高增益磷酸盐玻璃再生放大器

采用新型磷酸盐玻璃研制了一台激光再生放大器，进行了弱信号种子光的注入、放大以及腔倒空实验，在１０５３ｎｍ波长处获得４ｍＪ的输出能量，增益大于１０＾６。     

高功率LDA紧密侧面抽运Nd:YLF两级双程离轴放大系统实验研究

 介绍了一台10mm口径两级双程离轴放大系统，实现了对5mm×5mm口径光束的激光放大，耦合系统采用高功率LDA紧密侧面直接抽运棒状Nd:YLF方式。分析并实验研究了在不同抽运电流、放大脉冲与放大器LDA抽运时刻的不同延时及不同注入能量条件下，放大系统及光束每次放大时放大特性的规律。实验得到：在放大系统5mm×5mm软光阑处注入1.58mJ能量时，放大系统可输出129.2mJ能量，能量提取效率达到19.5%，满足该系统的设计指标。     

钛宝石飞秒激光的啁啾脉冲再生放大

根据多通放大理论计算分析了再生放大器的激光放大特性，并采用啁啾脉冲放大技术完成了钛宝石飞秒脉冲激光的再生放大实验，获得了２ｍＪ的输出脉冲能量，增益大于１０６，对有关现象作了讨论。     

大口径掺钛蓝宝石晶体放大的实验研究

 分析了口径为80 mm的钛宝石晶体内的增益特性，对大口径钛宝石晶体中的泵浦光能量密度和泵浦光口径进行了优化设计。对于80 mm×17 mm的晶体，最佳工作光束口径为55 mm，泵浦能量为50 J；对于80 mm×30 mm的晶体，最佳工作光束口径为60 mm，泵浦能量为90 J，且其横向小信号增益远小于80 mm×17 mm晶体的。对影响大口径钛宝石晶体放大的横向放大自发辐射（ASE）和寄生振荡采用折射率匹配的包边技术进行了抑制。实验表明，该方法把允许横向增益从13提高到了2 100。实验系统为100 J绿光台面泵浦激光器，100 TW主放大器采用四程空间构型放大光路。80 mm×17 mm钛宝石晶体c轴水平放置，泵浦光和主激光均为水平偏振。当以泵浦光能量为49 J对主放大器进行双端泵浦，注入信号光能量为1.2 J，光束口径60 mm时，获得了14.2 J的放大光输出和286 TW的最高峰值功率。     

四程放大激光系统输出能量稳定性研究

 根据原型装置主放大系统组合式四程放大结构的特点，计算分析了放大过程中注入能量、放大增益及损耗的微小起伏对系统输出能量稳定性的影响。根据原型装置集成实验结果，分析了目前原型装置单路输出能量稳定性水平。研究结果表明：注入能量越大，其变化对输出能量影响越小；小信号增益系数对输出能量的影响明显大于注入能量；系统输出能量稳定性对腔内光学元件的透过率变化要求高于腔外光学元件。在3 ns基频光输出达标点处要使输出能量不稳定性控制在5%以内，注入能量起伏要低于10%，腔内放大片小信号增益系数起伏要低于1%，腔内光学系统损耗起伏要低于2%。     

基于大基模体积的10mJ飞秒钛宝石激光再生放大器

文章报导了基于大基模体积的高能量飞秒钛宝石激光再生放大器的设计与实验研究,在重复频率10 Hz、抽运能量60 mJ的激励下,得到了单脉冲能量17.4 mJ的种子脉冲放大结果,压缩后的脉冲宽度为40.6 fs,能量为13.9 mJ.借助于此大基模体积再生腔,仅增加一级多通放大,实现了峰值功率达1.9 TW飞秒激光脉冲输出.结果表明,大模体积再生放大不仅降低了后续放大对抽运能量的要求,也可以单独压缩实现再生腔直接输出10 mJ量级的飞秒激光脉冲,是大能量高峰值功率飞秒激光系统的优质前端.     

