LD侧面泵浦电光调Q532nm脉冲激光器

 为了实现高可靠、窄脉宽、高峰值功率激光输出,采用侧面泵浦技术和电光调Q技术,设计出一种激光二极管侧面泵浦电光调Q全固态绿光激光器。采用结构简单、紧凑的平-平腔设计,其端镜和输出镜均为平面镜,获得较稳定的侧面泵浦Nd∶YAG腔外倍频KTP脉冲绿光激光输出。当泵浦电流为120A,重复频率为600Hz时,获得脉冲绿光的最高输出平均功率为3.62W,1064nm到532nm的转换效率为15.3%,其脉宽为21ns,峰值功率为300kW, 单脉冲能量为6.01mJ。实验结果表明：该激光器稳定性可靠,输出激光脉宽较窄、峰值功率高。     

RTP电光调Q的窄脉宽激光器

依据RTP调Q与窄脉宽理论,设计了一种高重频、窄脉宽、RTP电光调Q的激光器。分别采用两种不同的LD直接端面泵浦构型,在1k Hz重频下,既可以获得光束质量良好、小光斑、0.75m J的动态激光输出,又能获得光斑较大、5.78m J的大能量激光输出。两种LD泵浦构型的光光转化效率皆在20%以上。在物理腔长为60mm、调Q上升沿宽度小于10ns的情况下,获得5.76ns脉宽的激光输出。改变腔长,获得了不同腔长的脉冲宽度的变化曲线,经理论仿真与实测数据对比两者一致。在单程增益系数一定时,随着腔长的增加,单程损耗系数呈减小的趋势。     

新型电光陶瓷调Q光纤激光器

报道了基于OptoCeramic(R)电光陶瓷材料的新型调Q光纤激光器.采用976 nm半导体激光器作为抽运源,电光陶瓷调制器作为Q开关,峰值吸收系数1200 Db/m的高掺杂镱纤作为增益介质构成环形腔激光器.增益光纤的高掺杂浓度使得激光器的腔长得到缩短,输出光脉冲的宽度得到压缩.通过调节电光元件的电压,控制材料的折射率,调节谐振腔的损耗,实现Q开关作用.实验中通过改变腔长、抽运功率和重复频率,研究了脉冲的输出特性.获得最窄脉宽104 ns,重复频率3～40 kHz连续可调的调Q脉冲输出.     

电光腔倒空与调Q射频波导CO2激光器

报道电光腔倒空与调Q射频波导CO2激光器,获得了电光腔倒空与调Q脉肿激光输出,并用调节电光晶体电压的方法控制腔倒空与调Q脉冲激光峰值功率;调节晶体电压脉冲宽度,可控制腔倒空与调Q激光的脉冲间隔,达到编程输出的目的。理论上分析了电光腔倒空过程。     

nc-Si/SiNx超晶格薄膜实现Nd:YAG激光器调Q和锁模

采用射频磁控反应溅射法制备a-Si/SiNx超晶格薄膜材料,热退火后形成纳米Si晶粒。把nc-Si/SiNx薄膜作为饱和吸收体插入Nd:YAG激光器腔内,在腔长较短时,实现1.06μm激光的被动调Q运转,获得最小脉宽23ns的调Q单脉冲输出,当腔长增加到124cm时,获得平均脉宽35ps的锁模脉冲序列。根据实验现象结合薄膜结构,分析了材料调Q与锁模的产生机制,并研究了不同工作条件下的调Q输出性能。     

高峰值功率KDP晶体四倍频266nm紫外激光器

报道了一种灯泵浦结构的Nd:YAG晶体电光调Q高峰值功率266nm紫外激光器。结合磷酸二氢钾(KDP)晶体性质,基于倍频理论,分析了考虑走离效应情况下存在相位失配量时KDP晶体长度对转换效率的影响。该激光器采用紧凑的平平腔结构,灯泵浦Nd:YAG晶体电光调Q 1064nm激光作为基频光,腔外采用Ⅱ类匹配磷酸钛氧钾(KTP)和Ⅰ类匹配KDP分别作为二倍频和四倍频晶体。利用能量计、示波器等仪器进行测量,激光器重复频率1Hz时,获得脉宽6.0ns,单脉冲能量35mJ的266nm紫外激光输出,峰值功率高达5.83 MW;当重复频率10Hz时,获得单脉冲能量28.9mJ的266nm紫外激光。532~266nm转换效率最高可达31.9%。利用该高峰值功率、窄脉宽266nm紫外激光器,能够实现激光打标、激光雕刻。     

高重频电光调QNd∶YAP红光激光器

研制了一台基于Nd∶YAP晶体线偏振激光输出特性而省略起偏器方式的电光调Q高重频Nd∶YAP红光激光器.通过对Nd∶YAP晶体的热透镜焦距的实验测量,优化设计了三镜折叠腔的各个参量,采用LN晶体电光调Q、KTP晶体Ⅱ类匹配腔内倍频,最终获得670nm红光输出.在重复频率1000Hz、抽运电流75A时,获得了峰值功率28.3kW、脉宽76ns的偏振红光输出,倍频效率为37.1%.     

