采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究

采用环形再生腔结构的啁啾脉冲放大技术方案, 在重复频率100 Hz,单脉冲能量33.1 mJ的532 nm激光抽运下, 从钛宝石激光中获得了单脉冲能量9.84 mJ的放大输出, 对应的斜效率达33.1%.在重复频率10 Hz的情况下, 同样获得了单脉冲能量为9.64 mJ, 对应斜效率达36.8%的高效率放大结果. 通过色散补偿压缩该啁啾激光脉冲后的单脉冲能量为6.36 mJ, 脉冲宽度为59.7 fs. 测量结果表明典型的能量不稳定度为1.85%. 关键词： 啁啾脉冲放大 再生放大 飞秒激光 环形腔     

输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究

针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求,设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝石激光啁啾脉冲放大系统.通过优化腔型设计,在重复频率为1 kHz、单脉冲能量为20 mJ的527 nm激光抽运下,将展宽后的800 nm啁啾脉冲激光的能量放大到5.8 mJ,对应斜效率达到30.7%.进一步通过色散补偿压缩脉冲宽度,获得了单脉冲能量为4 mJ、脉冲宽度为45.7 fs的输出,稳定性测量表明激光的能量抖动仅为0.18%(均方根值).     

深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法研究

提出了一种面向步进扫描投影光刻机的深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法。通过建立扫描曝光过程的抽象模型并分析准分子激光器单脉冲能量波动特性,提出采用闭环反馈控制进行实时调节,着重研究了抑制单脉冲能量超调和随机波动的有效算法。在一台波长为193 nm、重复频率为4 kHz、单脉冲能量为5 mJ的ArF准分子激光器上进行了实验研究。结果表明,当脉冲个数仅为20时算法控制下的剂量精度即可达0.89%,不但满足亚微米光刻越来越严的剂量要求,而且有助于提高光刻机生产效率和激光器使用效率。     

1064nm纳秒激光脉冲激发的外腔式PbWO4拉曼激光器

研究了外腔式PbWO4拉曼激光器在纳秒脉冲抽运下的输出特性。利用主动调Q的Nd:YAG激光器产生的脉冲宽度为31.4ns,最大输出能量为200mJ的1064nm激光作为抽运源。拉曼激光谐振腔采用的是平凹腔设计。测量了输出的拉曼光脉宽与抽运能量的关系,分析了输出的拉曼光脉冲波形图和光谱图,测量了输出的拉曼光脉冲能量与抽运能量的关系,计算了转换效率与抽运能量的关系。当注入抽运光能量达到42mJ时,得到了一阶斯托克斯光脉冲的最大能量和转换效率分别为10mJ和24%,获得外腔式PbWO4拉曼激光器的一阶斯托克斯光脉冲波长为1177.6nm,典型的一阶斯托克斯光脉冲脉宽为20ns。     

锁模激光脉冲串放大过程中的整形控制

 为了获得具有特殊要求的驱动激光,设计了一套以Nd:YVO4锁模激光器为种子光,用二极管激光器泵浦的Nd:YAG放大系统进行放大的激光系统。对放大过程中锁模激光脉冲串因增益饱和造成的脉冲串包络畸变以及对包络的整形控制进行了研究。实验获得能量为24 mJ的基频光,5.7 mJ的倍频光,0.608 mJ的紫外四倍频光;通过脉冲串整形控制,实现了包络顶部平整的紫外超短脉冲串输出,满足了光阴极注入器对驱动激光的特殊需求。     

1kHz窄脉宽高峰值功率MgO∶LN电光腔倒空Nd∶YAG激光器

报道了一种1kHz窄脉冲宽度、高峰值功率的电光腔倒空1 064nm全固态激光器.该激光器采用808nm脉冲LD侧面泵浦Nd:YAG晶体棒的双凹型折叠谐振腔结构和同步延迟MgO∶LN晶体横向加压式电光腔倒空技术,通过优化设计谐振腔结构,在脉冲重复频率200Hz时,获得了最大单脉冲能量46.7mJ、脉冲宽度4.06ns、峰值功率11.50MW的1 064nm脉冲激光稳定输出,脉冲宽度和能量的峰峰值不稳定度分别为±1.52%和±2.02%;在1kHz时,最大单脉冲能量达到18.3mJ,脉冲宽度5.02ns,峰值功率3.69MW,脉冲宽度和能量的峰峰值不稳定度分别为±2.75%和±3.52%,激光束因子为3.849和3.868,远场发散角为3.46mrad和3.55mrad,束腰直径为1 508.84μm和1 477.30μm.     

