一种大面积高能激光光束参数的在线测量方法

 提出了一种大面积连续波高能激光光束参数的在线测量方法——环形光刀扫描测量法。该方法采用偏心安装的斜面环形光刀高速扫描反射，光电探测器阵列沿反射光圆周均匀布置探测，使得绝大部分被测激光沿原光路传播，只有少量取样光被反射到探测器阵列上。通过对采集得到的探测器响应信号进行空间映射计算和图像复原，得到激光束的光强分布参数。该方法可用于光束直径数百mm的高能激光光束测量，测量空间分辨率约2 mm，时间分辨率为30~50 ms。     

高能COIL偏振态的实验研究

 通过两块楔镜补充衰减和中性衰减片相结合的能量衰减方法，测得了功率密度为20 W/mm² COIL的偏振态。采用角反射器作为稳定腔折返装置，提高了激光能量分布的均匀性。激光光束分别以45°的入射角入射到两块楔镜上，被楔镜反射后，垂直通过中性衰减片，最后进入偏振态测试仪。实验结果表明：在腔内没有任何偏振选择器件和不加外部电磁场的情况下，采用折叠式稳定腔的横流双模块氧碘化学激光光束呈现部分偏振性质，而且在出光过程中偏振度逐渐降低。     

高精度激光参数测量系统中衰减系统的研究与评价

 分析了楔形镜和中性玻璃衰减片组对光束的衰减原理，采用反射式楔形镜作为无像差定量衰减器，并同时使用中性玻璃衰减片组微调光束能量。实验测量了LD泵浦激光模式发生器基模和高阶模条件下激光束的M­²因子,结果表明：楔形镜反射式衰减器对光束质量无显著影响，将楔形镜第一次表面反射作为无像差定量衰减，入射角在0~55°范围内，单棱镜表面反射光束能量为入射光能量的4.3%，通过多块组合可以得到更大的衰减；可采用中性玻璃衰减片组对激光光束的衰减进行精细控制，使其满足CCD探测器动态范围要求。该结论可为高精度激光参数测量装置光衰减系统的研制提供理论依据。     

基于同心环带型渐变衰减片高斯光束匀化研究

中心波长为1064nm的激光光束,经准直扩束光学系统后,其光强仍呈类高斯分布。为了对其进行整形匀化研究,根据光阑法与激光光强分布曲线设计一种渐变衰减片,衰减片结构由若干遮光环与透光环组成,对激光光束进行物理遮拦,达到了降低该激光能量不均匀性的目的。利用MATLAB计算各遮光环带的半径,利用Zemax模拟衰减片作用于激光时的非相干辐照度结果,仿真结果表明,衰减片能够降低激光的能量不均匀性。在改进的扩束系统中加入衰减片,测得激光能量不均匀性为9.31%。测量结果表明,基于光阑法设计的同心环带型渐变衰减片对降低激光能量不均匀性有效,具有一定的工程参考意义。     

高能激光远场辐照度分布测量技术及其进展

测量高能激光远场辐照度分布是评估激光武器系统性能指标的一个有效方法。对国内外现有的几种高能激光远场辐照度分布测量方法进行了比较和归纳,对各种技术的优点和缺点作了深入的分析,并对靶面抗损伤技术、取样衰减技术和功率密度定标技术3项关键技术研究进展进行了介绍,在该基础上阐述了高能激光能量远场辐照度分布直接测量技术的发展趋势。     

COIL用变形反射镜介质反射膜

 报道COIL激光用变形反射镜的介质反射多层膜实验。在真空镀膜机内制备了膜系Sub/Ag(SiO₂/HfO₂)⁴/air和Sub/Ag(YbF₃/ZnS)³/air, 反射率分别为99.90%和99.87%。在经历109次循环后变形镜物理特性无变化。研究了COIL激光辐射下热畸变和损伤特性。分别在功率密度为1.52kW/cm²和1.18kW/cm²的COIL激光辐照下,这两种膜系的变形镜波前变化为0.37l 和0.54l 。因此对于变形镜1kW/cm²激光功率密度是安全可靠的。     

