“多靶串接”饱和增益软X光激光实验研究

采用“多靶串接”设计,利用强度为0.8×10~(13)～1.0×10~(13)W/cm~2,波长为1.05μm,脉宽约1ns的两路钕玻璃激光线聚焦辐照四块串接的平面厚锗靶,观察到波长为23.2和23.6nm的接近饱和的类Ne锗软X光激光输出。当总靶长为5.6cm时,这两种波长的软X光激光输出的GL值都达到16左右,沿靶法线和靶平面方向的发散角都只有3～4mrad。     

多板串接板条激光器的理论研究

讨论了多极串接时板条激光器的模体积匹配问题;并用数值计算分析了板条介质在腔内串接时,谐振腔参数的最佳选择.     

激光二极管抽运单/双增益模块的液体激光系统性能对比

单增益模块的无机液体激光体系在通过流动循环散热时,也导致抽运区域的增益介质在流动方向上产生了热梯度.而双增益模块的液体激光系统既能有效地散热,同时也避免了流动方向的热梯度,具有较好的性能.采用数值计算方法模拟了同样增益长度的单、双增益模块系统的热特性和输出激光的远场光斑分布,并进行了对比分析.结果表明双增益模块液体激光系统的性能明显优于单增益模块系统:远场光斑的峰值强度提高一个数量级,能量集中度和光束质量均得到明显的提高.     

多棒串接固体激光器谐振腔的研究

运用矩阵光学的方法对多棒串接固体激光器的谐振腔参数及其在平平腔时的热稳条件进行了研究，并计算了六棒串接平平腔固体激光器的稳定区.结果证明：多棒串接固体激光器的稳定区和非稳区相互间隔，在平平腔总腔长、激光棒数量n和棒间距L一定的条件下，当采用对称结构时(L₁=L₂)，则谐振腔的每段稳定区均达到最大；且只要 平平腔满足L₁=L₂=L/2以及热焦距f在大于某个下限值f_m时，稳定性条件01< 关键词： 多棒串接固体激光器 稳定区 热稳条件     

反射镜多靶串接增益饱和软X光激光实验

利用Mo/Si多层膜软X光反射镜实现了类氖锗软X光激光的双程放大,在顺接双靶总长28mm时,加与不加反射镜相比,软X光激光输出强度增强了40倍左右,已接近饱和;光束发散角减小,增益区厚度变薄,光束的空间相干性改善。当串接四靶总长为56mm时,加与不加反射的软X光激光输出强度没有明显的差异,表明已达到深度的增益饱和。     

多段阵列式放大器特性的计算模拟

考虑了从电容器储能到激光介质储能的多个能量转换环节,引入时间因子和三维空间放大自发辐射,对多段阵列式放大器９ＭＳＡ）性能作了详细的计算模拟,包括多段阵列式放大器的中间和边缘闪光阵列间的泵浦平衡、储能、增益系数和增益分布等重要激光参数随时间的变化,利用利弗莫尔实验室的实验参数对本文的程序进行了校核,并演示了该程序的预估能力。     

用增益介质多层分布法模拟非稳腔光束特性

采用FFT方法和多层增益介质模块处理法研究了非稳腔下具有非均匀流动介质的高功率气体激光器的光束特性和光束质量,该方法比增益介质近腔镜簿层处理法适用性更广。     

用增益介质多层分布法模拟非稳腔光束特性

 采用FFT方法和多层增益介质模块处理法研究了非稳腔下具有非均匀流动介质的高功率气体激光器的光束特性和光束质量,该方法比增益介质近腔镜簿层处理法适用性更广。     

“四靶串接”类氖锗软X光激光趋向饱和增益的理论研究

介绍了“四靶串接”设计思想,继对接方式之后,又提出了顺接方式来提高X光激光增益,使四靶总长度达到5.6cm。我们研制了程序系列来模拟这一实验,直接给出测点处的X光激光的强度。先用上轮“双靶对接”实验结果检验我们的程序系列,使得23.2nm激光线的结果与实验数据相符合,再用它模拟“四靶串接”实验。在实验之前,对各靶之间距离和角度,以及这些数据对实验结果的敏感程度作了预估,用以指导实验。实验结果证明理论模拟是正确的。23.2nm和23.6nm两条激光线已明显趋于饱和,其小讯号增益长度积GL分别达到18.3和17.6,有效GL分别达到16.4和15.7。X光激光的发散角已减小到3～4mrad,超过美国利弗莫尔实验室(LLNL)已发表的最好结果。     

