氟化氪短脉冲激光的放大和组束研究

为充分利用氟化氪(KrF)准分子激光放大器的长泵浦时间,探索提高激光输出效率的方法,开展紫外超短脉冲在KrF准分子激光器中多脉冲放大和组束的实验研究。采用双脉冲放大方案研究激光脉冲时间间隔对输出能量的影响,确定延时时间,提高脉冲总能量并有效抑制自发辐射(ASE)。实现了单次放大4个紫外超短脉冲,获得了近4倍于单脉冲放大的输出能量。并探索紫外超短激光脉冲的组束技术,成功应用光学角多路的方法将两个亚皮秒的紫外激光脉冲进行精确组束。     

准分子激光等离子体开关控制脉宽研究

 利用准分子激光等离子体技术，在紫外预电离XeCl准分子激光器上获得了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。实验中分析了聚焦到薄膜表面的光束能量密度对所产生的等离子体密度的影响，并对不同等离子体密度及维持时间情况下脉冲压缩效果进行了讨论，给出了激光器谐振腔在稳定腔及非稳腔两种工作方式下的实验结果。激光器在稳定腔工作时，脉宽可压缩至2.87 ns；采用非稳腔结构时，在脉冲能量不变情况下减小聚焦光斑面积，提高入射到薄膜表面的能量密度，得到了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。该技术适用于任何其它准分子器件。     

四程放大系统时间平顶脉冲的能量离散

 针对光学元件参数存在随机误差的多光束高功率固体激光驱动器,利用概率与统计的方法模拟计算了9-6排布四程放大系统输出时间宽度为1ns和13ns的平顶脉冲时主放大器输出的基频光的能量离散情况。计算结果表明,当激光脉冲工作在介质的线性放大区时,输出脉冲的能量离散度较大;而当激光脉冲工作在介质的深度饱和区时,输出脉冲的能量离散度较小。利用放大器的这一性质,可以通过增加注入能量的方法使激光器工作在更深的饱和状态,从而减小输出脉冲的能量离散度。     

用于ps脉冲放大的大口径放电泵浦KrF激光器

 以简单的火花间隙作为放电开关，建立了一种用于ps脉冲激光放大的大口径放电泵浦KrF准分子激光器。该激光器的有效增益口径截面为4cm×3cm，在自由运转情况下最大激光输出能量为1.3J，脉宽20ns。用作ps放大器时，利用光学偏振放大方式获得了激光能量140mJ，脉冲宽度10ps的激光输出。利用XeCl激光泵浦的染料激光作为探针测量了不同放电条件下和不同气分比条件下激光的增益和吸收系数。     

利用脉冲负反馈压缩准分子激光脉冲

 分析了准分子激光脉冲在放大过程中的展宽现象。将饱和开关技术应用于放电泵浦激光器放大腔的放大压缩,发展了脉冲负反馈饱和压缩技术。利用该技术在天光一号系统前端LPX-150激光器上成功获得能量100 mJ、脉宽10 ns的脉冲输出,其空间分布均匀性保持在3%以内。这证明该技术可与无阶梯诱导非相干技术联合使用,在保证光束均匀性基础上进行脉冲压缩。     

大信号无水冷LD侧泵Nd:YAG激光放大器

为了获得高激光脉冲能量,设计了高能脉冲激光放大系统。对该放大系统的输出能量、脉冲宽度、能量稳定度、输出脉冲宽度等进行了研究。首先,进行四能级激光速率方程的分析递推出泵浦能量和储存能量、增益系数等的关系。接着,进行了激光放大器的系统设计,然后进行实验验证,最后,实验还进行了输出激光的性能测试。实验结果表明:在Nd∶YAG晶体棒尺寸为?8 mm×100 mm、Nd~(3+)的掺杂浓度为1.1%、泵浦功率最大24 kW、重复频率为10 Hz、泵浦电流为80 A、泵浦脉宽为200μs的条件下,得到脉冲宽度10 ns、最大脉冲能量1 050 mJ的脉冲激光,输出能量不稳定度3%,通过刀口法测得水平和垂直方向光束质量M~2分别是3.9和4.8。满足了高能量、无水冷、稳定可靠等要求。     