脉冲单频Nd:YVO4激光器及其倍频输出特性研究

为了研制激光干涉成像所需的主振荡功率放大(MOPA)结构脉冲单频激光器,本文完成MOPA激光器的种子源即声光调Q脉冲单频1 064 nm激光器的特性研究,同时完成种子源腔外倍频绿光特性研究。脉冲单频激光器采用声光调Q模块实现脉宽约20 ns的1 064 nm脉冲激光输出,采用环形腔设计并采用一组不同厚度的标准具实现单纵模运转。实验研究基频1 064nm和倍频532 nm激光脉冲的线宽,得出在全脉宽范围内都具有较高时间相干性的结论。实验分别获得脉宽约28 ns峰值功率约6.5 kW的1 064 nm脉冲单频激光和脉宽约20 ns、峰值功率约0.5 kW的532 nm脉冲单频激光,腔外倍频效率为5.6%。实验同时也验证了腔外倍频的激光脉宽压缩效应。     

YAG固体激光器的时间延迟特性

在电光调Q激光装置上,设计了KD*P晶体电光效应验证实验,总结了简单易行的光路调整方法,测试和讨论了调Q延迟时间对激光器输出能量和脉宽的影响.结果表明,最佳延迟时间的设定可以提高激光器输出能量.     

高重复率电光调Q的高光束质量Nd∶YVO_4板条激光器

部分端面抽运混合腔板条激光器可以在紧凑的空间内实现大功率高光束质量的激光输出。利用这一技术并结合具有增益高、荧光寿命短等特点的Nd∶YVO4晶体 ,配合新型高重复率的电光Q开关 ,易于实现高频窄脉冲高光束质量的激光输出。在德国EdgeWaveGmbH进行了混合腔电光调Q激光器的合作研究中 ,实现了高重复率近衍射极限的输出 ;在以 5kHz的高重复率运转时 ,获得了单脉冲能量 7 2mJ ,脉宽 5 7ns,平均功率约 36W的脉冲 ;当重复率高达 5 0kHz时 ,输出的激光脉冲的参量是单脉冲能量 1.6mJ,脉宽 9 5ns,平均功率超过 80W。实验所测的光束质量因子M2 小于 2。     

钕玻璃片状放大器玻璃腔的概念设计

针对片状放大器片腔的洁净度问题,提出一种钕玻璃片状放大器玻璃腔的设计方案.选用滤紫外石英玻璃作为主框架的材料,对玻璃腔的结构和密封方案进行设计,并利用玻璃腔外表面镀金属材料的方式进行遮光.采用神光Ⅱ升级主放和100片状放大器进行不同腔体的洁净度对比试验,结果表明玻璃腔的洁净度较不锈钢腔提高了近70%.运用光学高级系统分析程序对玻璃腔进行光线追迹,其钕玻璃泵浦比例提高了8.84%.该方案不仅能减少腔内气溶胶的产生,还能提高钕玻璃泵浦比例.     

光学微球腔的壳层结构研究

使用时域有限差分法，对带表面壳层的光学微球腔进行模拟计算，分析了微腔内回音壁模式的能量密度分布，总结了壳层厚度对微球腔谐振性能的影响，并由此探讨对微球腔进行调谐和模式控制的方法.采用这种壳层结构，微球腔的谐振性能得到了有效提高（Q值提高了30％以上，模式体积减小了60％），为光学微球腔后续的结构设计和实际应用提供了一个新的优化思路.     

速调管双间隙双耦合口输出结构

基于等效电路理论,提出了一种双间隙双耦合口输出结构的设计方法及计算双耦合口输出腔外观品质因数的方法。利用三维电磁场软件,设计了满足阻抗频率特性要求的双间隙单耦合口输出结构及前置腔和输出腔分别具有相同参数的双间隙双耦合口结构。然后,将两者的阻抗频率特性进行比较,通过微调整该输出腔与耦合槽的尺寸,可以得到与单耦合口输出结构一致的阻抗频率特性曲线。     

SOLUTION OF COUPLED ACOUSTIC PROBLEMS: A PARTIALLY OPENED CAVITY COUPLED WITH A MEMBRANE AND A SEMI-INFINITE EXTERIOR FIELD

There have been many attempts to understand the coupling phenomena between a solid structure and the surrounding fluid. However, the studies were restricted to interaction only between a structure and a finite cavity or a structure and acoustic field of infinite size. The system that we have studied has a structure that faces both a cavity of finite size and an external field of semi-infinite size. We also allow a hole, which can directly interact with the cavity as well as the external field. This configuration, therefore, provides two different interactions, or communication means. One is the finite structure and the other is the hole of finite size. This paper studies as to how these two components interact with the other two systems: the finite cavity covered by the structure and the hole, and the semi-infinite fluid. For simplicity, a two-dimensional and partially opened cavity coupled with a membrane and an exterior field was selected. The solution has to be found by solving a boundary value problem, but this case has to do with the boundaries that have two different conditions: one is the membrane and the other is the hole. The solution has been found in terms of the modal functions that satisfy the boundary conditions of finite cavity, membrane and hole. Non-dimensional coupling coefficients are obtained from the solution. The results exhibit that the coupling effect gives additional peaks and troughs in the averaged pressure of the cavity. These peaks and troughs are symmetrically arranged with respect to Helmholtz frequency of the cavity. The strong coupling occurs at the trough frequencies where the membrane interacts actively with the cavity and the exterior field.     