全固态激励小型TEA CO_2激光器的研制

基于国产非晶态合金磁芯,研制了采用可控硅开关、脉冲升压变压器、以及两级磁脉冲压缩网络的全固态激励电路系统,并且应用于放电体积为29 cm3,工作气压为100 kPa的电晕预电离小型TEA CO2激光器。讨论了提高系统能量传输效率和减小系统体积的设计方法,并且测量了系统的工作性能以及各部分的能量损失。实验结果表明:磁脉冲压缩网络的能量传输效率大于83%,全固态激励系统的总效率大于75%;连接激光器负载时,输出脉冲的电压峰值约为22 kV,电流上升时间约为100 ns;得到了脉冲能量109 mJ,宽度70ns的激光输出,激光器整体效率约为3.3%。在目前的封离体积与气体循环方式限制下,激光器最大重复频率约为100 Hz,而激励电路部分可以达到400 Hz的工作频率。     

Tm,Ho双掺调Q激光系统理论与实验研究

本文针对Tm,Ho双掺的激光系统,利用速率方程理论,得出了激光各能级的反转粒子数分布规律.通过计算预测出了超过1 ms的时间有巨脉冲的光子输出,脉冲能量为88.4 mJ,脉冲宽度为426 ns.实验采用环形腔声光调Q,Tm,Ho:LuLF为激光介质,三向侧面抽运.自由运转和调Q状态的斜率效率分别为6.36%和2.9%.注入能量3.25 J时,自由运转激光能量103.2 mJ,调Q激光能量为30.3 mJ,对应光-光效率为3.17%,0.93%;注入能量3.5 J时,自由运转激光能量为129.3 mJ,调Q激光能量35.9 mJ,对应光-光效率为3.69%,1.02%.最大的动静比为32.8%.激光脉冲宽度为417.2 ns.如果环形腔能够单向运转,那么得到的激光能量和光-光转换效率都将增大一倍,与预测结果更加一致.     

1 kHz-0.1 TW高效率钛宝石激光放大器

介绍了一种高重复频率掺钛蓝宝石飞秒激光多通高效率放大系统.在抽运功率为23 W，入射功率为660 mW时，获得7.2 W的放大输出，放大效率达30%.经压缩器压缩后，获得单脉冲能量4.5 mJ,脉冲宽度为 38 fs，重复频率为1 kHz，峰值功率大于0.1 TW的超短超强激光脉冲. 关键词： 飞秒脉冲 高重复频率 啁啾脉冲放大     

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。     

斩波法在激光微能量计标定中的应用

针对激光微能量测量的问题,提出一种激光微能量计标定新方法与装置。研究内容包括使用稳功率连续激光作为光源,通过基于斩波的脉冲发生器组件产生微能量的脉冲激光,分别使用脉冲宽度测量组件与功率测量组件进行采集、软件分析,计算微能量值及通过比对给出待标定能量计的修正系数,计算机自动控制。结果表明,该方法获得的脉冲激光波形稳定,脉冲宽度测量不确定度为0.08%,激光功率测量不确定度为0.25%,实现了对0.1 pJ～1 mJ的激光能量进行准确复现和传递。     

紫外超短脉冲激光放大过程中脉宽压缩的方案设计

采用放电泵浦KrF准分子激光放大器放大波长为248.4nm的紫外超短脉冲激光。对于能量为0.7mJ、脉宽为550fs的输入脉冲,在光束直径保持10mm不变的条件下,能量放大到15mJ,脉宽展宽到1200fs。为了压缩输出脉冲宽度,分析了群速度色散和自相位调制效应对脉宽展宽的影响。利用棱镜对,采用4种不同的实验方案对脉冲引入负的线性频率啁啾,以补偿KrF准分子激光放大器CaF2窗镜中的群速度色散和自相位调制对脉冲引入的正的线性频率啁啾。结果表明:在放大器之前放置棱镜对的方式可以在保持输出脉冲能量为15mJ的同时,在棱镜对间距为110cm的条件下,将输出脉冲宽度压缩到370fs,输出波长为248.4nm、带宽为0.4nm。     

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。     

二极管泵浦折叠式电光调Q激光器

针对机载激光测距及激光指示应用需求,设计了一种紧凑可靠的电光调Q脉冲激光器。从调Q速率方程出发,分析了激光器输出能量随优化参数z增大而增大、脉宽随z增大而减小的关系。采用?6 mm×56 mm的Nd:YAG激光晶体,LD侧面泵浦,角锥棱镜作为折光器的u形折叠式非稳腔,在增益满足的前提下,提高谐振腔抗失调能力。在注入电脉冲1.2 J条件下,激光器单脉冲能量输出为108 mJ,脉冲宽度为11.8 ns,能量不稳定度 < 0.8%;光-光效率18%,可长时间稳定运行。     

Analysis of tunable picosecond pulse generation from a distributed feedback Ti：sapphire laser

A distributed feedback Ti:sapphire laser (DFTL) pumped by a 532nm Q-switched pulse is proposed for the generation of tunable picosecond pulses. With coupled rate equation model, the temporal characteristics of DFTL are obtained. The numerical solutions show that the DFTL pulse with a 50-ps pulse duration and as much as 3.SmJ pulse energy can be obtained under 40-m J, 5-ns pulse pumping. The dependence of output pulse width on the laser crystal‘s length, pumping pulse duration, and pumping rate is also discussed in detail.