SESAM实现Nd:YAG激光器被动锁模研究及皮秒脉冲测量

分析了1.06 μm半导体可饱和吸收镜(SESAM)结构及被动锁模基本原理,利用SESAM实现了脉冲式Nd:YAG激光器1.06μm激光的被动锁模,获得了稳定的皮秒激光脉冲序列输出,脉冲序列的能量为45mJ.实验上还研究了腔长对SESAM锁模效果的影响.提出一种基于迈克耳逊干涉仪的皮秒光脉冲测量方法--二次谐波自相关单次测量法,分析这种测量方法的原理并构建实验装置对SESAM被动锁模Nd:YAG激光器的皮秒激光脉冲进行测量,测得激光脉冲宽度为43.6 ps.二次谐波单次测量法具有精度较高,操作简单等优点.     

基于WS_2可饱和吸收体的调Q锁模Tm,Ho:LLF激光器

采用聚乙烯醇塑料膜为基质的WS_2作为可饱和吸收体,在Tm,Ho:LiLuF_4全固态激光器中实现了被动调Q锁模运转.以掺钛蓝宝石激光器作为抽运源,当最大吸收抽运功率为2.6 W时,激光输出功率为156 mW,典型的调Q脉冲包络重复频率为25 kHz,脉宽约为300μs.当吸收功率大于1.39 W时,进入稳定调Q锁模运转,对应锁模脉冲序列的重复频率为131.6 MHz,调整深度接近100%.结果表明:WS_2可以作为2μm波段全固态激光器锁模的吸收体材料.     

基于单壁碳纳米管调Q锁模低阈值Tm,Ho:LiLuF_4激光器

采用垂直生长法制作的单壁碳纳米管作为可饱和吸收体,结合特殊的低阈值谐振腔设计,首次在Tm,Ho:LiLuF_4全固态激光器中实现了低阈值自启动被动调Q锁模运转.以波长可调的掺钛蓝宝石固体激光器作为抽运源,选用1.5%,3%和5%的输出耦合镜,获得了出光阈值低至52,59和62mW的连续光输出.采用3%输出耦合镜,获得了阈值低至250mW的稳定调Q锁模脉冲输出,调Q包络的脉宽为2μs,调Q包络下锁模脉冲重复频率178.6MHz,最大输出功率154mW,最大的单脉冲能量为0.86nJ,调制深度接近100%.     

半导体可饱和吸收镜被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器研究

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术实现的超快脉冲激光器具有结构简单紧凑、脉冲序列稳定等优势,在许多领域有着重要用途,自问世以来受到国内外的广泛关注.分析了SESAM被动锁模侧面抽运固体激光器的具体要求,进行了不同条件下的SESAM被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器实验.获得了最高平均功率9.5 W,脉冲重复频率71 MHz,单脉冲能量约141 nJ的皮秒激光脉冲.对SESAM被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器进行了实验和理论分析,对实现高功率连续超短脉冲激光器进行了探讨.     

2089 nm调Q锁模Tm,Ho∶CaYAlO4激光器

首次采用氧化石墨烯可饱和吸收体作为锁模启动元件在Tm,Ho∶CaYAlO4激光器中实现了稳定的被动调Q锁模运转。在3%输出耦合镜下,Tm,Ho∶CaYAlO4固体激光器获得了最低为293 mW的连续光出光阈值。在腔内引入氧化石墨烯可饱和吸收体后,当吸收抽运功率增大到1859 mW时,Tm,Ho∶CaYAlO4激光器进入稳定的调Q锁模运转状态。当抽运功率达到3 W时,获得中心波长为2089 nm、斜效率为10.1%、对应最大输出功率为213 mW的被动调Q锁模脉冲,重复频率为100 MHz,调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。     

全固态SESAM锁模激光器的锁模特性研究

对全固态SESAM锁模激光器的锁模特性进行了理论研究。基于抑制调Q锁模理论模型和结合全固态LD抽运的Yb:YAG激光器等,数值模拟分析了在不同调制深度、非饱和损耗、饱和通量和输出镜透射比等参数下的SESAM的反射率,以及抑制调Q锁模所需要的临界抽运功率。以同样的脉冲通量入射到SESAM上,SESAM的调制深度、非饱和损耗和饱和通量与它的反射率都呈一个反比关系。调制深度、饱和通量、输出镜透射比、激光光腰和腔长的减小都会降低临界抽运功率,使其更容易抑制调Q锁模。在晶体长度为1.9 mm时,可获得最小临界抽运功率。     

