高功率LDA紧密环绕抽运Nd:YLF放大器实验研究

 采用高功率LDA紧密环绕抽运10mm×10mm Nd:YLF和两级双程离轴行波放大结构，实现了对5mm×5mm口径激光的放大。分析并实验研究了在不同抽运电流及不同抽运延时条件下，激光放大器及两级双程离轴放大系统小信号增益的规律。实验得到两级双程放大系统的小信号净增益可达600。     

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。     

大能量输出类再生放大系统研究

在对再生放大系统进行改进的基础上提出类再生放大技术,应用大口径放大器,在腔内增加完全成像系统,对注入整形光束进行任意多次的保形放大。可行性验证实验基于两个低增益、大口径放大器,已达到大于10~4的系统增益;在注入能量仅为43μJ能量条件下,实现了大于600 mJ的系统输出能量。验证实验结果表明基于较低增益放大器单元的类再生放大系统,既能实现高增益又能实现大能量输出。     

激光二极管抽运电光调Q双通激光器中的光纤相位共轭

为了降低高重复频率脉冲固体激光器中热致光束畸变对光束质量的影响，在激光二极管抽运、电光调Q的Nd：YAG激光双通放大系统中对多模石英光纤相位共轭镜进行了实验研究。激光重复频率100Hz、脉宽20ns。实验结果表明：应用多模光纤能够显著改善放大级中热效应引入的波面畸变，双通获得近衍射极限的激光输出，并可大幅度压缩脉宽至7ns，达到了3：1的压缩比。在受激布里渊散射阈值附近，实验中观察到相位共轭光光斑剧烈闪烁，而随着注入光纤能量的增大，闪烁现象渐渐消失，输出激光能量的稳定度提高，在注入能量5．3mJ的情况下，获得了14％的能量不稳定度，此时的反射率和退偏率分别为32．6％和7％。     

可用于超精细加工的高重复率、高光束质量飞秒再生放大脉冲的产生研究

通过飞秒放大增益饱和理论及飞秒脉冲展宽的理论计算与分析，指出在优化放大腔结构参数及改变抽运光能量情况下，可以在省略展宽器基础上实现中等能量的飞秒脉冲再生放大.以此为依据，采用低抽运能量和放大腔中钛宝石晶体离焦技术，成功地进行了无展宽器的高重复率飞秒钛宝石再生放大及压缩技术的实验研究，并获得了高光束质量的飞秒放大光脉冲，放大光脉冲能量大于100μJ，重复频率为1kHz，光谱带宽7.7nm，压缩后脉宽500fs. 关键词： 飞秒光脉冲 再生放大 光束质量 增益饱和     

双激光二极管阵列侧面交错抽运的电光调Q Nd:YAG激光器

采用双激光二极管阵列(LDA)侧面交错抽运Nd:YAG晶体,通过电光调Q的方式获得1064 nm动态脉冲激光输出.这种抽运结构可以使晶体内的增益场与谐振腔基模实现良好的匹配,易于得到良好的光束质量和大能量输出.抽运源采用峰值功率为100 W的准连续LDA,采用直接贴近抽运的方式,KD*P晶体作为电光Q开关.并应用高斯光束传输的ABCD定律,计算了谐振腔稳区范围,给出了较为合理的谐振腔参数.所设计的激光器在重复频率20 Hz,抽运能量1200 mJ时,获得了最大输出能量151 mJ,脉宽8.48 ns的1064 nm动态激光输出,光-光转换效率为12.6%.     