钛宝石再生放大器实验研究

分析了啁啾脉冲在钛宝石再生放大器中的能量增益与泵浦光及信号光光束口径的关系。并用不同能量的调Ｑ倍频ＮｄＹＡＧ激光器的５３２ｎｍ光为泵浦光，测量了２ＴＷ钛宝石激光系统中钛宝石再生放大器在无注入信号脉冲时和有注入信号脉冲时的脉冲建立时间及相应的输出能量大小。再生放大器的增益为２×１０７。     

百太瓦级超短超强钛宝石激光装置

100TW级激光装置采用了全钛宝石的啁啾脉冲放大技术路线，可以输出3个不同功率段，以适应不同物理实验需求。前端系统是一个台面TW量级系统，主要包括钛宝石自锁模飞秒振荡器、Offner无像差展宽器、再生放大器、预放大器及主放大器。从前端系统主放输出的脉冲能量高达300mJ。为了克服再生放大器中的增益窄化效应及预补偿放大过程中引入的光谱振幅和位相畸变，在飞秒振荡器后应用一个可编程的声光色散滤波器（AOPDF）。AOPDF可以对脉冲光谱的振幅和位相进行主动的调制，补偿增益窄化效应及高阶色散引起的位相畸变。没有应用AOPDF进行预调制，则再生放大器输出的光谱宽度为25nm；当应用AOPDF进行适当调制后，再生放大输出的光谱宽度为40nm，因而最后的压缩脉冲可以获得更窄的压缩脉宽。     

蒙特卡罗法在高功率激光系统输出能量稳定性研究中的应用

以"四程 助推"放大系统为例,运用蒙特卡罗(Monte-Carlo)法计算分析了放大过程中注入能量、放大增益及损耗单独存在随机变化和以上因素共同作用时对系统输出能量稳定性的影响.计算结果表明,系统输出能量稳定性对四程小信号增益系数和腔内光学元件透过率的随机变化相当敏感;小信号增益随机变化明显大于注入能量对输出能量稳定性的影响.同时,也说明应用蒙特卡罗方法解决随机性问题的有效性和简洁性.     

1.8 mJ高倍率Nd:YAG板条皮秒激光放大器

设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器,采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构,搭建了板条五通放大系统,实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式,放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作,脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后,注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时,板条放大器输出平均功率377 W,单脉冲能量15.5 μJ;当种子源工作重复频率为49.8 kHz时,板条放大器输出平均功率89 W,单脉冲能量1.8 mJ,峰值功率为134 MW,放大倍率达到7.2×104。     

Picosecond laser system with 30-W average power via cavity dumping and amplifying

We present a picosecond laser system with high energy by technologies of cavity dumping and amplifying. Firstly, pulses with 10 ps and ～520 nJ were obtained by cavity-dumped mode-locked laser at 10 kHz repetition rate. Secondly those pulses were seeded into a side-pumped regenerative amplifier (RA). Then pulses output from the regenerative amplifier were amplified by two four-pass post amplifiers. From the laser system pulses with an average power of 30 W corresponding to 3 mJ pulse energy were achieved with the pulse-width of 25.4 ps at repetition rate of 10 kHz.     

On the generation of temporally shaped laser pulses for inertial confinement

Pulse shaping of some form is likely to be essential for laser fusion. The problems encountered in amplifying such pulses in present-day laser systems are studied in a computer model. Saturation effects in the amplifiers can significantly alter the input pulse shape. This pulse shape modification sets in when the output flux in the final amplifier reaches ≈ 15% of the saturation flux. Consequently, great flexibility is required for the pulse shaping mechanism if pulses of complex shapes are to be obtained at the output of a large laser amplifier systems. The problems have been simulated and analyzed for one beam line of the University of Rochester's planned 24 beam phosphate glass laser systems.     