基于WS2可饱和吸收体的脉冲激光器研究

利用WS₂的可饱和吸收特性,在激光二极管侧面抽运Nd:YAG固体激光器Z型腔结构中分别实现了被动调Q和被动调Q锁模运转。实验表明:当泵浦电流为9.5 A时,开始启动调Q运转,当泵浦电流大于9.8 A时,调Q激光脉冲趋于稳定。当泵浦电流为12.8 A时,被动调Q输出的最大平均功率为466 mW,最窄脉冲宽度为3.205 μs,对应的重复频率为71.70 kHz,此时最大单脉冲能量为6.5 μJ。当泵浦电流达到13.4 A时,激光器实现调Q锁模运转。调Q锁模的最高输出功率为590 mW,调Q包络频率为71.98 kHz,单个调Q包络内的脉冲串重复频率123.1 MHz,每个调Q包络中包含369个脉冲,单脉冲能量为22.2 nJ。结果表明WS₂材料可以作为可饱和吸收体用于固体激光器中。     

CO2激光调Q技术

调Q技术是实现小型CO₂激光器短脉冲输出的重要手段,近年来随着短脉冲CO₂激光器在激光测距、测速、成像雷达、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用等领域应用需求的不断增长,激光调Q技术越来越受到国内外专家的关注而成为红外激光技术的研究热点之一。本文就目前用于CO₂激光器中实现短脉冲输出的5种主要调Q技术（机械调Q技术、电光调Q技术、声光调Q技术、被动调Q技术、复合调Q技术）的国内外发展历程和现状进行了综合评述,总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题,并简要分析了该技术的未来发展趋势。     

脉冲LDA泵浦Nd∶YVO4/GaAs被动调Q锁模激光器

用脉冲激光二极管阵列（LDA）作为泵浦源、微柱透镜阵列和透镜导管作为耦合系统,以As＋注入GaAs可饱和吸收片作为被动调Q锁模元件,实现了Nd∶YVO4激光器调Q锁模运转.调Q运转阶段,激光器每泵浦脉宽内输出一个调Q脉冲,调Q脉宽7ns.调Q锁模运转阶段,初始透过率60％的GaAs晶片对调Q包络内的锁模脉冲的调制深度达到95％以上,锁模脉冲重复频率991 MHz.研究了加在LDA上的电压、方波脉冲的脉宽和重复频率对调Q锁模脉冲特性的影响,并对实验结果进行了讨论.     

角锥棱镜腔Nd:YAG/Cr4+:YAG被动锁模激光器的研究

理论分析并数值模拟了腔内光强随角锥棱镜旋转的变化,实验证明在角锥棱镜腔Nd:YAG/Cr4 :YAG被动锁模激光器中,偏振耦合输出得到了锁模深度和锁模几率近乎100%的线偏振被动锁模脉冲输出.通过旋转角锥棱镜改变偏振耦合输出、调节腔内光强,可以得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出,脉冲能量166.5 mJ/pulse,脉冲动静比高达59.7%.     

激光技术的40年

介绍第一台激光器的诞生,综述激光技术４０年来的应用情况及其影响以及激光及激光技术在中国的发展简况。     

激光二极管抽运频差可调谐双频固体激光器的研究

研究了激光二极管抽运的可调频差的双频固体激光器，激光增益介质为2mm厚的1at%掺杂Nd:YAG薄片.对谐振腔产生稳定双频激光的条件作了分析，用琼斯矩阵计算了谐振腔内各处电场矢量的偏振态，证明了双频激光两个电场矢量偏振态之间总是正交的.两个偏振激光频率间隔由改变λ/4波片快轴之间的夹角实现调谐.实验中使用腔内标准具实现单频运转，然后插入双λ/4波片使单纵模激光频率分裂，实现了激光器的双频输出.实验中得到双频激光稳定运转时频差的上限约为1.3GHz；由于强模竞争现象的存在，实验中所观察到的频差下限为50MHz. 100MHz拍频时得到的双频激光输出功率为85mW. 关键词： 激光技术 固体激光器 双频激光     