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。     

外延单片式激光二极管抽运被动调Q微激光器

基于液相外延工艺,实现了一种结构新颖的单片式被动调Q微片激光器。采用了在激光介质Nd3 ∶YAG表面直接液相外延生长一层具有饱和吸收特性的Cr4 ∶YAG膜的微谐振腔的结构,由于是同质外延生长过程,能够确保饱和吸收体与增益介质间(Nd3 ∶YAG/Cr4 ∶YAG)良好的界面特性。采用光纤耦合激光二极管,在激光二极管输出为1W的抽运条件下,实现了峰值功率近千瓦、稳定重复频率在4kHz以上、脉宽1.8ns、TEM00单横模式、波长1.064μm的调Q脉冲序列输出。在对新型单片式微激光器的性能报道的基础上,阐述了外延单片式结构及其相应工艺的潜在优势。     

大功率激光二极管双峰结构远场分布模型

为了合理地设计光学系统以整形激光二极管出射光束,必须准确了解激光二极管的远场分布,然而对于大功率激光二极管仍没有形式简单并且较好反映实际器件特性的光束模型。基于亥姆霍兹方程的严格远场解,提出使用两个离心高斯光束描述场源处平行结平面方向的模式场分布,将其代入严格远场解中得到一种描述大功率激光二极管远场光分布模型．用于描述其双峰远场结构。理论模型与三种实际器件的测量数据进行了比较,曲线主要部分都能很好吻合,并且偏差部分的能量仅占总能量的1％～2％。该模型数学表达形式简单,可以方便地用于研究光束经光学系统后的变换,以及计算光学系统的耦合效率,而且对于定量设计光学整形系统十分有用。     

宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器设计与研究

为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱,得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明,液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm,调谐效率大于10 nm/V。     

抽运光波前畸变对拍瓦激光器前端OPA光束质量的影响

数值模拟了拍瓦激光器前端非共线光参变放大(OPA)过程中存在波前畸变的抽运光对信号光光束质量的影响.结果表明,当抽运光光束波前存在严重畸变时,衍射效应和走离效应通过不同的物理机制导致了信号光光束质量的急剧下降.在导致信号光光束质量下降的过程中,走离效应在OPA未饱和放大时起着主导作用,当OPA工作在过饱和状态时,过饱和导致的信号光近场空间分布中心凹陷成为光束质量下降的主要因素.     

二极管泵浦激光器中泵浦光分布对激光器模式影响程度的计算方法

在激光器中,通常泵浦光呈不均匀分布,由此引起介质的增益也相应地出现不均匀分布,导致振荡光通过增益区时其分布发生变化。提出一种计算不均匀的泵浦光分布对于激光器内振荡光模式的影响程度,可以近似获得振荡光对原来场分布偏离的百分比的方法。在此基础上,对准连续运转的三向侧面泵浦激光器进行研究,分析不均匀泵浦光分布对振荡光场影响的规律。结果表明:当泵浦功率增加或谐振腔内损耗增加时,振荡光通过增益区时对原来分布的偏离程度也同时增加,呈单调变化关系;泵浦光不均匀分布对振荡光场的影响,与其沿振荡光轴向上的分布无关,仅仅取决于其在与振荡光垂直方向上的不均匀分布程度。通过计算还获得了此类效应的数量级,在2 000 W泵浦功率条件下,这种影响仅使振荡光偏离理想分布不到4%,而泵浦功率达到6 000 W时这种偏离则高达20%以上。     

激光束在大气中长距离传输聚焦特性的研究

研究了大气湍流与热晕对于几种不同波长激光束的的长距离传输聚焦特性的影响。光束质量与光束漂值的理论与实验值基本一致。     

采用液晶空间光调制器进行激光光束的空间整形

提出采用液晶空间光调制器进行激光束的实时,可调控光束空间整形的新方法,研究了液晶空间光调制器的光学调制特性,用液晶空间光调制器衬时产生的软边切趾光阑与空间滤波器结合,有效地对任意光束进行空间整形,获得光束填充因子高,近“平顶”光强的光束近场分布。     

射频板条CO2激光器输出光束的光学变换

射频激励板条CO2激光器输出激光近场光斑近似为一条线,远场光斑为O形图样。在垂直于光束传输方向的平面内,光束在一个方向发散很大,无法用于激光加工。根据激光器不同的激光功率级别及光束尺寸,分别采用了圆柱面镜、滤波光阑、扩束望远镜等不同组合的方法,将200 W激光器输出光束变换成远场光束为Φ6、近似TEM00模的圆形光束,500 W激光器远场光束为Φ10的低阶模的圆形光束。成功用于激光切割。