铋基掺铒光纤放大器宽带放大特性的理论研究

研制了铋酸盐基质掺铒玻璃43Bi2O3-30B2O3-27SiO2,测试分析了玻璃中Er3+离子的光谱性质。结合获得的Er3+离子光谱参数,建立了一个以该铋基掺铒玻璃作为放大器增益介质时Er3+离子跃迁的三能级理论模型,研究了铋基掺铒玻璃光纤放大器(Bi-EDFA)的信号放大特性。研究显示,单波长输入情形下,Bi-EDFA具有大于40dB的信号增益和75nm的3dB波长带宽。同时,相比于硅基掺铒光纤放大器(Si-EDFA),Bi-EDFA具有优异的多波长信号宽带放大和低噪声特性,低噪声系数(~5.5dB)可维持至1610nm波长之外。结果表明,铋基掺铒玻璃光纤放大器是一种单位长度增益极高和宽带放大能力的小型化掺铒光纤放大器,适合于WDM系统的集成化需求。     

大能量全固态再生放大器研究进展

在固体激光脉冲放大器中，再生放大器具有增益高、光束质量好以及结构简单等优点，得到了广泛的关注和应用。经过几十年的不断发展，再生放大器已经能够实现数百mJ脉冲能量以及数kW均值功率的稳定输出。增益材料特性、腔型结构、泵浦能力、热效应、元器件性能等诸多方面都会影响再生放大器的输出特性，其中增益材料特性是最根本的因素。由于特性不同，基于不同增益材料体系的再生放大器在结构和功能上都会有较大的差异。基于不同的材料体系，介绍了各类体系下的再生放大器在发展过程中遇到的关键共性问题，以及几类典型的再生放大器及其特点。讨论了再生放大器未来的发展趋势。     

抽运光对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响

在传统的独立双池结构的受激布里渊相位共轭镜中,引入修整放大池,采用主放大池与修整放大池相结合的双布里渊放大池结构控制脉冲波形,主放大池控制脉冲的整体波形,而修整放大池对脉冲波形进行微调. 研究了抽运光功率密度对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响,得到了不同抽运光功率密度下,脉冲波形随双池间距的变化规律. 研究表明,抽运光功率密度决定了种子光的放大效率,是控制脉冲波形的重要参数. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 脉冲波形控制     

Experimental study of SBS suppression and coherence property of 1064 nm high power multi-tone fiber amplifier

Seeding high power fiber amplifier employing multi-tone fiber laser is an effective approach to suppress stimulated Brillouin scattering (SBS). In this paper, a two-stage 1064 nm high power fiber amplification system was set up. Single-, two- and three-tone fiber lasers were employed. SBS threshold powers and maximum output powers of the multi-tone cases are enhanced compared with the single-tone case. The multi-tone amplifiers also show comparable optical-to-optical efficiency to the single-tone amplifier. To demonstrate and validate coherence property of the two multi-tone fiber amplifiers, the output laser beams of the amplifiers were self-interfered in our self-made coherent beam combining system. The laser beams of the multi-tone cases showed good coherence property comparable to the single-tone case, which implied that the high power output laser light of the multi-tone fiber amplifiers could be used for coherent beam combining.     

Powerful, diffraction-limited semiconductor laser using photorefractive beam coupling

We use semiconductor laser amplifiers and a photorefractive crystal to generate a high-power, diffraction-limited laser beam at 860 nm. Using a single flared amplifier, we obtain 1.09 W in a diffraction-limited beam from 2.2 W of pump power. Using an array of flared amplifiers, we also demonstrate efficient beam coupling, showing that this technique is easily extended to semiconductor amplifier arrays.     

双芯光纤放大器的研究

研究了双芯光纤放大器的均衡性,建立了理论模型并对其进行数值模拟,结果表明双芯光纤放大器能为多路不同波长,不同输入功率的信号提供不同的增益,从而在一定程度上实现了输出功率均衡,非常短途于多级放大的光频分复用系统和网络。     

Coherent beam combination of 1.08 kW fiber amplifier array using single frequency dithering technique

Coherent beam combination of a 1.08?kW fiber amplifier array has been demonstrated for the first time, to our knowledge. In the experiment, nine fiber amplifiers are tiled into a 3×3 array, and the output power of each amplifier is approximately 120?W. A single frequency dithering algorithm is used to compensate the phase noises between the elements, which runs on a signal processor based on field programmable gate array for phase control on the fiber amplifiers. When the phase control system goes into closed loop, the fringe contrast of the far-field intensity pattern is improved to more than 85%, and the residual phase error is less than λ/15.