半导体激光无线传能中光伏电池转换效率

为选择合适的激光参量与光伏电池参量,以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率,通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元,也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池,研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中,在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm2上升至0.37 W/cm2的过程中,Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W,能量转换效率从50.9%下降至21.2%;GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W,能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加,光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和,但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降,所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。     

超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性

运用数值方法研究了超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性.当激光脉冲能量相对较弱时,适当的脉冲面积可以实现自感应透明;激光脉冲能量逐渐增强,脉冲将产生分裂.脉冲分裂的基本面积（即脉冲实现稳定传播的最小面积）与二能级系统不同,而是A₀=2π/κ,与激发态的能级个数和跃迁偶极矩密切相关.由于分裂和吸收,超短激光脉冲传输了一段距离以后,将演化为一个脉冲宽度更窄、峰值强度更高且面积为A₀的超短激光脉冲. 关键词： 超短激光脉冲 多能级系统 特征时间     

多增益段串接的液体激光系统特性研究

液体激光系统在抑制热畸变方面具有突出优势,能实现长时间稳定的高能激光输出.在液体激光系统中,常规双侧抽运的激光增益分布呈现边缘很强、中间较弱的特点,难以获得单横模激光输出,限制了光束质量.介绍了一种多增益段串接的液体激光系统,其抽运方式介于侧面抽运和端面抽运之间,然后对其增益分布和激光能量传输效率进行了数值模拟.数值模拟表明多增益段串接的液体激光系统能产生近似于高斯型增益分布,激光光束质量很高;同时该多增益段串接的液体激光系统的腔内传输损耗较小,激光能量转换效率可达30%以上.     

磷酸盐钕玻璃非线性吸收的研究

从能量透过率导出计算非线性吸收系数的理论公式,强调了探测光束脉冲波形在计算中的作用.用高功率磷酸盐钕玻璃激光系统对掺钕浓度为1.2wt%的样品棒进行了实验测量,结果为γ=1.2cm/TW.研究了非线性吸收对放大系统增益和激光脉冲的波形所引起的变化.定量计算表明,它的影响是显著的,例如,一个TW量级的大型激光系统,γ=1.2cm/TW和2.0cm/TW时,其总增益比γ=0时分别下降18.7%和27%,输出激光脉宽增大14%和23%.     

飞秒激光刻写铌酸锂光波导的实验研究

研究了飞秒激光加工参量对刻写质量的影响,分析了激光能量吸收的多光子效应,测试了刻写通道的传输特性.实验结果表明,激光刻写的通道具有良好的波导特性：当激光脉冲能量在20 μJ左右,扫描速度在300 μm/s～400 μm/s之间时,刻写通道的传输损耗小于1 dB/cm,低于晶体的传输损耗,其原因是激光诱导锂离子的扩散引起了晶体内部局部折射率的增加.     

激光惯性约束聚变驱动器终端光学系统中束匀滑器件前置的条件研究

对激光惯性约束聚变（ICF）驱动器终端光学系统中连续相位板（CPP）的位置优化进行了研究.根据高强度激光非线性及微扰传输理论计算了CPP前置时激光通过频率转换系统以后的近远场光束特性和系统的三倍频转换效率.研究发现,前置于基频光路的CPP对三倍频转换效率和出射光束特性均有影响,但只要远场圆形焦斑直径小于05 mm,三倍频转换效率的下降与出射光束通量对比度的上升均在容许范围之内,同时远场焦斑形态和能量集中度也符合设计要求.对于实现远场小焦斑匀滑的CPP前置于ICF的基频光路中进行光束匀滑和整形,不会对IC 关键词： 连续相位板 束匀滑元件 惯性约束聚变 光束通量对比度     

激光大气传输湍流扰动仿真技术

为了研究激光大气传输时湍流效应对激光应用技术的影响,对湍流扰动的仿真进行了分析。介绍了在实验室内进行激光大气传输湍流扰动研究的数值仿真技术和仿真系统。阐述了快速傅里叶变换（FFT）和Zernike多项式两种湍流扰动数值仿真方法,并且对比了两种方法的优劣。利用物理相位屏搭建了实物湍流仿真系统,介绍了其理论模型并进行了仿真实验,对激光经湍流系统传输后的光强能量分布进行了研究分析。结果显示,室内湍流仿真系统能够准确地模拟弱起伏条件下湍流对激光传输的影响。     

ArF准分子激光系统的能量效率特性

为深入理解ArF准分子激光系统的运转机制,进而获得优化ArF准分子激光系统设计的理论及方向性指导,利用一维流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,梳理了ArF准分子激光系统的能量传递过程,深入研究了等离子体放电机理,从能量沉积效率、ArF*粒子形成过程、激光输出三个方面,分析了动力学过程中影响能量效率的主要因素,提出了相应的改进优化措施.仿真结果表明,氟气及相关粒子在系统运转过程中有重要作用,工作气体中氟气的组分比例对能量效率影响较大,偏离最佳点会导致激光系统能量效率的下降.相关结论为ArF准分子激光系统的优化设计和稳定可靠运转提供了重要的理论参考依据.     

