放电激励重复频率非链式HF激光器

 利用紫外预电离横向放电和气体循环结构建立了一套放电激励重复频率HF激光装置。研究了激光器工作介质SF6/C2H6混合气体放电特性和激光输出特性,获得激光器单次运行的最佳输出参数;通过对激光器重复频率运行时不同气体流速、充电电压与气体总压条件下的放电状态和输出能量的比较,分析了激光器重复频率稳定运行的必要条件。结果表明：所研制的激光器最大单脉冲能量0.6 J,峰值功率3 MW,电光转换效率2.4%;当混合气体工作介质以3.5 m/s的流速循环时,激光器稳定运行的最高工作频率可达50 Hz,脉冲输出能量稳定在0.26 J,平均功率达到13 W。     

闭合循环HF激光器流场特性

闭合循环运行是实现高功率重复频率HF激光器小型化、实用化的重要技术途径。为了实现闭合循环电激励重复频率HF激光器激光能量的稳定性输出,研究闭合循环HF激光器的流场特性,建立了激光器管道的数学仿真模型,利用流体分析计算软件ANSYS,分析了激光器内增益区气体介质流场分布。根据流场分布均匀性要求,提出了增益区的注入段和传输段的不同的结构假设,对不同结构条件下流场进行了模拟计算及分析。最终设计了均匀性更佳的通流管道,并实验测量了激光器内增益区气体介质的流速分布,实验结果与理论仿真一致。     

基态HF分子和介质消耗对重复频率脉冲HF激光输出的影响

研究了氟化氢(HF)分子浓度以及工作介质消耗对激光脉冲能量的影响。受激光器内基态HF分子对激光的再吸收以及对激发态分子强弛豫的影响,激光脉冲能量随着激光器内HF分子浓度的升高而明显下降,HF分子浓度每增加1×10~(15) cm~(-3),激光脉冲能量约下降1.15%。1个激发态HF分子约产生0.8个光子,放电区内SF_6气体的分解率约为1%,单次放电过程中激光器内所消耗的工作介质较少,约为气体总量的1/(2×10~5)。实验结果表明:HF分子浓度对激光脉冲能量的影响较大,介质消耗对激光脉冲能量影响较小;通过在激光器内加入分子筛,可以将HF浓度控制在1.8×10~(15) cm~(-3)的水平。在两个因素的共同影响下,激光脉冲能量下降率约为10%。     

非链式脉冲HF激光器激光介质净化技术

反应产物基态HF分子对激态HF分子的碰撞弛豫是导致非链式脉冲HF激光器激光能量快速下降的重要原因.为解决该问题,理论分析了3A型分子筛去除基态HF分子的可行性,并开展了实验研究.实验结果表明,在不采用任何激光介质净化技术情况下,激光器重复频率50 Hz出光20s的激光能量下降率高达52%,无法满足高功率重频HF/DF激光器的应用需求.在激光器循环管道中增加3A型分子筛吸附单元之后,激光器连续10余次重复频率50 Hz出光20s的激光能量下降率小于15%,其中首次出光能量下降率仅为7.2%,提高了激光能量稳定性且延长了激光介质使用寿命.3A型分子筛不仅对基态HF分子具有良好吸附效果,而且具有再生活化功能,有望取代非链式脉冲HF激光器激光介质净化技术中常用的化学吸附法.     

非链式HF激光器能量稳定性影响因素实验研究

为提高非链式电激励脉冲HF激光的能量稳定性,分析了激光产生反应动力学和影响激光能量稳定性的主要因素,得知基态HF分子的生成、工作气体的温度上升以及工作气体C2H6的消耗是激光能量快速下降的主要原因。经实验研究,没有采用任何反应产物去除方法的情况下,激光器输出1600个脉冲激光后,激光能量下降率达31%,采用沸石分子筛吸附单元对基态HF分子进行吸附后,同样输出1600个脉冲激光,激光能量基本趋于平稳状态,且输出约5500个脉冲激光后,激光能量较初始平均值仅有10%的下降;另外,在激光器运行过程中,恢复工作气体的初始温度和补充少量的C2H6也能改善激光能量的稳定性,其中补充25%的C2H6气体可使激光能量提高近8%。由激光产生反应动力学和实验研究结果可知,增加分子筛吸附单元、工作气体温控单元和工作气体实时补给单元可提高激光能量的稳定性。     

高功率重频电化学HF激光器

研制了高功率、高重频非链式HF激光器,并研究了脉冲模式和重频模式下在SF6的混合气中增加电极边缘电场强度而不使用其它措施即可实现自持体引发放电的可能性,得到了重复频率为20Hz,脉冲能量为67J,转换效率为3％的激光输出。     

掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb3 双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160 mW、重复频率为55.9 MHz(对应于3 nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6 ps的激光脉冲输出.     