神光-Ⅲ原型装置初步的激光脉冲整形实验

针对物理实验要求的三台阶整形脉冲(脉冲宽度比为1.5 ns:1ns:0.5 ns,幅度比为1:4:16),在神光-Ⅲ原型(TIL)装置上开展了脉冲时间波形整形实验研究。首先,针对发射目标利用激光性能仿真模型预测注入激光系统的激光能量和脉冲波形。然后,在脉冲整形后进行不同功率的激光发射对脉冲波形进一步修正:利用实验测量的频率转换效率修正各光束1ω能量和1ω脉冲波形;通过拟合实验测量的能量数据修正注入激光能量;通过增益-通量曲线修正注入激光脉冲波形。最后,将各束注入脉冲波形再次折中作为脉冲波形调整的最终依据。实验结果表明,对靶面要求的3ω-3 ns-0.5 kJ(单束)的三台阶整形脉冲,8束脉冲波形与要求比较一致;三个台阶的束间瞬时均方根功率不平衡分别约为30%,10%和5%。     

激光二极管抽运电光调Q双通激光器中的光纤相位共轭

为了降低高重复频率脉冲固体激光器中热致光束畸变对光束质量的影响，在激光二极管抽运、电光调Q的Nd：YAG激光双通放大系统中对多模石英光纤相位共轭镜进行了实验研究。激光重复频率100Hz、脉宽20ns。实验结果表明：应用多模光纤能够显著改善放大级中热效应引入的波面畸变，双通获得近衍射极限的激光输出，并可大幅度压缩脉宽至7ns，达到了3：1的压缩比。在受激布里渊散射阈值附近，实验中观察到相位共轭光光斑剧烈闪烁，而随着注入光纤能量的增大，闪烁现象渐渐消失，输出激光能量的稳定度提高，在注入能量5．3mJ的情况下，获得了14％的能量不稳定度，此时的反射率和退偏率分别为32．6％和7％。     

利用脉冲负反馈压缩准分子激光脉冲

分析了准分子激光脉冲在放大过程中的展宽现象。将饱和开关技术应用于放电泵浦激光器放大腔的放大压缩,发展了脉冲负反馈饱和压缩技术。利用该技术在天光一号系统前端LPX-150激光器上成功获得能量100 mJ、脉宽10 ns的脉冲输出,其空间分布均匀性保持在3%以内。这证明该技术可与无阶梯诱导非相干技术联合使用,在保证光束均匀性基础上进行脉冲压缩。     

混合加宽的宽带钕玻璃激光系统的放大特性研究

通过宽带激光脉冲放大的物理模型,以数值模拟为工具,研究分析了激光系统对不同带宽脉冲的放大能力,以及交叉弛豫时间对脉冲放大特性的影响.计算结果表明,随着带宽的增加,激光系统的输出能力逐渐降低,在其他条件相同时,宽带分别为2,5和10 nm时的输出能量比窄带输出（3000 J,1 ns脉宽）时分别减小了约2％,11％和27％;在带宽为几个纳米时完全非均匀加宽比完全均匀加宽的输出能量（3000 J,1 ns脉宽）降低了约20％;初步确定了交叉弛豫时间的范围为0—10 ns. 关键词： 激光系统 宽带激光 放大过程 交叉弛豫     

Diode-pumped Nd:YLF slab master oscillator power amplifier laser system with 655 m J output at 50 Hz repetition rate

A laser-diode-pumped high-pulse-energy Nd:Li YF4 master oscillator power amplifier 1053 nm laser system is demonstrated. We design a home-made pump module to homogenize the pump intensity through the ray tracing method. To increase the extraction efficiency, the pre-amplifier adopts a double-pass amplification structure. At a repetition rate of 50 Hz, 655 m J pulse energy and 12.9 ns pulse width of 1053 nm laser is obtained from the master oscillator power amplifier system. The corresponding peak power is 51 MW. The optical-to-optical efficiency of the system is about 9.7%.     