利用侧向阴影照相技术探测靶的飞行速度

 建立起一套侧向阴影照相的光学系统,利用可见光作为探测光,在状态方程实验中对靶的飞行速度进行探测。在天光KrF准分子激光装置上进行激光打靶实验,激光波长为248.4 nm。在激光功率密度为8.3×10¹¹ W/cm²的条件下,测得50 μm厚铝靶的飞行速度为3.28 km/s;在激光功率密度为4.7×1010¹¹ W/cm²的条件下,测得带100 μm厚烧蚀层的13 μm厚铝靶的飞行速度为2.52 km/s。最后进行了误差分析计算,实验中探测激光与靶表面偏离角度最大不会超过2.06°,偏离角对实验精度产生的影响可以被忽略。     

高功率密度激光宽角度阵列探测技术研究

为了提高探测器阵列靶的到靶激光功率密度测量范围及入射角度宽容性,从防护取样衰减结构出发,基于全反射与透射散射理论设计镀金铜基面板、光纤取样和散射片所组成的防护取样衰减结构。同时,将所设计的结构应用于探测器阵列靶系统。通过激光辐照靶面热分析、光线追迹仿真及激光逐点扫描实验,对系统抗激光损伤能力、角度特性及通道响应一致性进行分析测试。结果表明,该防护取样衰减结构可以承受高功率密度激光的长时间辐照;在0°～30°的入射角度范围内,实测角度特性系数经余弦校正后相对于正入射偏差小于4%;各通道单元间的响应不一致性标准差均小于2%。     

用光学记录速度干涉仪测量自由面速度

 建立了一套光学记录速度干涉仪系统(ORVIS)，用于测量强激光产生的冲击波状态方程中的自由面速度。该光学记录速度干涉仪系统的时间分辨率为179 ps，可以测量自由面速度随时间变化的整个过程。在天光KrF高功率准分子激光装置上进行激光打靶实验，激光波长248.4 nm，脉冲宽度25 ns，最大输出能量158 J。在激光功率密度为6.24×10¹¹W·cm^-2的条件下，测得厚20 μm铁膜的自由面速度可达3.86 km/s；在激光功率密度为7.28×10¹¹W·cm^-2条件下，100 μm铝膜（靶前有100 μm的CH膜作为烧蚀层）的自由面速度可以达到2.87 km/s。     

实时测量308 nm 激光对薄膜的损伤阈值

 用散射光法, 建立了一套实时监视与测量308nm 激光对全反膜和增透膜的损伤的实验装置。实时观察到了损伤从起始、加深直至饱和的整个过程的波形。用这一装置测量了全反膜和增透膜在308nm 激光作用下的损伤阈值。测得全反膜在0°与45°入射角时的损伤阈值分别为1.7与1.0J/cm²。而增透膜的阈值为1.3J/cm²。     

基于光纤阵列的激光光斑测量方法

提出一种基于光纤阵列的激光光斑时空分布测量方法,采用在多层石英平板上制作V型槽并层叠石英光纤阵列的方法,获得了具有较高抗激光损伤能力和空间分辨力的光纤阵列取样器,实现了激光光斑的空间分布取样。给出了光纤阵列的取样原理、取样器结构和大倍数光强衰减的设计。实验结果表明:光纤阵列抗激光损伤能力优于10 kW/cm2(50 s),系统空间分辨力优于3 mm,测量误差小于3%。     

Cl/HN3/I2全气相化学激光体系的化学动力学模拟计算

 对Cl/HN₃/I₂产生NCl(a)/I激光的过程进行了化学动力学计算，主要考察了Cl,HN₃和I₂的初始粒子数密度及其配比对小信号增益系数的影响。结果发现,当温度为400K, 初始Cl粒子数密度为1×10¹⁵，1×10¹⁶和1×10¹⁷cm^-3时,小信号增益系数分别达到1.6×10^-4,1.1×10^-3和1.1×10^-2cm^-1，获得最佳小信号增益系数的HN₃和I₂的初始粒子数密度分别为初始Cl粒子数密度的1～2倍和2%～4%。同时，对Cl，HN₃和I₂配比对小信号增益系数和增益持续时间的影响进行了讨论。     