电子束横向泵浦柱形KrF系统时电子能量沉积的数值计算与物理分析

本文对电子束横向泵浦柱形Ar、Kr、F₂混合物时电子能量沉积用SANDYL程序作了数值计算,得到了能量沉积效率与混合物总压力,电子能量和混合物成份比的关系。另外,我们还用阻止本领公式对电子、质子能量沉积效率作了粗估,并为了质子束泵浦的准分子激光的理论模拟而进行了电子、质子能量损失的比较。     

用于切除和气化人体肝癌的大功率光纤光缆

本文研究了高功率激光束通过国产的低损耗光纤的耦合-传输特性。已研制成由透镜-光纤-透镜组成的光纤光缆。通过2米长的石英光纤光缆已能输出200W的激光光束,其辐合-传输效率达90%。到目前为止,已成功地使用光纤光缆进行了六例肝癌手术、一例肝血管瘤手术和一例口腔癌手术。     

小半径弯曲条件下传能光纤传输效率研究

利用光线理论分析弯曲光纤模型中的包层光线传输特性,结合半导体激光模块传能尾纤弯曲实验表明,由于光纤弯曲有效数值孔径减小而进入包层的光线并未完全被耗散,当光纤弯曲部分长度较短时,部分未耗散掉的包层光在进入直光纤部分后仍可重新回到纤芯中进而长距离传输作为有用光输出。该结论表明弯曲光纤的传输效率由弯曲半径和弯曲光纤长度共同决定,即在光纤弯曲半径远小于传统理论临界半径的情况下,合理控制传能光纤弯曲部分的长度,仍可获得较高的传输效率。     

Optimization of passively <Emphasis Type="BoldItalic">Q</Emphasis> -switched Er:Yb:Cr:phosphate glass laser: theoretical analysis and experimental results

This article presents the results of theoretical analysis and experimental studies on passively Q-switched flash-lamp pumped Er: Glass laser employing Co²⁺:MgAl₂O₄ saturable absorber. Using two methodologies derived from basic rate equations, laser performance was optimized in terms of the output energy, pulse width and efficiency. The efficacy of these approaches is compared with each other and these results matched well when evaluated for a given system. Theoretical results have been compared with the actual experimental results. For optimum combination of output mirror reflectivity (R=70%) and initial transmission of saturable absorber (T₀=83%), single pulse energy of 10.77 mJ, 35.6 ns pulse width was obtained with a Q-switching efficiency of 12.7%. The experimental results match well with the theoretical analysis. To the best of our knowledge, this is the first attempt to analyse passively Q-switched Er:Glass laser by Co²⁺:MgAl₂O₄ from both these approaches. PACS 42.60.Gd, 42.55.Rz     

Development of portable laser machining system for laser writing applications

This study presents a portable laser machining system that consists of a fiber-optic diode laser source with a wavelength of 808 nm, optic/opto-mechanical components, a laser scanning module, and a laser energy control module. The laser beam quality was measured at different operation frequencies during system evaluation. The experimental results of beam profile evaluation indicate that the enlarged collimated beam was the TEM₀₀ mode with a roundness of approximately of 96%. The output laser power level increased as the pulse frequency increased during laser power evaluation. To control the rotating angle of the galvanometric scanning system, the deflective angle was adjusted using a 0.192 voltage to obtain a deflective value of 1mm and the maximum scan field of 100 × 100mm². The laser source operated at different frequencies, with pulse widths ranging from 530 to 48 μs. Finally, the proposed machine can also be used for black thick paper laser writing applications.     

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。     

Stable RF transfer over a fiber-optic ring with DSBCS modulation and a DSB RF signal

We propose a radio frequency(RF)transfer technique with passive phase noise compensation over a fiber-optic ring.By adopting different frequencies and same wavelength transmission and double sideband(DSB)with carrier suppression(DSBCS)modulation,the impact of backscattering can be effectively suppressed.A stable RF signal can be obtained via frequency mixing at an arbitrary access site along the fiber-optic ring.As the two directional transmissions adopt the same fiber and same wavelength from the same laser,the bidirectional propagation symmetry can be maximally guaranteed.We experimentally demonstrate 2 GHz RF signal transfer along a 100 km standard single-mode fiber-optic ring.     