高功率重频电化学HF激光器(英文)

研制了高功率、高重频非链式HF激光器,并研究了脉冲模式和重频模式下在SF6的混合气中增加电极边缘电场强度而不使用其它措施即可实现自持体引发放电的可能性,得到了重复频率为20 Hz,脉冲能量为67 J,转换效率为3%的激光输出。     

掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb³⁺双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160mW、重复频率为55.9MHz(对应于3nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6ps的激光脉冲输出. 关键词： 大模场面积光纤 光纤激光器 锁模     

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。     

声光调Q的Nd:YVO4晶体1342 nm激光器

报道了采用光纤耦合激光二极管(LD)模块端面抽运Nd:YVO4晶体实现高功率、高重复频率声光调Q 1342 nm波长的激光输出,以及采用考虑增益频谱分布的调Q速率方程模型仿真研究该脉冲激光器的结果.在激光器注入总功率40 W的情况下,可得到最高工作重复频率100 kHz;在50 kHz重复频率工作条件下,可得到11.0 W的平均输出功率及稳定的脉冲输出.应用与介质增益频谱相关的调Q速率方程模型对该脉冲激光器进行了仿真研究,得到了脉冲宽度、脉冲峰值功率、脉冲建立时间等计算结果,还给出了输出在频谱上的分布以及谱宽,并与实验结果进行了比较.考虑增益频谱分布的调Q速率方程模型不仅可以应用于分析、设计脉冲激光器的频谱,而且由于考虑了增益在频谱上的实际分布,基于该模型的仿真计算可以获得比传统单频调Q速率方程更为接近实际的结果.     

焦耳级放电激励紫外预电离HF激光器

研制了一台采用紫外火花预电离和横向放电结构的非链式电激励脉冲HF激光装置,采用氢闸流管结合一级磁脉冲压缩开关的高功率电激励系统。实验研究了激光工作介质SF6,H2不同压强比和总工作气压对激光输出能量的影响,得出了最佳气体组分,确定了最佳工作气压。总气压在8.8 kPa,气体组分H2与SF6气压比为1:9时,获得最佳的激光输出,输出能量达到1.3 J,激光器的光电转换效率达到2.4%。:     

调Q脉冲保偏光纤激光器的研究

以808nm半导体激光器为抽运源,掺钕双包层保偏光纤为增益介质,对调Q脉冲保偏光纤激光器进行了理论分析和实验研究.利用TDS5104型示波器探测输出脉冲激光的波形,并用光谱分析仪得到输出脉冲激光的光谱图.利用F-P腔型,在1060nm处获得平均功率为2.55W的脉冲激光输出,重复频率为1kHz时,输出单脉冲能量为2.3mJ,峰值功率为4.7kW.改变腔型,把二色镜倾斜放置兼作输出镜,最终获得了平均功率为3.5W的偏振脉冲激光输出,重复频率为1kHz时,输出单脉冲能量为3.3mJ,脉冲宽度为184ns,其峰 关键词： 激光技术 光纤激光器 掺钕保偏光纤 调Q     

全光纤主动锁模2 μm掺铥脉冲激光器

报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器,中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制,获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出,脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度,获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。     

885nmLD高重频侧泵Nd：YAG全固态激光器输出特性研究

对不同反射率和注入电流下885nmLD高重频侧面泵浦Nd：YAG全固态激光器的输出特性进行了实验研究，实验表明1064nm激光脉冲输出能量随注入电流的增加而增大，泵浦频率越高，脉冲输出能量增长越慢。以脉冲侧面泵浦Nd：YAG，在重复频率为60Hz、80Hz，注入电流为130A时，得到了输出透镜的最佳反射率都为73％，输出脉冲能量分别为62.1mJ，47.9mJ，光-光效率分别为13.29%、10.29%。     

输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器

设计并搭建了一种支持百纳焦耳量级的单脉冲能量输出的锁模光纤激光器.激光器基于σ型腔结构,采用掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤作为增益介质,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模.激光器内没有色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态.通过在谐振腔内引入多通长腔使激光器的重复频率降低至11.1 MHz,直接获得了平均功率为1.08 W,单脉冲能量为 97 nJ,脉冲宽度为4.17 ps的稳定锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至740 fs.     

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。     

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.     

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。     

一种新型TEA CO_2激光器的实验研究

设计了一种新型结构的激光器———双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。该激光器通过提高脉冲能量输出水平来增加激光输出谱线数目和激光差分吸收雷达可探测的气体种类。它在增大激光器放电时间长度的同时保证了较小的激光器体积,更好地满足了激光差分吸收雷达光源体积小,重量轻,输出能量高的要求。得到激光器输出能量与气体工作气压的关系曲线,获得了激光器内工作气压与输出脉宽关系曲线,发现脉冲宽度大约在50~70ns之间变化,研究了气体压强对激光器输出脉冲峰值功率的影响。