Cavity formation in split ring resonators

We report that it is possible to obtain a cavity structure by the deformation of a unit cell of an split ring resonator (SRR) structure. We presented the Q-factor of the cavity resonance as 192 for an SRR-based single cavity. Subsequently, we brought two and three cavities together with an intercavity distance of two metamaterial unit cells and investigated the transmission spectrum of SRR-based interacting 2-cavity and 3-cavity systems. The splitting of eigenmodes due to the interaction between the localized electromagnetic cavity modes was observed. Eventually, in taking full advantage of the effective medium theory, we modeled SRR-based cavities as 1D Fabry–Perot reflectors (FPRs) with a subwavelength cavity at the center. Finally, we observed that at the cavity resonance, the effective group velocity was reduced by a factor of 67 for an SRR-based single cavity compared to the electromagnetic waves propagating in free space.     

S波段四腔相对论速调管放大器的整管性能

在速调管放大器中,中间谐振腔一方面可以提高器件的放大增益,另一方面也容易产生杂频振荡,影响器件正常工作。针对这种杂频振荡的影响,在三腔相对论速调管的基础上发展了四腔相对论速调管。采用PIC粒子模拟软件从整管上对四腔强流相对论速调管放大器的冷腔结构、束波互作用、微波提取等方面进行研究。为得到输出功率和效率的最优值,结构上采用低互作用输入腔,设计了阶梯状结构漂移管,通过对输出腔作用间歇进行优化处理抑制电子回流。模拟结果表明整管微波模拟输出功率达了3.7 GW,效率22%,增益56 dB,1 dB带宽74 MHz,并实现了对杂频振荡的抑制。     

Nd:LMA自锁模飞秒激光器腔结构最佳化设计

Nd:LMA晶体相对低的非线性折射率n₂,使得针对Ti:Sapphire自锁模激光器设计的腔,对Nd:LMA介质而言并没有提供足够的自幅度调制(SAM).为了在Nd:LMA激光器上实现自锁模,在腔内引入一个具有大的非线性系数n₂、快的响应时间的SF57介质,这样就使得激光腔的结构比较特殊.在这篇文章里利用ABCD传输矩阵对该激光器的结构从理论上进行了分析和计算,使腔结构达到了最佳化设计.     

基于耦合T型空腔的多重法诺共振现象

提出由T型空腔和挡板组成的两种金属-电介质-金属(MIM)波导结构,分别为:正T型空腔结构和倒T型空腔结构,并应用有限元法系统地研究了该结构的透射特性.对于正T型空腔结构,仿真结果出现了双重法诺共振现象,并且共振波长可以通过改变T型空腔长度和高度进行调节.该结构有助于设计成敏感度达到1 620nm/RIU、品质因数为5.4×10~4的纳米传感器.对于倒置T型空腔,在波导中产生了多重法诺共振现象,其敏感度可达1 560nm/RIU,品质因数为9.37×104.该结构有望在光学集成回路,特别是纳米传感器、光束分路器方面具有广泛应用.     

325 MHz中β超导Spoke腔的腔型对比和选择

中国科学院高能物理研究所一直在研究频率为325 MHz、中低β Spoke超导加速腔,以应用在加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子直线加速器中。通过对超导腔设计方法和设计原则的研究,使用CST仿真软件设计了单Spoke腔、双Spoke腔、三bar Spoke腔三种Spoke腔型。其中三bar Spoke腔和双Spoke腔一样,都有着三个加速间隙,但是Spoke柱的结构不同。在腔型设计中,对三种Spoke腔的模型均作了参数化处理。然后通过CST的参数化扫描来优化腔体形状以使得峰值电场与加速梯度的比值最小,同时使峰值磁场与加速梯度的比值处于较低范围。本文对三种腔型进行了高频结构优化和参数分析,选用了双Spoke腔型作为设计方案,并对电磁场等进行了优化设计。     

双边二次电子倍增效应分析

 根据高功率微波源相互作用腔结构,建立了一种双边二次电子倍增效应模型。采用概率统计和蒙特卡罗模拟方法,计算了敏感曲线和二次电子的时间演化规律,分析了射频场参数和结构参数对二次电子倍增效应的影响。结果表明：高频场比低频场更容易发生二次电子倍增效应;二次电子倍增效应的时间演化与射频场的大小和腔结构呈非单调关系,且电子掠入射时比正入射时的共振区域要大得多,这与理论分析的结果一致。