激光二极管列阵抽运的单纵模激光脉冲再生放大器

详细研究了单纵模激光脉冲从注入到再生放大过程中脉冲的建立过程 ,采用折迭驻波腔结构的再生放大器 ,实现了激光二极管列阵抽运的高稳定单纵模激光脉冲的再生放大 ,获得了总增益为 1 2× 10 7的高增益放大。取出单脉冲能量为 1 2mJ ,单程净增益为 1 5。     

超连续谱注入飞秒光参量放大实验研究

 提出了一种很有特色的基于超连续谱注入的飞秒光参量放大技术，该种技术方法不仅克服了常规1 053 nm脉冲在前端小能量放大时的增益窄化现象，而且可实现800 nm激光和1 053 nm激光的零时间同步。通过系统的实验研究，获得了大于4 mJ的1 053 nm宽带信号光能量     

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     

基于布里渊放大的非共线四束激光串行组束的研究

理论上分析了基于布里渊放大的非共线组束结构中组束效率的影响因素,结果表明,当Stokes种子光和抽运光的夹角限制在90 mrad范围内时,组束效率可以达到80％以上.根据数值模拟的结果,设计了非共线四束激光组束的实验,实现了四束工作频率为10 Hz,能量分别为70.4 mJ,71.3 mJ,78.9 mJ,70.1 mJ的激光组束,组束输出能量为189 mJ.为了进一步简化结构和降低系统损耗,设计了适用于多束激光非共线组束的介质池结构. 关键词： 激光组束 受激布里渊散射 相位共轭 布里渊放大     

退压式La_3Ga_5SiO_(14)晶体电光调QNd∶YAG激光器激光性能研究

通过对硅酸镓镧(LGS)晶体旋光性与电光效应的交互作用的理论研究,推导出晶体旋光性和电光效应共同作用下的光强表示式I=1-4B2(Asin 2ω-Ccos 2ω)2。利用此表示式设计计算了旋光晶体LGS尺寸为8 mm×8 mm×25 mm电光Q开关在1064 nm波长使用时的开关电压和偏振角分别为4995 V和27.3°。将理论研究得到的结论应用于LGS晶体电光调Q的Nd∶YAG晶体激光器的实验研究中,实验结果与理论计算结果基本一致。得到输出能量为361 mJ,脉冲宽度为7.8 ns的脉冲激光输出。     

532 nm激光泵浦硝酸钡晶体产生外腔拉曼激光

 由于硝酸钡晶体具有很强的对称振动(频率1 047 cm^-1)和较高的拉曼增益，可以用来产生受激拉曼激光。采用单端泵浦的外置拉曼振荡腔与双棱镜分光装置进行了硝酸钡晶体拉曼激光实验，泵浦源为倍频Nd: YAG的532 nm激光，硝酸钡晶体通过水溶液降温法生长，尺寸为10 mm×10 mm×48 mm，采用特殊镀膜的腔镜对各阶斯托克斯光进行优化选择。在泵浦源达到65 mJ时，获得21 mJ一阶斯托克斯光，输出波长为563 nm，以及16 mJ的二阶斯托克斯光，输出波长为599 nm，受激拉曼散射SRS最大的整体转换效率（包含一阶、二阶斯托克斯光之和）为56.3%。     

基于脉冲分组的光剂量监控新算法

精确控制脉冲激光加工光剂量是保证加工产品工艺和质量的关键。在对现有的光剂量控制算法进行分析后,提出了基于脉冲分组的光剂量监控新算法,有效提高了光剂量监测精度和反馈控制速度。设计了光剂量监控系统,实现了脉冲激光加工光剂量实时监测及反馈控制。与Ophir公司的StarLab激光能量测量系统相比,500个激光脉冲以内的总能量测量,本系统测量误差不超过±0.1 5%。对一套脉冲最大重复频率为10 kHz、单脉冲最大能量为5 mJ、恒压工作下最大能量波动为±10%的脉冲激光加工系统光剂量进行了监控实验。在本系统的监控下,可将日标光剂量为150 mJ/mm~2以内的加工光剂量控制精度和重复精度分别控制在0.90%和0.100mJ/mm~2以内,同时将光剂量反馈控制速度提高了4倍。     

BiB_3O_6纳秒光参变振荡器

采用电光调Q脉冲Nd:YAG固体激光器的532 nm绿光作为抽运光源(10～13 ns,0～20 mJ),以Ⅱ类相位匹配(θ=57.5°Φ=0°)、尺寸为4 mmX 4 mm×12 mm的三硼酸铋晶体(BiB3O6)与一对1215 nm单谐振波长的平镜组成腔长为40 mm的谐振腔,构建了光参变振荡器的整个实验系统.系统将入射抽运光振荡产生1215 nm的信号光及946 nm的闲频光,结果显示,抽运阈值为9 mJ,最高耦合输出为2.57 mJ,抽运脉冲能量与信号脉冲能量的最高转换效率为14.59%.     

