高效率电光调Q固体激光器的实验研究

分析了灯抽运电光调Q固体激光器的特点以及影响其峰值功率的原因,提出了用将激光棒两端面切磨一定角度的方法来改善激光器的关门特性,提高激光器的最大注入能量。以一支Φ7 mm×105 mm的Nd:YAG棒为例进行了实验研究,获得了最大可达2.21%的电光转换效率。     

连续Nd:YAG激光高重复率电光调Q研究

研究了连续Ｎｄ：ＹＡＧ激光器中由于热效应使ＹＡＧ棒产生的双折射引起传输的线偏振光退偏为椭圆偏振光的退偏现象所产生的输出不稳定和多模的原因。电光调Ｑ技术被应用于连续氪灯抽运的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器件。为了获得稳定、单模的输出,在谐振腔内放置了一对λ／４波片。通过实验研究,实现了重复频率１～６ｋＨｚ的窄脉冲激光输出,这将为连续抽运的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器提供一种新的电光调Ｑ技术。     

高功率激光器电光调Q技术研究

通过分析激光速率方程得出增加初始态粒子反转数与阈值态粒子反转数比值(Ni/Nt),可以提高激光峰值功率,减小激光脉冲建立时间.采用双Q开关技术有效地抑制自激振荡,提高了Ni/Nt比值.设计了触发管高压脉冲发生电路,产生下降沿很快的高压脉冲信号,提高了Q开关速度,从而使得激光输出峰值功率达50 MW,效率达1.37%,对提高固体激光器的峰值功率与效率具有参考价值.     

二极管泵浦折叠式电光调Q激光器

针对机载激光测距及激光指示应用需求,设计了一种紧凑可靠的电光调Q脉冲激光器。从调Q速率方程出发,分析了激光器输出能量随优化参数z增大而增大、脉宽随z增大而减小的关系。采用?6 mm×56 mm的Nd:YAG激光晶体,LD侧面泵浦,角锥棱镜作为折光器的u形折叠式非稳腔,在增益满足的前提下,提高谐振腔抗失调能力。在注入电脉冲1.2 J条件下,激光器单脉冲能量输出为108 mJ,脉冲宽度为11.8 ns,能量不稳定度 < 0.8%;光-光效率18%,可长时间稳定运行。     

电光调Q脉冲串Nd∶YAG激光器研究

设计了一台高能量输出的电光调Q脉冲串Nd∶YAG激光器,可以对脉冲串重复频率、脉冲数目、脉冲间隔进行调节。重复频率1～10Hz,每一个脉冲串含有1～3个脉,其间隔大于200μs可调。采用平凸腔的结构,对一定重频下的热透镜效应进行补偿。典型的实验结果为:当重频为10Hz、脉冲间隔为548μs时,三脉冲最大输出能量608mJ,双脉冲最大能量输出405mJ,单脉冲最大输出能量为200mJ,其中单个脉冲的脉宽约为8ns,发散角为3.4mrad。     

电光调Q脉冲Ho:YLF激光器实验研究

2μm低重复频率高峰值功率高光束质量激光在中长波光参量非线性频率变换等领域具有较为广阔的应用前景。采用L型谐振腔结构,使用42 W的掺Tm光纤激光器泵浦Ho:YLF晶体。基于磷酸钛氧铷（RTP）电光调Q技术,实现了重复频率50 Hz、脉冲宽度18 ns、脉冲能量13.5 mJ、峰值功率0.75 MW的2.05μm Ho:YLF固体激光输出。光束的水平方向和竖直方向M2因子分别为1.4和1.1。该Ho:YLF固体激光器采用光纤激光器泵浦,具有结构紧凑的特点,为更高能量的Ho激光输出奠定了基础。     

电光调Q驱动电源与晶体之间的引线研究

分析了高重频电光调Q驱动电源与晶体之间的最佳引线。由于调Q晶体和引线都存在分布电容和电感,如果晶体两端阻抗不匹配,电压脉冲就会出现阻尼振荡,从而影响激光脉冲。针对这一问题,使用脉冲反射法和分布参数电路法,以平行导线作为引线,分析了脉冲在引线中的传输、晶体高压波形和引线所要求的驱动电源的最小功率。使用脉冲反射法,以同轴线作为引线,分析了简单连接晶体和阻抗匹配后连接晶体的两种情况,得出了晶体两端电压波形和同轴引线阻抗匹配后的电路对快速开关的要求。根据以上分析,得出了电光调Q中引线的选择原则。     

670nm电光调Q陶瓷激光器

为了进一步研究Nd∶YAG陶瓷激光器的红光波段,研制了一台重复频率为1 000 Hz的670 nm电光调Q Nd∶YAG陶瓷激光器.采用三个激光二极管列阵侧面抽运掺杂浓度为1.1at%、尺寸为Φ3×50 mm2的Nd∶YAG陶瓷晶体,根据实验测量的陶瓷晶体热透镜焦距,优化设计了折叠腔的各个参量,并对陶瓷晶体及倍频晶体热...     

