激光器。采用1.9 μm波段掺铥光纤激光器泵浦一段长3 m的掺钬石英光纤，获得2.1 μm波段的光放大；环形腔中，由保偏光纤和偏振控制器构成的光纤Sagnac干涉仪，实现2.1 μm波段周期滤波，获得了2.1 μm波段多波长激光，输出功率1 mW~15 mW可调谐，最多可观测到6个波长的激光输出。通过调节环形腔内偏振控制器，能够实现2.1 μm波段1~6个波长的调谐。     

激光锁定F-P腔频率的有差锁定研究

基于有差伺服调节技术,实现了外置光学谐振腔的共振频率与钛宝石激光器工作频率的锁定.该技术采用压电陶瓷作为执行元件,通过对压电陶瓷的调制,实现了对透射激光功率的调制,并由锁相放大器解调获得伺服信号,该伺服信号经过高压放大器放大后控制压电陶瓷的伸缩来调控谐振腔的腔长,从而使腔的共振频率锁定在激光频率上.当激光上作于单一频毕时,谐振腔的谐振频率可以长时间地与激光频率保持锁定,锁定后腔的透射光功率相对起伏的稳定性为2%.当激光频率扫描时.谐振腔的谐振频率可以在2 GHz范围内不间断地与激光频率保持锁定.     

利用全光纤结构Michelson腔实现两路高功率双包层光纤激光器相干合成

Michelson腔技术是实现激光相干合成的有效方案. 利用Michelson腔技术, 实现了全光纤结构下的两路光纤激光器的相干合成, 获得了功率为11.75 W, 效率为95.76%的相干输出. 实验研究了相干合成效率与激光腔长差的关系以及抽运对称性对相干合成效率的影响. 实验表明相干合成效率极易受激光腔长差的影响, 不同腔长差下相干合成效率差异可达18%以上, 且存在最佳腔长差; 抽运对称性对相干合成效率的影响在2%以内.