200 mJ半导体端面泵浦MOPA激光器研究

采用高功率激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd:YAG激光棒方式, 结合凸凹非稳腔的设计，获得20 Hz运转条件下小束散角激光输出平均能量约为83 mJ。以该激光为振荡源，同样采用LDA端面泵浦Nd:YAG激光棒的方式进行能量放大，组成LDA端面泵浦振荡-放大(MOPA)激光器，最终获得重频频率20 Hz、平均能量＞200 mJ、发散角＜2.1 mrad、能量波动＜±2.5%的脉冲激光输出。该激光器光光转换效率约为14.6%，体积为175×91×49 mm3，质量＜1 kg，激光经8倍发射天线后发散角＜0.3 mrad。     

Studies on the SFD Properties of Nd_xGd_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3 Solid-solution Crystal

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｔｈｅｐａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ,ｓｍａｌｌｓｉｚｅｄＳＦＤｌａｓｅｒｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ.Ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ(ＬＤ)ｐｕｍｐｅｄｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｆｏｕｎｄｖｅｒｙｕｓｅｆｕｌｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍｉｌｉｔａｒｙ,ｉｎｄｕｓｔｒｙ,ｍｅｄｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｄｕｅｔｏｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ,ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ…     

Studies on the SFD Properties of NdxGd1-xCa4O(BO3)3 Solid-solution Crystal

NdxGd1-xCa4O(BO3)3 (NdGdCOB) is a new self-frequency-doubling (SFD) solid-solution crystal. The second-harmonic generation (SHG) phase-matching (PM) curves were calculated by using refractive indices. The deff of NdGdCOB crystal along different PM directions were calculated according to the sellmeier equation and dijk data in which the (θ=66.8°, φ=132.6°) PM direction has the highest deff. SFD experiments were carried out with Ti:sapphire CW laser and pulsed dye-laser. A green laser output power up to 225 mW at 530 nm was achieved from a 7×3×3 mm3 crystal sample pumped by 1560 mW CW Ti:sapphire laser. The lasing threshold of SFD was lower than 1.8 mW along the PM direction (66.8°,132.6°). The optical-optical conversion efficiency was 14.4%. The conversion efficiency was 7.7% when 10×3×3 mm3 sample was side-pumped by the pulsed dye-laser tuned to 595.4 nm with 17.5 mJ energy and the lasing threshold is 1.2 mJ.     

88 W 0.5 mJ femtosecond laser pulses from two coherently combined fiber amplifiers

The generation of 0.5 mJ femtosecond laser pulses by coherent combining of two high power high energy fiber chirped-pulse amplifiers is reported. The system is running at a repetition frequency of 175 kHz producing 88 W of average power after the compressor unit. Polarizing beam splitters have been used to realize an amplifying Mach-Zehnder interferometer, which has been stabilized with a H?nsch-Couillaud measurement system. The stabilized system possesses a measured residual rms phase difference fluctuation between the two branches as low as λ/70 rad at the maximum power level. The experiment proves that coherent addition of femtosecond fiber lasers can be efficiently and reliably performed at high B-integral and considerable thermal load in the individual amplifiers.     

Saturation properties of TEA-CO2 amplifiers in the nanosecond pulse regime

Experimental data are presented for the energy extraction of a nanosecond pulse propagating with different energy flux densities in a grid-type double-discharge TEA-CO₂ amplifier. The results show that the amplifying medium behaves essentially as a two-level system with a saturation energy of 155 mJ/cm².