大功率CO2激光器输出窗口热性能分析

为了研究大功率CO2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题,建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型,通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先,针对大功率CO2激光特点,讨论了输出窗口材料GaAs和ZnSe的物理特性。然后,基于10 kW级大功率CO2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性,建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后,利用COMSOL软件对该模型进行求解,得到以GaAs和ZnSe为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布,并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明:在10 kW级激光作用下,ZnSe窗口温升小于GaAs窗口;两种输出窗口产生m量级热变形;由于GaAs材料的热导率高,GaAs窗口的热变形和热应力分布更为均匀。     

在波长1.315μm下的几种激光器窗口热效应比较研究

由傅里叶瞬态导热方程和弹性体应力-应变平衡方程入手，利用分离变量法和热弹性势法建立了晶体窗口在高能激光束照射下的瞬态温度分布、热变形和热应变分布关系式。并同时考虑温度折射率系数、厚度热变形和弹光系统的作用。得到了波长为1．315μm的平面波光束透射氟化钙、氯化钾和熔石英这三种晶体窗口时产生的近场光束相位畸变分布。通过比较发现、窗口光束畸变是热变形、热透镜效应和弹光效应共同作用的结果，热透镜效应占主要因素，弹光效应可以忽略；熔石英具有正的折射率温度系数而产生正光束畸变，氯化钾和氟化钙为负的光束畸变，氟化钙具有最小的相位畸变峰谷值．优于其他二者。适于作为1．315μm波长的窗口材料使用．氯化钾的光束畸变最严重。     

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

高功率CO2激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量,在其内部产生非均匀温度场的分布,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2激光器谐振腔的品质因数,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2激光器在TEM00工作模式下,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。     

高功率光纤激光器实现相干耦合输出

多个高功率光纤激光器组成的激光列阵具有实现几万甚至几十万瓦的功率输出的潜力 ,从而提供了意义十分重大的军事用途。实际上 ,高功率光纤激光器作为激光武器在美国、德国等西方发达国家业已浮出水面 ,并都在紧锣密鼓地测试实验。在美国新墨西哥洲Albuquerque市管制能量专业学会 (DEPS)主办的梅固态和半导体激光技术审验室里 ,由来自NorthropGrumman航空技术研究所的研究人员对由 7个光纤激光器组成的、基于多个掺镱保偏单模光纤放大器的激光器列阵示范了该所取得的重大突破。这些单个输出 1 5 5W的光纤激光器曾经是相干激光耦合设计的…     

高功率光纤激光器热效应数值模拟方法研究

为了保证光纤激光器安全稳定运行,研究高功率光纤激光器热效应数值模拟方法。考虑激光和泵浦光散射损耗构建激光器稳态速率方程,明确光纤温度分布规律,根据该规律构建激光晶体三维瞬态导热方程,以输入功率、热换系数、泵浦模式、光纤参数值为基础,运用MATLAB软件模拟高功率光纤激光器热效应,结果表明,热换系数增加可降低光纤温度,输入功率越大激光器温度越高,光纤半径越大纤芯温度越低,但会发生光谱展宽现象,所以选择合适的光纤参数提升光束质量,为高功率光纤激光器稳定运行提供参考与借鉴。     

CO2激光器输出窗口的不对称热畸变

本文从理论和实验两个方面研究了ＣＯ２激光器的输出窗口的不对称热畸变及其成因，以及由此引起的光腔失调现象。     

高功率CO2激光器的砷化镓窗口

本文研究一种减反膜的理论设计和实验制备技术,获得了适用于高功率CO2激光器,而且结构简单,制备方便的光学器件。     

激光窗口材料热应力分析研究

利用有限Hankel变换就常见的环形分布激光束情形,推导得到了激光束辐照透过窗口镜引起热传导温度场和热变形分布的理论解,通过分析白宝石、石英两种窗口材料的热变形分布,结果表明,材料的热膨胀系数和热扩散率分别是决定热变形量大小和空间分布的决定性因素.     

