一种直接测定高功率激光系统“B积分”的方法

本文提出用光谱加宽的方法,直接测定高功率激光系统的“B积分”。并对一个由九级放大器组成的Nd玻璃高功率激光行波放大系统进行了实际测量,获得较为满意的结果。     

高功率激光驱动器中小尺度自聚焦和噪声模型

 建立了一套线性的近似分析方法，研究高功率激光驱动器中强激光传输的小尺度自聚焦效应和相位噪声对光束传输和光束质量的影响，给出了系统噪声强度、B积分值与光束近场调制对比度之间的定量关系。研究表明,为保证输出光束质量，即近场调制对比度小于给定值，系统内的噪声强度必须符合一定的谱分布。     

高功率激光多程放大系统光束传输的计算分析

 报道了高功率激光多程放大系统光束传输的模拟程序, 该程序考虑了放大介质的增益分布、增益饱和、增益恢复系数、介质吸收损耗、B积分以及光阑和空间滤波器等光学元件对激光传输和放大的影响, 并给出了典型的计算实例。     

高功率钛宝石激光放大器理论研究

从麦克斯韦方程出发，建立了宽带高功率激光放大系统的理论模型，同时用数值方法对宽带和窄带高功率激光放大器进行了计算，讨论了增益变窄效应在放大系统中对放大脉冲的影响，从理论上提出并验证了消除由放大介质发射截面不对称对脉冲造成的畸变的方法。论文对正确设计高功率激光驱动器也具有一定指导价值。     

高功率激光系统nm宽带激光脉冲传输特性

对高功率激光系统采用宽带激光消除菲涅耳衍射问题进行了研究,指出只有数百nm的宽带啁啾光脉冲才对近场衍射有一定的平滑作用,数nm的宽带啁啾光脉冲对近场衍射几乎没有平滑作用;同时,还对宽带啁啾光的B积分表征方式和最快增长频率问题进行了研究,并与原型装置上开展的窄带脉冲、宽带啁啾堆积脉冲的非线性实验结果进行了对比研究,指出以最大B积分或加权B积分反映非线性自聚焦更为准确。研究还表明,在数nm,ns情况下最快增长频率与窄带激光脉冲的差别不大。     

Propagation characteristics of nanometer-level broadband chirped pulse in high power laser system

对高功率激光系统采用宽带激光消除菲涅耳衍射问题进行了研究,指出只有数百nm的宽带啁啾光脉冲才对近场衍射有一定的平滑作用,数nm的宽带啁啾光脉冲对近场衍射几乎没有平滑作用;同时,还对宽带啁啾光的B积分表征方式和最快增长频率问题进行了研究,并与原型装置上开展的窄带脉冲、宽带啁啾堆积脉冲的非线性实验结果进行了对比研究,指出以最大B积分或加权B积分反映非线性自聚焦更为准确.研究还表明,在数nm,ns情况下最快增长频率与窄带激光脉冲的差别不大.     

自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法

在高功率激光系统中，介质的非线性折射率引起的小尺度自聚焦效应将会带来对光束相位和强度分布的影响，增加光学元件遭受成丝破坏的风险。产生光束小尺度纹波调制的机制分为两类：振幅和位相调制。振幅调制引起的光束自聚焦是造成介质损伤的主要因素。根据小信号的Bespalov-Talanov理论，只有特定空间频率(或称为模式)的调制具有最快的增长速度，其增长幅度可以用B积分参数来描述。目前，有关光束的自聚焦成丝已经引起了激光器研制人员的重视。     

用逐次逼近迭代法分析含空间滤波器的多程激光放大系统的逆问题

基于Ｆｒａｎｔｚ－Ｎｏｄｖｉｋ（Ｆ－Ｎ）方程和广义惠更斯－菲涅耳衍射积分，提出了解决含空间滤波器的多程激光放大系统的逆问题的迭代算法，并作了数值计算了，所得的数值计算方法和有关结果可用于高功率多程激光放大系统的设计。     

强激光系统光学元件波前相位梯度分析

 介绍了在高功率固体激光系统中用于评价光学元件对光束聚焦特性影响的参数——波前相位梯度及其检测原理和计算方法，并与常用的光学元件评价参数P V值、RMS值以及新引入的评价方式——PSD进行了比较。得到了高功率激光系统中几种典型光学元件的相位梯度分析结果，结果表明利用相位梯度分析方法能够有效的对光学元件的加工质量进行评价。     

用高阶对比度研究光束的小尺度自聚焦

提出了高阶对比度这一新参数来描述光束的近场均匀性，并用之研究高功率激光装置中的小 尺度自聚焦现象.分析了高功率光束小尺度自聚焦发生的过程中填充因子、调制度、对比度 及高阶对比度随B积分值的变化，指出高阶对比度在光束出现自聚焦成丝前后有更显著 的变化，所以是描述小尺度自聚焦效应的理想参数. 关键词： 小尺度自聚焦 三阶对比度 四阶对比度 功率谱密度相位噪声     