双同轴电缆差分传输方式对干扰的抑制作用

传输线对信号的无失真传输是超宽带测量系统准确获得待测波形和量值的前提之一。基于带宽、功率容量、损耗、屏蔽性能、尺寸等诸多因素,在超宽带测量系统中经常选用同轴电缆作为传输线。指出采用单根同轴电缆传输信号时会引入干扰,分析了干扰形成的原因,通过数值模拟确认了干扰的存在和危害;提出采用两根共地同轴电缆共同传输信号并进行差分处理,可以有效消除传输线引入的干扰,分析了干扰消除的过程和原理,将原数值模拟模型中的单同轴电缆替换为双同轴电缆进行仿真计算,对比验证了双同轴电缆差分传输方式对干扰的有效抑制作用;对双同轴电缆差分传输结构进行了实验测试,结果表明,单根同轴电缆会引入较大的干扰信号,通过两根同轴电缆的共地连接、差分处理,可以有效消除干扰,达到高保真传输要求。     

2 ns, 351 nm激光黑腔靶受激Raman散射实验研究

 介绍了在神光Ⅱ装置上开展的长脉冲2 ns,351 nm激光与黑腔靶相互作用的实验，报道了受激Raman散射光时间分辨谱图及能量测量的实验结果。长脉冲2 ns激光注入小腔靶（Ø700 mm×1 250 mm）时，激光辐照缝靶产生的SRS光能量是激光与全腔靶作用产生的SRS光能量的1.3倍。在2 ns激光与不同尺寸黑腔靶作用的情况下，激光辐照小腔靶产生的SRS光能量比标准腔靶(Ø800 mm×1 350 mm)产生的SRS光能量高1.6倍。由于激光功率密度下降，2 ns激光打靶SRS散射光要弱于短脉冲1 ns激光打靶，但持续时间稍长。实验结果表明：长脉冲2 ns激光与标准腔靶相互作用时，等离子体“堵腔效应”比较严重，标准腔靶尺寸不再合适。     

二极管双侧抽运横流连续液体激光系统性能模拟

为解决无机液体激光系统的热效应问题,采用激光二极管双侧抽运横向流动的Nd3 :POCl3:ZrCl4溶液以很好地减小热效应,实现液体激光系统高功率高光束质量输出。建立了液体激光理论模型,分析了工作参量对系统能量转换效率与介质热效应的影响;模拟了系统在不同吸收系数和不同流速下的能量转换效率,远场光斑分布以及激光束亮度分布。模拟结果表明:采用二极管作为抽运源可以获得很高的能量转换效率,而且光束质量较好;在给定抽运体积和抽运强度为800 W/cm2时,介质的吸收系数位于2.5~3.0 cm-1,流速约为25 m/s时,输出功率与光束质量实现最佳匹配,激光束亮度最高,系统性能达到最佳。     

内窥镜的红外激光传输用柔性空芯光纤的研制

通过理论计算确立了多功能介质-金属结构空芯光纤的结构参量,优化了液相镀膜法的有关条件,明确了具体制作参量。制作了以聚碳酸酯毛细管为基管的,高柔韧性的,可同时低损耗传输红外目标波长激光和可见导航光红外的空芯光纤。对光纤传输性能进行了测试。在2.94μm波长的Er∶YAG和0.63μm波长的红色半导体激光器的直线损耗分别为0.4 dB/m和3 dB/m。组装在医疗内窥镜中的柔性空芯光纤,在先端以0.9 cm半径135°角弯曲时,对Er∶YAG激光仍有近70%的传输效率;绿色导航光在内窥镜中的的损耗值为11 dB,绿色指示点在内窥镜的视窗中清晰可见。结果表明此种光纤在内窥镜的激光传输方面有重要的应用价值。     

基于光导开关的Blumlein型PFN能量转换效率

为了驱动低能重复频率高阻抗X光管,采用低感陶瓷电容构建了一套电长度约33.5 ns、阻抗约8 的Blumlein型脉冲形成网络（BPFN）,在匹配负载条件下研究了采用GaAs光导开关（PCSS）作为脉冲输出开关时PCSS工作场强、激光触发能量与能量转换效率的关系。实验表明:PCSS截止场强为3.21～4.94 kV/cm,在工作场强高于20 kV/cm时,截止场强引起的能量损失对能量转换效率的影响不大;PCSS较高的导通电阻是影响PFN能量转换效率的主要因素,随着工作场强、激光触发能量的上升,能量转换效率呈指数上升趋势。