电光腔倒空与调Q射频波导CO2激光器

报道电光腔倒空与调Q射频波导CO2激光器,获得了电光腔倒空与调Q脉肿激光输出,并用调节电光晶体电压的方法控制腔倒空与调Q脉冲激光峰值功率;调节晶体电压脉冲宽度,可控制腔倒空与调Q激光的脉冲间隔,达到编程输出的目的。理论上分析了电光腔倒空过程。     

基于雪崩三极管的快前沿脉冲功率源研究

雪崩三极管是一种比较理想的、同时具有快速响应和高峰值功率的器件,可以很方便地产生具有ns或亚ns上升前沿的高功率脉冲。研制了三种不同电路构型的雪崩三极管脉冲源,对比了不同级数情况下的电路输出性能,并考察了不同电缆长度对脉冲输出的影响,其中电缆储能电路的电压脉冲可以分为0.4 ns快上升以及缓慢上升的阶段,而电容储能电路的电压脉冲只有0.4 ns的快上升阶段,表明电缆中存在的波过程对雪崩导通过程的建立有较大影响,进而影响电路输出性能。     

GaAs被动调Q Nd:YAG激光器激光特性的研究

报道了用半导体材料 Ga As实现氙灯抽运 Nd:YAG激光器的被动调 Q运转 ,测量了激光器的阈值、脉冲宽度和输出能量。从 Ga As的能级结构出发 ,理论上研究了 Ga As材料的饱和吸收原理 ,建立了调 Q激光器速率方程并给出了数值解 ,对理论结果与实验结果进行了比较和讨论。     

基于雪崩管Marx电路的高稳定度脉冲技术

采用Marx电路提高雪崩管脉冲源输出脉冲幅度,分析基于雪崩管Marx电路脉冲源的时基稳定度和波形稳定度的影响因素。采用适当的优化措施提高稳定度指标,设计了高稳定度的雪崩管脉冲源,脉冲峰值电压2 000 V(50Ω负载),脉冲全底宽度5 ns,上升时间400 ps,重复频率达到25 kHz,具有很高的稳定度指标:短时抖动小于30 ps,长时漂移小于100 ps/min,峰值电压和脉冲宽度抖动小于1%。     

基于APD线列的单光子探测计数研究

单光子探测系统可以对单个光子进行探测;探测系统含有探测部分、淬灭电路部分和计数部分;探测部分主要由工作在盖革模式下的雪崩光电二极管组成;在盖革模式下的雪崩光电二极管发生雪崩后不能自然停止,淬灭部分主要为了主动抑制雪崩电流,快速降低雪崩电压,以达到提高探测效率,降低错误计数的目的;APD线列产生多个光子脉冲信号,计数部分的主要功能是对多路光子脉冲信号进行计数、显示并且可以控制每路APD的比较电压,保证每路APD淬灭电路的正常工作。     

探地雷达超宽带高斯脉冲信号源的设计

脉冲源作为探地雷达的核心部件,其高功率和超宽频带可保证探测距离和探测分辨率,波形的光滑性与稳定性同时也影响着目标成像质量。选用雪崩三极管组成Marx电路输出单极性脉冲,采取措施优化波形中的不光滑部分,精确计算传输线延迟时间,信号反向叠加形成双极性脉冲,设计梳状PCB形式有利于脉冲源的小型化。测量结果表明：脉冲波形平滑对称,正负峰间脉宽为1.64 ns,幅度为812 V(50 负载),拖尾振荡低于总体幅值的10%,和仿真结果吻合较好,符合探地雷达的需求。     

温度对Cr^4＋：YAG被动调Q激光器坪区影响

根据激光介质Nd：YAG的发射截面随温度的变化规律，采用被动调Q速率方程进行计算，讨论了激光介质随温度上升单脉冲坪区和坪区重叠空间的改变。结果表明：在-40℃到＋60℃温度内，随激光介质的温度升高，单脉冲坪区逐渐增大，单脉冲坪区重叠空间成逐渐减少趋势，但理论上有足够的坪区重叠空间。     

基于雪崩光电二极管的弱光探测技术研究

通过采用无源抑制方法对雪崩光电二极管的弱光探测技术进行了研究,分析了工作在盖革模式下的InGaAs APD的特性。利用APD两端的偏置电压VB在其雪崩后趋于稳定的特性,确定了其雪崩暗击穿电压,并且在水冷温控系统中,测得了APD雪崩暗击穿电压与温度的关系。结果表明,APD的雪崩暗击穿电压随着温度的上升而增大,光子群(弱光)到达时,APD探测到的在某一幅值处的脉冲数明显增加,其脉冲幅度也将增大。     

固态Marx发生器的过流保护研究

具有快速上升沿、低开关损耗的SiC MOSFET已逐渐在固态高压脉冲电源中使用。针对固态Marx发生器中的常见短路故障,分析了SiC MOSFET的过流损坏机制,提出了一种新型的带过流保护的驱动系统。该驱动系统不仅实现了宽驱动信号同步输出,同时能够在整个SiC MOSFET导通期间提供过电流钳制效果。驱动系统中的保护电路利用SiC MOSFET门极电压与漏极电流的关系,通过单个采样电阻和一对反向串联的稳压管将SiC MOSFET门极电压拉低的方式来限制过电流。实验结果表明：当开关管的导通电流较小时,虽然门极电压会有轻微下降,但是SiC MOSFET的导通阻抗仍然很低;而在过电流故障发生时,门极电压会被快速拉低,开关管的导通阻抗急剧上升,从而迅速将导通电流钳制在安全范围内。     

基于多疲劳信息融合的车载疲劳检测系统的研究和实现

疲劳驾驶是目前道路交通的一个重要安全隐患,对车载疲劳驾驶系统的研发具有重要的应用价值和广阔的市场前景。目前存在的疲劳监测系统普遍存在成本高,可靠性不足,使用不够便捷等缺陷。通过在安卓平台上采用计算机视觉的途径进行开发和实现,将大大降低系统的成本和使用复杂度。通过多种疲劳特征融合的方法对疲劳状态进行综合性判断,可以有效的增加系统的准确性和可靠性。采用优化的二叉树支持向量机多分类算法能够使得特征融合的过程具有准确性和速度上的优势。在对该疲劳检测系统的相应测试中也获取了良好的实验结果。