采用混合玻璃配置提高高功率激光装置短脉冲输出能力

 在分析不同基质材料激光特性的基础上，结合钕玻璃放大系统的增益特性和ΔB分布特性，提出了在高功率激光装置的主放大级中，混合使用高增益激光玻璃和低非线性折射率玻璃的新思路，以期在降低非线性折射率的基础上提高激光装置在短脉冲的输出能力。用光传输程序模拟计算所得结果表明该方案能有效提高系统输出能力。在1 ns时，激光系统最大能量输出有30%~40%增长。     

纳秒级脉冲激光自动跟踪积分式测量方法

介绍了一种纳秒级脉冲激光光斑能量分布测量电路的设计方法,采用自动跟踪积分方式,根据预测先将脉冲光电流积分并保存,然后用速度较低的A/D芯片进行A/D转换,该方法避免了采用高速A/D芯片,且可以获得较高的采样分辨率,特别是在需要采集的通道数较多时具有明显优势。     

星光Ⅱ激光装置自动控制系统的研制

星光Ⅱ激光装置是一台能够输出三种波长的高功率钕玻璃激光系统，主要用于ICF基准物理实验。详细介绍了星光Ⅱ激光装置自动控制系统的研制情况，该控制系统对我国新一代高功率固体激光驱动器控制系统的设计具有一定参考价值。     

高功率激光放大器中光束的成丝和B积分

研究了高功率激光放大器中光束的成丝问题,利用弗兰兹－诺德威克（Frantz-Nodvik)模型将准稳态波动议程推广到介质有饱和增益的情形,进而得到高功率激光放大器中小尺度调制的传输方程,在小信号增益和饱和增益情形下,分别得到了小尺度调制方程的精确解析解和数值解。结果表明,对于相同的输入光强,增益使小尺度调制增益谱的范围加宽,最快增长频率增高,最大增长率提高;同时,在放大介质中,小尺度调制的最快增长频率和最大增长率还随传输距离变化,增益饱和效应使小尺度调制的增长速度以及B积分的增长低于无饱和放大情形。     

激光对红外系统的失效机理和破坏效应研究

 根据红外光学系统的会聚特性，用光学增益方法分析了红外系统中各元件对应的光强分布，确定了位于焦面附近光学元件是激光破坏的易损部件，并提出了强激光对红外系统元件损伤,造成其探测、制导功能失效的硬破坏机理；由红外滤光片、探测器和信号处理电路与入射激光波长的光谱响应分析，提出了弱激光对红外系统干扰，导致其探测、制导功能在激光辐照一段时间内失效的软破坏机理；开展了激光辐照红外系统的失效验证实验，较好地解释了其失效的机理和效应。     

100W二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器

 报道了一台高效率二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器，采用高效均匀泵浦耦合技术，在峰值功率1.008kW，占空比25％, 电-光效率大于45%的二极管激光阵列泵浦下，用一块1mm厚的Nd:YAG薄片激光介质，获得了峰值功率404W，平均功率101W的准连续激光输出，光-光效率达到40%，电-光效率超过18%。     

一体化光纤滤除器和端帽实现20 kW激光输出北大核心CSCD

在高功率光纤激光系统中,包层光滤除器能将光纤中包层光滤除以保证输出激光光束质量,光纤端帽通过对输出激光扩束降低输出光纤端面的光功率密度,从而保护光纤端面不受损坏,两者都是高功率光纤激光系统稳定运行的重要核心器件。将包层光滤除器和光纤端帽进行一体化设计,制备了一体化高功率光纤包层光滤除器和光纤端帽并分别应用于20 kW合束系统和单纤系统中,输出功率达到20 kW时,端帽的最高温度约为40℃,温升速率约为0.8℃/kW。     

Heating by Optical Absorption and Cooling of High Power Laser Mirrors

In high power laser system, laser mirror is the core and the most sensitive optical component, which influences the increase of laser power and the quality of laser. Absorption of light at mirrors causes wavefront distortions through the thermal deformations of substrates. The analytical solutions of the two-dimensional transient thermal theory of high power laser mirrors are developed, copious graphical results in our case are presented, and the predicted results are compared with those of the experiment.     

Adaptive control of laser modal properties

An adaptive optical system for precise control of a laser beam's mode structure has been developed. The system uses a dynamic lens based on controlled optical path deformation in a dichroic optical element that is heated with an auxiliary laser. Our method is essentially aberration free, has high dynamic range, and can be implemented with high average power laser beams where other adaptive optics methods fail. A quantitative model agrees well with our experimental data and demonstrates the potential of our method as a mode-matching and beam-shaping element for future large-scale gravitational wave detectors.