激光器窗口的旋转效应

通过数值计算比较研究了静止、同心旋转、偏心旋转三种模式下高能激光器窗口工作过程中温度场和应力场的特征及其演变规律。研究表明，旋转式激光器窗口不但可使温度场和应力场轴对称化，且可降低最高温升、最大拉应力和最大剪应力；一定偏心距的偏心旋转可以起到消去拉应力、减小剪切应力的作用，从而使激光器窗口的抗激光损伤的能力有较大幅度的提高。     

强迫对流冷却下激光窗口热效应分析

对温升引起的激光窗口热应力分布和位相变化进行了分析,以ＣａＦ２激光输出窗口为例,分别计算了表面强迫对流冷却下光强线型分布、高斯分布和均匀分布时窗口温升、相应的热应力分布和附加相移分布,讨论了光强分布对热效应的影响。     

高功率回旋行波管新型宽带输出窗的设计

首先利用场匹配理论和传输级联矩阵建立多层介质窗的普遍分析方法,对回旋行波管输出窗进行解析分析,在理论分析和数值计算的基础上得到回旋行波管宽带输出窗的结构和尺寸;然后利用三维高频分析软件HFSS进行仿真和验证.通过热分析和优化设计,在Ka波段获得了平均功率容量达到50 kW,反射系数小于-20 dB的带宽约为3.6 GHz的高性能新型宽带输出窗.冷测实验表明,冷测结果与数值计算结果较为吻合.     

Very high CW output power and power conversion efficiency from current-confined CDH-LOC diode lasers

CDH-LOC lasers with tight current confinement to the lasing region provide CW output powers as high as 165 mW. The overall power conversion efficiency in CW operation reaches values of 35% (front-facet emitted power/overall input electrical power). Single-longitudinal-mode and fundamental-mode operations are achieved to 40 mW CW and 60 mW peak power (50% duty cycle), respectively. The threshold-current temperature coefficient T0 reaches values of 185 K.     

光学暗室内杂散激光能量分布模型仿真与测量

为了模拟1.06μm脉冲激光在暗室内壁多次漫反射后的能量分布,在对暗室内激光目标反射特性研究的基础上提出了神经网络叠加的算法,并建立了暗室内杂散激光能量分布数学模型;利用模型仿真得到了入射能量为1J的1.06μm脉冲激光漫反射能量分布图,分布图表明暗室的整体消光性能较好,但是个别壁面存在局部较强的反射区域,该区域的激光能量最大值约为3.5×10-4J;通过模型的理论计算与实际验证测量分别得到了监测探头的能量密度理论值与实测值,对两组数据的比对分析表明,理论值与实测值的最大和最小相对误差分别为10.7%与1.3%,并且两者的分布规律一致。结果表明,此模型具有较高的可信度和仿真精度,能够满足内场仿真试验的实际需求。     

半导体激光器输出光功率的最佳值

本文分析了半导体激光器输出光功率与镜面反射率的关系,数值计算结果表明镀制介质腔控制正反镜面反射率可以得到最佳输出光功率.此外,分析表明减少腔内损耗,减薄有源层厚度和缩小条宽对输出功率都有显著的增加.     

高功率激光器用的折迭式共振腔

利用光束传输矩阵方法,计算了折迭式激光器共振腔内光束半径分布和模体积与转折反射镜曲率半径、气体负透镜参数α的关系.结果表明,由于气体负透镜效应,放电长度较长的气体激光器,采用折迭式腔结构,不仅缩短了空间长度,而且对保证共振腔工作在低损耗区域,从而获得稳定高功率输出是具有重要意义的.     

63.2 W高峰值功率窄脉宽全光纤脉冲光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大结构的全光纤脉冲光纤激光器。种子光源是一个直接脉冲调制的1064 nm的外腔光纤布拉格光栅半导体激光器。峰值功率为1000 mW的种子LD经两级掺Yb3+双包层光纤放大后,在100 kHz重复频率下,获得了平均功率63.2 W、脉冲宽度14.3 ns、光谱宽度(FWHM) 4.552 nm、光束质量M2=1.09的脉冲激光输出。在此实验基础上研制了光纤激光器样机。     

流速对高气压电激励CO_2激光器输出功率的影响

过去我们研究了运转压力为20Torr时,较大流速(20～340m/s)对激光器性能的影响,也探讨了固定流速为70m/s时,运转压力为40Torr～2atm范围内高压CW CO_2激光器特性。本文将进一步在高压(40～760Torr)和更大的流速范围(30～340m/s)内研究流速和气压对CO_2激光器特性的综合影响,以期探索发挥高气压器件的潜力。 所考虑的装置见图1。计算的模型和方程与[1]同。假定电子密度n_e在正柱区内沿x方向均匀分布,将一维理想气体的守恒方程和三振型系统的弛豫方程联立求解,在满足一定的稳     

大功率激光的发展

文中介绍了形成高功率密度(≥10~4瓦/厘米~2)的强激光技术的现状及其发展前景,描述了在强光与物质相互作用领域内有潜在意义的课题及与此有关的物理实验、测试技术的发展。