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。     

用于激光推进的高功率激光器的选择

 从激光推进的要求出发，阐述了用于激光推进的高功率激光器的选择原则，即激光器必须满足：（1）高的平均功率和峰值功率；（2）高的单脉冲能量；（3）高的重复频率；（4）优良的大气传输特性。主要分析了目前YAG固体激光器、自由电子激光器和TEA脉冲CO₂激光器的特点，通过上述4个方面性能的比较，认为在目前水平下，TEA脉冲CO₂激光器是进行激光推进的首选强激光源，其优点表现在：功率可达10kW量级，单脉冲能量可达0.5~1kJ，重复频率为20~40Hz；激光波长处于大气传输窗口，对大气变化不敏感；工作物质快速流动，不存在热透镜效应和破坏阈值；相关光学元件易于制造；光束质量较好；运行成本低。     

利用康普顿后向散射产生X光源的研究

 利用高能电子对电磁波的康普顿后向散射可以获得波长短、方向性好的X光辐射,这种具有亮度高、发散角小、光子能量可调等特点的辐射,有很好的应用前景。由于电子对电磁场的散射截面很小,要获得较高强度的辐射,不仅要求很强的电磁场作为散射场,而且要求电子束的亮度高;利用光阴极RF腔注入器及30MeV射频加速器产生的30MeV电子束同Nd:YAG激光光腔中的强光场作用,可以获得较高强度的康普顿后向散射,其波长为0.07~0.14nm,发光本领可以达到2.5×10¹¹光子/s。     

HfO_2/SiO_2高反射膜的缺陷及其激光损伤

用原子力、Normaski和扫描电子显微镜等分析仪器 ,对高损伤阈值薄膜常采用的 Hf O2 /Si O2 薄膜进行了表面显微图象研究 ,分析了薄膜常见的表面缺陷 ,如节瘤 ,孔洞和划痕等。薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明 ,不同缺陷的抗激光损伤能力大不相同 ,节瘤缺陷最低 ,约为 1 5 J/ cm2 ,薄膜的损伤阈值主要由其决定 ,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高 ,约为节瘤的 2～ 3倍。节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞 ,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似 ,激光再损伤能力也相似。低能量密度的激光把节瘤缺陷变为孔洞缺陷是激光预处理提高薄膜损伤阈值的原因之一     

HfO2／SiO2高反射膜的缺陷及其激光损伤

用原子力、Normaski和扫描电子显微镜等分析仪器,对高损伤阈值薄膜常采用HfO2/SiO2薄膜进行了表面显微图象研究,分析了薄膜常见的表面缺陷,如节瘤,孔洞和划痕等。薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明,不同缺陷的抗激光损伤能力不大相同。节瘤缺陷最低,约为15J/cm^2,薄膜的损伤阈值主要由其决定,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高,约为节瘤的2－3倍。节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似,激光再损伤能力也相似。低能量密度的激光把瘤缺陷变为孔洞缺陷是激光预处理提高薄膜损伤阈值的原因之一。     

光纤激光器光学膜设计与制备

针对激光在传输过程中的光能损失,本文根据光学薄膜理论,设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜,并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究.研究结果表明,制备的减反膜的反射率＜O.2%,激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率＞99.7%.对50μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示...     

Single-lobed Near Diffraction-limited Beam from 1W Laser Diode Array with an External Cavity

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒａｒｒａｙｓｈａｖｅｒｅａｃｈｅｄｈｉｇｈｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｓｅｖｅｒａｌＷｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ[1] ,ｂｕｔｄｕｅｔｏｔｈｅｐｏｏｒｓｐａｔｉａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅａｎｄｂｅａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ ,ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｒｅｌｉｍｉｔｅｄ .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｓｐａｔｉａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅ,ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｍｏｄｅｓｍｕｓｔｂｅｒｅｄｕｃｅｄ ,ｗ…     

Single-lobed Near Diffraction-limited Beam from 1W Laser Diode Array with an External Cavity

Abstract　An external cavity for the laser diode array with a conventional mirror in what we call two-time self-injection operation is presented. The external cavity consists of two lenses, a flat external mirror(EM) in the image plane of the array and a prism that is used as an output coupler. The single-lobed near diffraction-limited far field beam of a 1 W 10-stripe gain-guided LD array lies at 6.4°～9° with the external cavity operation in two-time self-injection mode, whereas at 2.5°～3.0° for its normal feedback operation. The width of the far field beam (FWHM) is 0.43° and 0.63° at driving current of 2 and 3.2 ×Ithr, respectively, much narrower than that in normal feedback operation, but at the expense of lower output power. The output of the system is very stable and insensitive to the tilt and position of the EM.