机载激光通信系统发展现状与趋势

本文首先介绍了激光通信的突出地位和重大成果,说明机载激光通信技术的先进性和重要性。然后阐明了机载激光通信系统的工作原理,说明进行机载激光通信研究的可行性。接着简要叙述了机载激光通信系统的发展历史和国内外研究现状,重点对其性能指标和技术特点进行了分析。在此基础上,提出了机载激光通信的关键技术,并指出其应用前景和发展趋势。在不久的未来,机载激光通信将会成为信息化战争必不可少的通信手段。     

美国舰载激光系统的成熟度评估

技术成熟度作为一种重要的评估工具,可为武器装备的国防采办提供更为全面的决策依据,并有效降低装备研制中的技术风险。简要介绍了国外技术成熟度评价方法,研究了技术成熟度评估在美国舰载激光系统LaWS中的应用。LaWS系统由发射望远镜、作战光源、测距仪、目标跟踪单元、总控子系统等5个子系统组成,在系统开发中,除了少量的定制部件外,大量采用了工业激光器、惯性测量装置、传感器、视频跟踪器等商用器件。回顾了LaWS系统已进行的系列演示试验,分析了每次试验暴露的技术问题及采取的解决途径,评估了各阶段的技术成熟度。最后评述了LaWS系统的研发途径及其战场部署意义。     

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。     

激光无铅钎焊速度的影响因素(英文)

为了提高激光无铅钎焊的速度,对影响激光无铅钎焊速度的因素(如激光的参数、所用钎料和基体的特性、钎焊的系统结构等)进行了分析研究。研究认为,在激光器、钎料及基体等已定的情况下,相对于那些受到机械惯性制约的移动激光加工头或移动工作台的激光钎焊系统,一种配备了振镜扫描系统和f-theta聚焦透镜的激光钎焊系统具有更高的钎焊速度。另外,对激光钎焊过程中激光束的扫描路径进行了优化,这种优化能在不增加硬件成本的基础上大大缩短总扫描路程,较大程度地提高激光钎焊速度。最后通过实例对激光钎焊的快速性进行了验证。     

角多路等间距分立阵列编解码方法

以18束脉宽10 ns的激光光束的编解码为例, 详细介绍了角多路激光束编解码方法的原理和特点。该方法利用等间距分立放置的反射镜支撑阵列和若干反射镜,激光束采用小角度入射和反射方式,通过激光束在反射镜之间的反射实现编解码, 编解码系统整体结构简洁紧凑, 使用阵列较少, 占用空间小,具有较强的扩展性,能适应不同编解码宽度要求, 同一组阵列既可用于编码也可用于解码。     

便携式激光辐照度测量系统

激光驾束制导中,制导激光的辐照度是一个重要的性能参数。为了实现制导激光辐照度的野外快速、准确测量,研制了小型、便携式激光辐照度测量系统。系统利用微处理器进行控制和数据采集处理,实现了测试数据的自动修正,提高了测量结果的准确性。同时可选择测量0.92μm、0.98μm和1.06μm三种波长的激光辐照度。经实验验证,该系统测量准确、结构简单、使用方便,适合室内以及野外测试。     

光学元件激光预处理技术

国外学者用1064 nm激光对pickoff镜进行预处理,发现损伤阈值平均提高38.8%。国内研究者用CO2激光中度抛光后,熔石英基片的损伤阈值提到了30%左右,激光波长、扫描方式等对处理效果影响也比较明显。介绍了三种公认的预处理机制,将离线与在线处理方式做了简单地比较,并对国内外激光预处理技术的发展和前景进行了展望。     

一种激光定向的多窗口设计

在激光侦察告警等应用领域需要精确测定入射激光的方向。通过对平行激光在光学劈尖上产生等厚干涉条纹的分析，得到了激光入射倾角与条纹间距的关系，提出了利用入射激光在相邻3个光学劈尖上产生干涉条纹的间距来确定激光入射方向的探测模型，并详细论证了该模型的探测原理。给出了一种由9个光学劈尖组成的可实现半球空间激光定向的多窗口设计方案。理论计算表明，该方案切实可行，且在探测精度、反应速度和系统组成等方面与现有的激光定向技术方案相比具有一定的优越性。