钕玻璃宽带激光放大能量提取效率研究

基于钕玻璃宽带脉冲激光放大模型,采用数值模拟的方法,研究了钕玻璃放大器对不同输入光通量、不同脉宽以及不同带宽(或波长分布)脉冲激光放大的能量提取效率。计算结果表明,钕玻璃宽带放大能量提取效率随着输入光通量的增加而提高,并最终趋于某一定值。对于以均匀加宽为主的介质,随着带宽的增加,能量提取效率逐渐下降;对于以非均匀加宽为主的介质,随着带宽的增加,能量提取效率先逐渐升高,达到最大值后开始下降。对于均匀加宽与非均匀加宽线宽比为0.1的混合加宽介质,在饱和通量输入条件下,使用宽带激光能够带来大约80%的效率提升。     

强激光放大系统中C_3H_6O的高效SBS效应研究

在强激光放大系统中,使用C_3H_6O作为非线性介质,获得了高效的SBS效应,Stokes波一次反射率～60％,末级激光放大器对Stokes波的能量放大率达到3,Stokes波脉宽压缩率为4,功率放大系数达到12,经SBS后,激光近场强度分布得到明显改善,在强泵浦下,Stokes波了现高频调制。对实验结果及其应用前景进行了讨论。     

双脉冲序列激光放大实验研究

掺Yb~(3+)类高饱和通量增益介质的储能提取,会给激光器带来严重的安全风险,因此提出一种激光脉冲的时分复用放大技术。利用激光的偏振特性以及自由空间传输延迟,获得脉冲参数可变的脉冲序列,并进行验证实验。结果表明,时分复用放大与单脉冲放大的增益没有明显差别,且在约1.4 J/cm~2的工作通量下,子脉冲时间间隔(14~22 ns)对激光增益的影响可以忽略不计。时分复用放大在保持总激光通量不变的前提下,降低了子脉冲的激光通量,降低了光学元件的损伤风险,保证了储能的有效提取。     

Excimer ArF laser with an output energy of 1.3 J at 2.0% efficiency on the He:Ar:F2 mixture

In this paper it is shown that to achieve a maximum efficiency and high output energy of an ArF (193 nm) excimer laser, one should use optimal pump intensity. It has been shown experimentally that the optimal pump intensity for an ArF excimer laser with the mixture of He:Ar:F₂ has a value of 4.5–5.0 MW/cm³. The results of an experimental study of the pump and active medium parameters effect on the efficiency and output energy of the ArF excimer laser on the mixture of He:Ar:F₂ are presented. To provide high pump intensity of an active medium, the excitation scheme of the LC-inverter type has been used where the current return conductor inductance had been increased from 30 to 80 nH. This allows the pump to achieve levels of intensity above 5.0 MW/cm³. By using the pump intensity of 5.0 MW/cm³ in an active medium of He:Ar:F₂–79.7:20:0.3 at total pressure of 2.4 atm, we are the first to obtain the output energy of 1.3 J at the total efficiency of 2.0%. The pulse duration (FWHM) was 15±1 ns and the peak pulse power was 85 MW. PACS 42.55.Lt; 42.60.Lh     

Generation of 2－10ns Excimer Laser Pulse by Optical Synchronizing Wave－clipping

Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆ２－１０ｎｓＥｘｃｉｍｅｒＬａｓｅｒＰｕｌｓｅｂｙＯｐｔｉｃａｌＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇＷａｖｅ－ｃｌｉｐｐｉｎｇＸＩＡＮＧＳｈｉｑｉｎｇ；ＬＯＵＱｉｈｏｎｇ；ＤＯＮＧＪｉｎｇｘｉｎｇ；ＭＡＮＧＹａｎｐｉｎｇ；ＷＥＩＹｕｎｒ...     

电子束泵浦XeCl准分子激光器及应用

为了获得高能紫外激光输出,开展了电子束泵浦XeCl准分子激光技术研究。详细介绍了四向电子束泵浦准分子激光装置的工作原理和结构特征,简述Marx发生器的放电电压、放电电流,激光气室中的沉积能量,激光脉冲能量、脉宽等参数的测量方法;研究了电子束泵浦XeCl准分子激光输出特性,得到了激光脉冲能量随激光气室内混合气体气压变化的规律,当激光器的充电电压为81kV时,获得了能量100J、脉宽200ns的XeCl准分子激光输出,其本征效率约为3.2%。并且开展了XeCl准分子激光辐照涂层材料力学特性研究,采用微型红外通光冲量探头测量不同条件下激光辐照涂层材料的冲量耦合系数,在常压空气环境中的冲量耦合系数约为8.32×10-5 N·W-1。